[發明專利]全驅動式靈巧機械手

無效

• 申請號: 201010594218.6
• 申請日: 2010-12-18
• 公開（公告）號: CN102085661A
• 公開（公告）日: 2011-06-08
• 發明（設計）人: 楊文珍;章華;于世光;陳文華;竺志超
• 申請（專利權）人: 浙江理工大學
• 主分類號: B25J9/12
• 分類號: B25J9/12;B25J15/10
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林懷禹

技術領域

本發明涉及一種機器人機械手，具體地說是涉及具有二十個主動自由度，拇指的朝向和安裝位置可調整的全驅動式靈巧機械手。

背景技術

隨著現代科學技術的快速發展和機器人應用領域的不斷擴大，原有的機器人末端操作器已經不能滿足當今生產需求。為了克服普通末端操作器夾持方式單一、活動空間小、缺少靈活性、難以精確控制等缺點，靈巧型機械手（簡稱靈巧手）應運而生。靈巧手有多個自由度，可以抓取多種形狀、不同材質的物體，還可以對所抓持的物體進行精細操作。用其代替專用的夾持器，安裝到機器人操作器末端，不僅能擴大機器人的作業范圍，還能提高機器人的作業質量。

十九世紀六十年代初，南斯拉夫Tomovic和Boni開發了第一只機械手，它有五個手指和五個自由度。七十年代發明了多種通用夾持器，如日本Hanafusa開發了一個三指手機構，每個手指有一個自由度；美國Crossley研制了三指八自由度機構，其中一個手指有二個自由度，另兩個手指分別有三個自由度。八十年代，Salisbury,?Jacobsen等人提出摸擬人手來設計通用夾持器的研究思想，研制了多指、多關節、多自由度的JPL靈巧手機構；日本學者T.Okada研制了三指十一個自由度靈巧手；美國Utah大學研制了MIT手。九十年代末二十一世紀初，靈巧手的研發進入了一個新階段，關節數、手指數逐漸向人手靠近，其中比較有代表性的有：1999年研制成功的NASA靈巧手，由四個手指和一個位置相對的拇指組成，共有十四個自由度，由十四個直流無刷電機驅動，其于人手外形尺寸很相似，具有很好的靈活性；2003年日本歧阜大學Haruhisa,?Kawasaki等人研發了Gifu?Ⅲ靈巧手。Gifu?Ⅲ手是擬人電動靈巧手，尺寸略大于人手，外形更接近人手，共有五個手指十六個自由度，具有較高的靈巧性和精確控制性。北京航空航天大學機器人研究所研制的BH-3手有三個手指，每個手指有三個關節，共9個自由度。2008年哈爾濱工業大學研制了HIT/DLRⅡ多指靈巧手，每個手指有3自由度，共有15個自由度。

發明內容

本發明的目的在于提供一種全驅動式靈巧機械手，具有多自由度、多關節，能抓取不同形狀、不同材質物體的靈巧手。它能替代人手，在人類無法親臨或惡劣的環境中工作。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

本發明包括滑槽式手掌、四個手指和拇指；拇指和四個手指均依次包括上指關節、中指關節、下指關節和基關節，四個手指的基關節分別通過各自的矩形固定塊同一方向平行安裝在滑槽式手掌內；拇指的基關節經拇指安裝調整結構上的圓形固定塊垂直安裝在滑槽式手掌上，拇指安裝調整結構安裝在滑槽式手掌下部的滑槽內，拇指的安裝位置和朝向手動調整后固定；五個手指分別構成三個主動彎曲自由度和一個主動側擺自由度；全驅動式靈巧機械手共有二十個主動自由度。

所述的上指關節包括上指節體、上從動螺旋錐齒輪、上傳動軸、上主動螺旋錐齒輪、上步進電機和中指節體；安裝在中指節體內的上步進電機驅動上主動螺旋錐齒輪，經上從動螺旋錐齒輪和上傳動軸，帶動上指節體轉動，形成上指關節的一個主動彎曲自由度；上傳動軸與上指節體和上從動螺旋錐齒輪固聯，與中指節體滑動聯接。

所述的中指關節包括中指節體、中從動螺旋錐齒輪、中傳動軸、中主動螺旋錐齒輪、中步進電機和下指節體；安裝在下指節體內的中步進電機驅動中主動螺旋錐齒輪，經中從動螺旋錐齒輪和中傳動軸，帶動中指節體轉動，形成中指關節的一個主動彎曲自由度；中傳動軸與中指節體和中從動螺旋錐齒輪固聯，與下指節體滑動聯接。

所述的下指關節包括下指節體、下傳動軸、連軸塊、下步進電機、下主動螺旋錐齒輪和下從動螺旋錐齒輪；安裝在下指節體內的下步進電機驅動下主動螺旋錐齒輪，經下從動螺旋錐齒輪和下傳動軸，帶動下指節體轉動，形成下指關節的一個主動側擺自由度；下傳動軸與下指節體和下從動螺旋錐齒輪固聯，與連軸塊滑動聯接。

所述的基關節包括連軸塊、基傳動軸、基主動螺旋錐齒輪、基從動螺旋錐齒輪、基步進電機和矩形固定塊；安裝在矩形固定塊內的基步進電機驅動基主動螺旋錐齒輪，經基從動螺旋錐齒輪和基傳動軸，帶動連軸塊轉動，形成基指關節的一個主動彎曲自由度；基傳動軸與連軸塊和基從動螺旋錐齒輪固聯，與矩形固定塊滑動聯接。

所述的拇指安裝調整結構包括圓形固定塊、左擋杠和右擋杠；拇指的基關節安裝在圓形固定塊內，沿圓形固定塊的側面弧槽旋轉拇指基傳動軸，調整拇指的安裝朝向，圓形固定塊安裝在滑槽式手掌的滑槽中，沿滑槽式手掌的滑槽移動圓形固定塊，調整拇指的安裝位置，并由左擋杠和右擋杠經螺栓固定在滑槽式手掌上。