[發明專利]一種具有快速反射抓取功能的多模式欠驅動仿人手指裝置

有效

• 申請號: 201210408685.4
• 申請日: 2012-10-24
• 公開（公告）號: CN102873689B
• 公開（公告）日: 2017-04-12
• 發明（設計）人: 鄧華;張翼;段小剛
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: B25J15/08
• 分類號: B25J15/08;B25J17/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種具有快速反射抓取功能的多模式欠驅動仿人手指裝置，包括主、次兩套運動機構，彈性耦合連桿機構和連桿超越機構。所述的主運動機構包括其中主運動機構包括電機5、減速器6、小傘齒輪7、大傘齒輪8、近關節軸9、中關節軸13、遠關節軸18以及近指節2、中指節3、遠指節4中的連桿、軸和彈性元件。所述的次運動機構包括近指節傳動連桿12和中指節傳動連桿14中的微驅動器27。所述的彈性耦合連桿機構包含了近指節彈性耦合連桿19、鎖死機構26、伸縮滑槽24、彈性滑槽25和耦合連桿拉簧32。所述的連桿超越機構由遠指節4、中指節傳動連桿16、遠關節連桿軸17、中指節剛性耦合連桿22、遠指節耦合桿軸23以及遠關節扭簧31組成。

2.如權利要求1所述的一種具有快速反射抓取功能的多模式欠驅動仿人手指裝置，其主運動機構的特征在于：

所述的電機5與基座1固接，電機5的輸出軸與所述的減速器6的輸入軸連接，減速器6的輸出軸與所述的小傘齒輪7連接，小傘齒輪7與所述大傘齒輪8嚙合，大傘齒輪8與所述的近關節軸9采用鍵連接，所述的近指節2與基座1通過近關節軸9轉動連接，中指節3與近指節2通過中關節軸13轉動連接，中指節3與遠指節4通過遠關節軸18轉動連接，所述的近關節軸9、中關節軸13和遠關節軸18的軸線相互平行。近指節2、中指節3、遠指節4中的連桿、軸和彈性元件包括近關節連桿10、近關節連桿軸11、近指節傳動連桿12、中關節連桿14、中關節連桿軸15、中指節傳動連桿16、遠關節連桿軸17、近指節彈性耦合連桿19、近指節耦合桿軸20、剛性耦合桿軸21、中指節剛性耦合連桿22、遠指節耦合桿軸23、伸縮滑槽24、彈性滑槽28、近關節扭簧29、中關節扭簧30、遠關節扭簧31、耦合連桿拉簧32、旋轉編碼器33、力矩/轉角傳感器34、滑覺傳感器35。

所述的近關節連桿10一端與近關節軸9固接，近關節連桿10的另一端通過近關節連桿軸11與所述的近指節傳動連桿12的一端轉動連接，近指節傳動連桿12的另一端通過中關節連桿軸15與所述的中關節連桿16一端轉動連接，中關節連桿16的另一端與所述的中關節軸13轉動連接，所述的近指節彈性耦合連桿19一端與基座1通過近指節耦合桿軸20轉動連接，近指節彈性耦合連桿19的另一端與中關節連桿14通過中關節連桿軸15轉動連接；所述的中指節傳動連桿16一端與中關節連桿14通過過中關節連桿軸15轉動連接，中指節傳動連桿16的另一端與遠指節4通過遠關節連桿軸17轉動連接，所述的中指節剛性耦合22連桿一端與近指節2上的剛性耦合桿軸21轉動連接，中指節剛性耦合連桿22的另一端與遠指節4上的半圓滑槽36通過遠指節耦合桿軸轉動連接；所述的近關節扭簧29的兩端分別連接近指節2和近關節連桿10，所述的中關節扭簧30的兩端分別連接中指節3和中關節連桿14，所述的遠關節扭簧31兩端分別連接遠指節4和遠指節耦合桿軸23。

所述的近關節軸9、近關節連桿軸11、中關節軸13、中關節連桿軸15、遠關節軸18、近指節耦合桿軸20、剛性耦合桿軸21、遠指節耦合桿軸23的軸線相互平行，且滿足如下的位置關系：設近關節軸9軸線與中關節軸13軸線所在平面為A，中關節軸13軸線與遠關節軸18軸線所在平面為B，則近關節連桿軸11和中關節連桿軸15在平面A的同側，近指節耦合桿軸20位于平面A的另一側；中關節連桿軸15和剛性耦合桿軸21分別位于平面B的兩側。

所述的近關節扭簧29、中關節扭簧30，遠關節扭簧31，也可以采用拉簧、壓簧、片簧或板簧；所述的近關節扭簧29的剛度較小，用以維持手指動作前各指節的初始形態；所述的耦合連桿拉簧32的剛度比近關節扭簧29的剛度稍大。所述的遠關節扭簧31的剛度也較小，僅用于促使遠指節耦合桿軸23回位。

3.如權利要求1所述的一種具有快速反射抓取功能的多模式欠驅動仿人手指裝置，其次運動機構的特征在于：所述的微驅動器27可采用記憶合金、靜電、超磁致伸縮、壓電陶瓷或者其他微驅動元件制造，當采用的微驅動器27是超磁致伸縮等工作時伸長的材料時，可直接嵌入在傳動連桿中。當采用的微驅動器27是記憶合金絲等工作時縮短長度的材料時，所述的近指節傳動連桿12以及中指節傳動連桿16涉及一種微驅動活塞機構?；钊?8與傳動連桿的一端固定，另一端傳動連桿的伸長滑塊在活塞缸28中滑動，滑塊上綁定微27的一端，而微驅動器27另一端固定在活塞缸28靠近伸長滑塊傳動連桿的末端。當微驅動器27工作時，微驅動器28縮短的長度即為活塞28移動的距離，亦是傳動連桿的伸長位移量。