[發(fā)明專利]一種擬人機械手

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410291936.4
• 申請日: 2014-06-26
• 公開（公告）號: CN104162892A
• 公開（公告）日: 2014-11-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 聶宏;顏文彧;王小濤;陳萌;韓亮亮;陳炎
• 申請（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號: B25J15/10
• 分類號: B25J15/10
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務(wù)所 32237
• 代理人: 賀翔

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于工業(yè)機器人技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種擬人機械手。?

背景技術(shù)

隨著社會的發(fā)展和科技的進步，人們嘗試在工業(yè)生產(chǎn)等各個領(lǐng)域建造機械設(shè)備，以代替人工進行作業(yè)。其中最常見的就是機械手設(shè)備。擬人機械手可以最大程度上重復(fù)人手所能實現(xiàn)的功能，并且相較于普通工業(yè)機械設(shè)備，更精準(zhǔn)，更靈活，可控性更強。主要的機械手驅(qū)動方式有液壓式、氣動式以及機械式。但是普通的氣動式操作精準(zhǔn)度不高，而液壓式操控的機械手中液壓回路要占據(jù)大量體積。機械式主要為齒輪組結(jié)構(gòu)控制指節(jié)轉(zhuǎn)彎。齒輪組結(jié)構(gòu)控制的機械手，由于齒輪的空間需求和齒輪的特點，指節(jié)的較粗且指節(jié)轉(zhuǎn)角并不精確。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了解決上述機械手驅(qū)動方式存在的缺點，提供一種利用腱繩驅(qū)動手指運動的擬人機械手，該機械手尺寸更小，重量更輕，操作更加靈活精確。?

一種擬人機械手，主要包括手、手腕和前臂，手包括手掌和若干根手指。所述手指至少包含一根A型手指和拇指；A型手指包括依次通過旋轉(zhuǎn)軸連接的A型遠指骨、A型中指骨、A型近指骨、A型基指骨以及A型基座，指骨連桿兩端分別與A型遠指骨和A型近指骨相連，A型遠指骨、A型中指骨、A型近指骨以及指骨連桿共同構(gòu)成四連桿機構(gòu)；通過腱繩對A型中指骨、A型近指骨和A型基指骨進行獨立控制：四根腱繩從前臂引出，兩兩一組，分別控制A型中指骨和A型近指骨，其中控制A型中指骨的兩根腱繩沿A型手指指背和指腹兩面經(jīng)過A型近指骨，而后繞過中關(guān)節(jié)固定在A型中指骨上，另兩根控制A型近指骨的腱繩沿A型手指指背和指腹兩面延伸，繞過近關(guān)節(jié)后固定在A型近指骨上，兩對腱繩在指腹的左右兩側(cè)對稱分布；通過這兩對腱繩差動還可實現(xiàn)A型基指骨的側(cè)擺運動；前臂上設(shè)置有腱驅(qū)動器組，每根腱繩都連接到對應(yīng)的腱驅(qū)動器上。?

作為上述技術(shù)方案的進一步改進，所述手還包括至少一根B型手指，B型手指包括依次通過旋轉(zhuǎn)軸連接的B型遠指骨、B型中指骨、B型近指骨以及B型基座；B型手指采用了欠驅(qū)動控制方式，只對B型中指骨進行主動控制：從腱驅(qū)動器上引出的兩根腱繩沿B型手指的指背和指腹延伸，交叉纏繞過近關(guān)節(jié)，通過B型近指骨后繞過中關(guān)節(jié)固定在B型中指骨上。?

作為上述技術(shù)方案的另一種改進，所述拇指包括拇指遠指骨、拇指中指骨、拇指近指骨和拇指基指骨；拇指遠指骨、拇指中指骨和拇指近指骨均進行獨立控制：控制拇指遠指骨和拇指中指骨的腱繩均由拇指近指骨指腹一面穿入，兩兩一組，分別固定在拇指遠指骨和拇指中指骨上；另有一根腱繩固定在拇指近指骨指背上。?

作為上述技術(shù)方案的進一步改進，所述腱驅(qū)動器組包括錐形腱驅(qū)動器和矩形腱驅(qū)動器兩種腱驅(qū)動器，所有驅(qū)動器均包括腱驅(qū)動器滾珠絲杠副，腱繩末端固定在腱驅(qū)動器滾珠絲杠螺母上，從而實現(xiàn)腱繩的差動運動，驅(qū)動手指關(guān)節(jié)。作為上述技術(shù)方案的更進一步改進，除了所述A型和B型手指基指骨、拇指的遠指骨和近指骨，其余所有指骨均包含傳感器定位夾、六維力傳感器、指腹接觸蓋和電器盒；并且在每個轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)處都布置有角度傳感器，反饋轉(zhuǎn)角信息。?

作為上述技術(shù)方案的再進一步改進，所述的每個近指骨指背上都布置有走線槽或走線孔，固定有腱繩的骨指均設(shè)置有腱繩固定槽。?

作為上述技術(shù)方案的另一種改進，所述手腕是連接手和前臂的部件，包括俯仰轉(zhuǎn)軸、俯仰轉(zhuǎn)軸支承和腕基座，腕基座與前臂固連，俯仰轉(zhuǎn)軸支承與腕基座彈性連接，俯仰轉(zhuǎn)軸固定在俯仰轉(zhuǎn)軸支承上，俯仰轉(zhuǎn)軸和俯仰轉(zhuǎn)軸支承配合，提供俯仰和側(cè)擺兩個方向的自由度；所述手腕由安裝在前臂上的腕驅(qū)動器，包括平移導(dǎo)向部分和內(nèi)部轉(zhuǎn)子部分，腕驅(qū)動器端部安裝有萬向節(jié)；手掌掌基中間位置與俯仰轉(zhuǎn)軸直接連接，萬向節(jié)通過手腕上的手腕連桿與手掌背部球鉸相連。?

本發(fā)明的有益效果：本裝置所涉及的機械手是利用普通標(biāo)準(zhǔn)配件實現(xiàn)了擬人機器手的設(shè)計。利用腱繩差動控制手指關(guān)節(jié)，在腕驅(qū)動器以及腱驅(qū)動器兩個方面減少了非標(biāo)電器配件和非標(biāo)滾珠絲杠的加工費用。并且所有的零件在小型的四軸數(shù)控銑床上即可加工，生產(chǎn)出的機械手約為人手1.5倍大小，可以多種人手所能實現(xiàn)的功能，包括抓取，捏取，抓握，旋轉(zhuǎn)開關(guān)等功能。該機械手尺寸更小，重量更輕，操作更加靈活精確，成本又大大降低，應(yīng)用前景廣闊。?

附圖說明

圖?1為擬人機械手正面示意圖；?

圖2為擬人機械手反面示意圖；

圖3（a）為A型手指立體圖1，（b）為A型手指立體圖2，（c）為A型手指正視圖；

圖4為一般指骨結(jié)構(gòu)爆炸圖；

圖5（a）為B型手指俯視圖及局部爆炸圖，圖5（b）為B型手指正視圖；