[發明專利]一種基于軸傳動的仿人機械手指結構

在審

• 申請號: 201710231945.8
• 申請日: 2017-04-11
• 公開（公告）號: CN106826899A
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發明（設計）人: 郭雨辰;徐寶國;石珂
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: B25J15/08
• 分類號: B25J15/08;B25J9/12
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙)32204
• 代理人: 唐紅

技術領域

本發明屬于機器人技術，具體涉及一種基于軸傳動的仿人機械手指結構，用于機械手對于物體的抓取。

背景技術

隨著科技的進步，機械手被廣泛應用于工業生產、危險環境作業以及助殘假肢等領域，由于像人手一樣具有五個手指和手掌的仿人機械手具有極強的功能性和很高的通用性，因此它完全可以代替人手在很多場合下完成各類復雜和靈巧的操作。機械手作業過程中，主要通過機械手指對物體進行抓取，因此具有高精度、高靈活性、大力矩輸出的靈巧機械手指具有重要的應用價值和實際的緊迫性。

現有仿真手指多為線牽引或連桿結構，存在不能精確控制、響應速度慢、可輸出力矩小等缺陷。

發明內容

發明目的：本發明的目的在于解決現有技術中存在的不足，提供一種基于軸傳動的仿人機械手指結構。

技術方案：本發明所述的一種基于軸傳動的仿人機械手指結構，包括從上到下依次連接的第一指節、第二指節、第三指節和基座；所述第一指節的外殼底部連接有第一皇冠齒輪，第一皇冠齒輪與第二指節中的第一直齒輪嚙合、第一直齒輪向下連接第一傳動軸，第一傳動軸的底部設置有第二直齒輪，第二直齒輪通過第三皇冠齒輪連接于第五直齒輪，第五直齒輪并排依次嚙合有第四直齒輪和第三直齒輪，第三直齒輪的一端嚙合有第二皇冠齒輪，第二皇冠齒輪的另一端固定于第二指節的外殼底部，同時，第三直齒輪、第四直齒輪和第五直齒輪均向下連接有第二傳動軸、第三傳動軸和第四傳動軸，第二傳動軸的底部連接于第六直齒輪，第三指節的外殼底部分別固定有第四皇冠齒輪和第五皇冠齒輪，第四皇冠齒輪一端嚙合與第六直齒輪，第四皇冠齒輪的另一端與第七直齒輪嚙合、第五皇冠齒輪的另一端與第九直齒輪嚙合，第七直齒輪與第九直齒輪并排設置且二者中間嚙合有第八直齒輪，第七直齒輪還連接于基座中的直流電機，直流電機上配置有光電編碼器。

其中，第一皇冠齒輪、第二皇冠齒輪和第五皇冠齒輪上均有一端與相應指節外殼固定連接，且另一端嚙合與相對應的直齒輪，第三皇冠齒輪和第四皇冠齒輪的兩端均與相應齒輪嚙合。第三傳動軸和第四傳動軸的一端分別嚙合于相應直齒輪，另一端搭在第三指節的支撐架。

進一步的，所述第一指節與第二指節的連接處外周、第二指節與第三指節的連接處外周以及第三指節與基座的連接處外周均包裹有薄膜。

進一步的，所述第二指節頂部還設有第一轉軸，第一皇冠齒輪和第一指節均可繞第一轉軸旋轉；第三指節頂部設有第二轉軸，第二皇冠齒輪、第三皇冠齒輪和第二指節均可繞第二轉軸旋轉；基座頂部設有第三轉軸，第四皇冠齒輪、第五皇冠齒輪和第三指節均可繞第三轉軸旋轉。三個轉軸均是直接固定于相應指節的外殼上的，與外殼一體化設計。

進一步的，所述基座包括底座外殼以及安裝于底座外殼中的直流電機和光電編碼器。

進一步的，所述第一指節、第二指節、第三指節和基座均呈中空結構。

有益效果：本發明中的各指節通過不同皇冠齒輪與不同齒輪的配合，與前一指節實現聯動，驅動指節轉動的動力通過軸傳動的方式從安裝在基座上的直流電機向前逐級傳輸，實現機械手指的彎曲與張開，與現有技術相比，本發明具有以下優點：

(1)本發明采用軸傳動傳遞動力，能夠實現機械手指的快速運動，且僅要求轉動電機驅動即可；

(2)本發明通過軸傳動以及各級齒輪的配合，能夠精確地傳輸較大的力；

(3)本發明中各指節連接關節處均可視為轉動副，較容易建立準確的運動模型，方便精確控制；另外通過編碼器可以確定當前轉動位置，推算出指尖在三維空間中的位置；

(4)在關節處有柔性連接薄膜保護，避免齒輪暴露在外面，增加使用壽命；

(5)本發明的手指內部中空，可放置傳感器信號采集電路，如指尖力傳感器、滑覺傳感器等，走線可在手指內部，確保線路安全，不易損壞。

附圖說明

圖1是本發明的內部結構示意圖；

圖2是本發明的三維結構示意圖；

圖3是本發明的運動狀態示意圖。

具體實施方式

下面對本發明技術方案進行詳細說明，但是本發明的保護范圍不局限于所述實施例。