[發明專利]仿人機械手骨架

在審

• 申請號: 201711234710.0
• 申請日: 2017-11-30
• 公開（公告）號: CN107972022A
• 公開（公告）日: 2018-05-01
• 發明（設計）人: 蔡宇;段勝青;郭兆陽;魏曉晨;楊尚軒
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: B25J9/06
• 分類號: B25J9/06;B25J15/00
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所32237
• 代理人: 賀翔

技術領域

本發明涉及機械裝置技術領域，尤其涉及仿人機械手骨架。

背景技術

目前大多數仿生機械手采用集成于假手之中的微型電機來驅動，通過連桿，齒輪，腱繩等機械結構來實現各手指的運動,例如利用連桿驅動的Southampton Remedi-Hand、利用3D打印的Flexy-hand 假手，以及三只碳纖維TRhand。

大多數機械手使用高度集成的電機來驅動，其大多以剛性結構或柔性繩索遠距離傳動為主。然而它們在引入機械結構簡化人手的同時，丟失了許多顯著的生物力學特征，從而造成了其抓握動作不協調、手指運動軌跡與人手差距較大、外形上與自然手相差較大、自由度單一，自適應差的問題。

發明內容

本發明提供了仿人機械手骨架，更加貼近自然手，動作自然。

為達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

仿人機械手骨架，包括：指節組件、掌差動鉸鏈(3)、舵機(7)，指節組件上開設線槽(1)，牽動線一端固定于指節組件的末端，穿過線槽(1)貫穿指節組件連接舵機(7)，指節組件包括拇指、食指、中指、無名指、小拇指。拇指、食指、中指安裝的第一安裝座(9) 上，無名指和小拇指安裝在第二安裝座(4)上，第一安裝座(9)和第二安裝座(4)通過掌差動鉸鏈(3)鉸接。數據手套采集用戶手勢，將所述數據手套的動作信息傳輸至舵機(7)，舵機(7)根據所述動作信息收緊或者釋放牽引線，從而控制所述指節組件動作。舵機(7) 拉動牽動線，不僅拉動指節組件的指骨做握緊動作,指節組件的掌骨也會產生向中心靠攏的動作，從而實現仿人機械手的握緊動作，舵機 (7)釋放牽動線，指節組件恢復伸展的初始狀態。

進一步的，指節組件包括拇指、食指、中指、無名指、小拇指，拇指包括兩個指骨和一個掌骨，食指、中指、無名指、小拇指均包括三個指骨和一個掌骨，各個關節處使用鉸鏈連接，完全模仿了人手的骨骼結構。

進一步的，拇指的指骨和掌骨連接關節處，設置固定點，牽動線一端固定于固定點，貫穿線槽(1)連接舵機(7)，拇指的初始狀態在水平方向上張開，拉伸連接固定點的牽動線，拇指在水平方向上向靠近食指的方向位移，實現拇指的平動。

進一步的，指節組件中的每個手指均由一條牽動線貫穿，每條牽動線連接一個舵機(7)，分別控制每個手指的屈伸。

進一步的，指節組件上安裝了類腱元裝置(8)。

進一步的，類腱元裝置(8)安裝在指節組件的手指內側面。

進一步的，類腱元裝置(8)在與手指組件的關節處對應的地方設置圓形通孔，關節卡在圓形通孔中,因此能夠防止類腱元裝置(8) 在拉伸時擠壓出褶皺，并使類腱元裝置(8)產生的彈性力矩高效的作用在指節組件上。

進一步的，動作信息包括：關節點參數、運動姿態參數、運動速度。

進一步的，指節組件的指尖處安裝壓力傳感器，檢測仿人機械手骨架的握力大小，從而通過舵機對握力大小進行調節。

本發明的有益效果是：本發明采用鉸鏈和牽引線結合的方式連接和牽引機械手的各個骨節，使得機械手的動作更加自然；機械手的手指內側附加了類腱元裝置，具有彈性，模仿了手的肌腱元，使得手部動作更加的流暢，并且在抓握動作中具有更好的自適應性。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例中的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其它的附圖。

圖1為本實用新型實施例的結構示意圖；

圖2為舵機的結構示意圖；

圖3為類腱元裝置的結構示意圖；

圖4為類腱元裝置的工作示意圖；

圖5為類腱元裝置安裝在手指組件上的結構示意圖。

其中，1-線槽、2-集成線槽、3-掌差動鉸接、4-第二安裝座、5- 手掌支架、6-舵機支架、7-舵機、8-類腱元裝置、9-第一安裝座、71- 通孔、72-線槽、73-空槽。

具體實施方式

為使本領域技術人員更好地理解本發明的技術方案，下面結合具體實施方式對本發明作進一步詳細描述。

本發明實施例提供了仿人機械手骨架，如圖1所示。