[發明專利]帶輪變抓力欠驅動模塊化擬人機器人多指手裝置

無效

• 申請號: 200810055616.3
• 申請日: 2008-01-04
• 公開（公告）號: CN101214653A
• 公開（公告）日: 2008-07-09
• 發明（設計）人: 張文增;邱敏
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: B25J15/00
• 分類號: B25J15/00;B25J19/00;F16H7/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于擬人機器人技術領域，特別涉及一種欠驅動模塊化擬人機器人多指靈巧手裝置的結構設計。

背景技術

人們在對智能機器人的研究中，把擬人機器人作為機器人研究的最高境界，也一直把實現類人的行為作為夢寐以求的目標。與人類似，擬人機器人的多數功能要通過手部操作來實現，因而手部結構是擬人機器人的重要組成部分，其設計是擬人機器人的關鍵技術之一。擬人機器人的電源系統、驅動系統、信息處理系統和控制系統等完全由自身攜帶，因而對其手部的設計提出了非常嚴格的要求，要求手部裝置的重量要小、體積要小，并為了減輕控制的難度，要求在滿足一定功能和實現較高的擬人化的前提下，適當減少手部的驅動器數目。

一種已有的欠驅動模塊化擬人機器人多指手，如中國發明專利CN1231332，包括一個手掌、拇指、食指、中指、無名指、小指、拇指根部關節體、四指根部關節體，具有5個手指，11個關節自由度，其中主動關節僅有2個：拇指根部關節和四指根部關節，其余9個為結構相同的一種由所抓物體和齒輪齒條共同驅動的欠驅動關節。其不足之處為該裝置的食指、中指、無名指、小指的四指根部共同由一個電機驅動，與人手差別過大(人手的四個手指的根部關節是可以分別獨立轉動的)，靈巧性不夠；該裝置的拇指上僅有2個關節：根部側擺轉動和末端欠驅動關節，這與人手拇指的3個關節有差別；另外該裝置的四指根部關節上采用食指片簧、中指片簧、無名指片簧、小指片簧占地空間大，影響手指美觀。

一種已有的欠驅動模塊化擬人機器人多指手，如中國發明專利CN1292712C，有5個手指，14個關節自由度，其中主動關節僅有3個：拇指中部轉動關節、食指根部轉動關節、三指根部轉動關節(中指、無名指、小指)其余為模塊化(即相同結構)的連桿傳動欠驅動關節。另一種已有的欠驅動模塊化擬人機器人多指手，如中國發明專利CN1283429C，有5個手指，12個關節自由度，其中主動關節僅3個，關節布置與前述專利類似。其欠驅動關節采用了一種模塊化的具有自解耦效果的多級齒輪傳動機構實現。這兩個專利的不足之處為這兩個裝置的中指、無名指、小指三個手指的根部采用同樣一個電機驅動，不能分別獨立轉動，與人手差別過大，靈巧性不夠；拇指固定安裝在手掌上的四指正對面，拇指不能在手掌側方和正對面來回轉動，這也與人手差別較大。

發明內容

本發明的目的是為克服已有技術的不足之處，設計出一種帶輪變抓力欠驅動模塊化擬人機器人多指手裝置。該裝置具有多個可以主動驅動和獨立控制的手指、關節自由度多、電機、傳動機構全部藏入手內，盡量采用相似的模塊化結構，降低成本且便于維修，結構簡單、重量輕、控制容易，外觀、尺寸和動作均更加模仿人手，具有對不同形狀、尺寸的物體自動包絡抓取的功能，可以變抓取力抓取物體，適合安裝在擬人機器人上使用。

本發明采用如下技術方案：

一種帶輪變抓力欠驅動模塊化擬人機器人多指手裝置，包括拇指、食指、中指、無名指、小指、手掌；

所說的拇指包括拇指基座、拇指電機、拇指減速器、拇指第一齒輪、拇指第二齒輪、拇指近關節軸、拇指中部指段、拇指遠關節軸、拇指末端指段，所說的拇指電機和拇指減速器與拇指基座固接，拇指電機的輸出軸與拇指減速器的輸入軸相連，拇指減速器的輸出軸與拇指第一齒輪固接，拇指第一齒輪與拇指第二齒輪嚙合，拇指第二齒輪套固在拇指近關節軸上，所說的拇指近關節軸套設在拇指基座中，所說的拇指遠關節軸套設在拇指中部指段中，所說的拇指末端指段套固在拇指遠關節軸上；

所說的食指包括食指基座、食指電機、食指減速器、食指第一齒輪、食指第二齒輪、食指近關節軸、食指第一中部指段、食指中關節軸、食指第二中部指段、食指遠關節軸、食指末端指段，所說的食指電機和食指減速器與食指基座固接，食指電機的輸出軸與食指減速器的輸入軸相連，食指減速器的輸出軸與食指第一齒輪固接，食指第一齒輪與食指第二齒輪嚙合，食指第二齒輪套固在食指近關節軸上，所說的食指近關節軸套設在食指基座中，所說的食指中關節軸套設在食指第一中部指段中，所說的食指遠關節軸套設在食指第二中部指段中，所說的食指末端指段套固在食指遠關節軸上；