[發明專利]一種擬人全驅動五指靈巧機械手

在審

• 申請號: 201710121296.6
• 申請日: 2017-03-02
• 公開（公告）號: CN106994694A
• 公開（公告）日: 2017-08-01
• 發明（設計）人: 曹俊亮
• 申請（專利權）人: 上海嶺先機器人科技股份有限公司
• 主分類號: B25J15/02
• 分類號: B25J15/02
• 代理公司: 上海容慧專利代理事務所(普通合伙)31287
• 代理人: 于曉菁

技術領域

本發明涉及一種機械手，特別涉及一種擬人全驅動五指靈巧機械手，屬于機器人技術領域。

背景技術

近年來，機器人技術不論在工業還是在民用領域的應用都有飛速的發展。機械手是機器人工作的最終執行機構，其性能直接決定了機器人的工作能力。與人類相似，具有高度通用性與靈巧性的機械手的開發十分必要。

當前，國內包括北航、清華、哈工大和中科院自動化研究所等單位有一些靈巧機械手的技術研究。但是，其體積較大、重量較高、非五指全驅動，靈巧性不足。國外，包括shadowhand等在內的機械手雖然具有較高的靈巧性，但是結構復雜，生產成本較高。機械手斷電后不能自鎖。

發明內容

本發明要解決現有技術中機械手存在的以下幾個技術問題：(1)靈巧性不足；(2)驅動機構的制造成本高；(3)體積大，重量大；(4)機械手斷電后不能自鎖。

為了實現上述目的，本發明提供了一種擬人機械手，擬人機械手包括手掌組件、至少兩套普通手指組件和一套拇指組件；

普通手指組件依次由采用鉸鏈連接的普通手指尖、普通手指中、普通手指根以及普通手指張合座四個部分組成，普通手指組件能夠模擬人類手指三個自由度的彎曲運動；普通手指張合座通過鉸鏈連接于手掌組件，使普通手指組件能夠模擬人類手指的側向張合運動；

拇指組件依次由拇指尖、拇指中、拇指根、錐齒輪座以及拇指基座五個部分組成，拇指尖和拇指中采用鉸鏈連接，拇指中和拇指根采用鉸鏈連接，拇指根和錐齒輪座通過傳動關節連接，錐齒輪座通過錐齒輪與拇指基座活動連接，拇指基座固定于手掌組件，拇指組件能夠實現兩個自由度的獨立旋轉運動和兩個自由度的耦合旋轉運動。

進一步地，擬人機械手共有四套普通手指組件，分別模擬人類食指、中指、無名指和小指的動作。

進一步地，普通手指組件每個自由度的彎曲運動分別由一個獨立受控的驅動機構驅動；

驅動機構包括：

實現普通手指尖和普通手指中相對彎曲運動的第一驅動機構；

實現普通手指中和普通手指根相對彎曲運動的第二驅動機構；

實現普通手指根和普通手指張合座相對彎曲運動的第三驅動機構。

更進一步地，第一驅動機構包括：安裝在普通手指中的第一電機，與第一電機連接的第一減速箱，與第一減速箱連接的第一蝸桿，安裝在普通手指尖并與第一蝸桿嚙合的第一蝸輪；

第二驅動機構包括：安裝在普通手指根的第二電機，與第二電機連接的第二減速箱，與第二減速箱連接的第二蝸桿，安裝在普通手指中并與第二蝸桿嚙合的第二蝸輪；

第三驅動機構包括：安裝在普通手指張合座的第三電機，與第三電機連接的第三減速箱，與第三減速箱連接的第三蝸桿，安裝在普通手指根并與第三蝸桿嚙合的第三蝸輪。

進一步地，普通手指張合座下邊緣設置輪齒，手掌組件安裝有與輪齒嚙合的齒輪，齒輪由齒輪電機驅動并帶動普通手指張合座實現側向張合運動。

進一步地，拇指組件的每個自由度的旋轉運動分別由一個獨立受控的驅動機構驅動；

驅動機構包括：

實現拇指尖和拇指中相對旋轉運動的第四驅動機構；

實現拇指中和拇指根相對旋轉運動的第五驅動機構。

更進一步地，第四驅動機構包括：安裝在拇指中的第四電機，與第四電機連接的第四減速箱，與第四減速箱連接的第四蝸桿，安裝在拇指尖并與第四蝸桿嚙合的第四蝸輪；

第五驅動機構包括：安裝在拇指根的第五電機，與第五電機連接的第五減速箱，與第五減速箱連接的第五蝸桿，安裝在拇指中并與第五蝸桿嚙合的第五蝸輪。

進一步地，在錐齒輪座安裝有傳動關節電機和傳動關節減速箱，傳動關節電機轉動并傳至傳動關節減速箱，再進一步傳至傳動關節，實現拇指根相對于錐齒輪座的旋轉運動，傳動關節減速箱的輸出軸于拇指根呈0～90度的夾角。

進一步地，在錐齒輪座的表面加工有盤齒輪輪齒，在拇指基座安裝有聯動的錐齒輪電機和錐齒輪減速箱，錐齒輪減速箱連接與盤齒輪輪齒嚙合的錐齒輪，錐齒輪電機轉動并通過錐齒輪減速箱傳遞至錐齒輪，驅動錐齒輪座做相對于拇指基座的旋轉運動。

進一步地，拇指尖表面和普通手指尖表面安裝有觸覺傳感器，手掌組件可采用塑料、金屬、碳纖維等材料制造。

本發明的有益效果：(1)靈巧性高，20個自由度，獨立控制；(2)體積小，和一般成人手大小相似，小于200*95*35mm；(3)重量輕，小于500g；(4)斷電后可以自鎖。

附圖說明