[發明專利]一種多指靈巧手的手指位置布置方法

有效

• 申請號: 201711401955.8
• 申請日: 2017-12-21
• 公開（公告）號: CN108108560B
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發明（設計）人: 杜宇;李泳耀
• 申請（專利權）人: 大連大華中天科技有限公司
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F111/06
• 代理公司: 遼寧鴻文知識產權代理有限公司 21102
• 代理人: 楊植

1.一種多指靈巧手的手指位置布置方法，其特征在于，所述的手指位置布置方法中僅涉及手指“張開閉合”的運動方式，具有三個自由度，且每個手指的結構完全相同；具體步驟如下：

第一步：確定具有相對運動的兩手指的最優位置；

步驟1：建立具有相對運動的兩手指“恰好”完全包絡抓取圓柱物體的平面簡圖，兩手指于手掌平面上的垂直距離為L，圓柱物體的直徑為D；所述的“‘恰好’完全包絡抓取圓柱物體的平面簡圖”的含義是：兩手指的指尖重合下所能包絡的最大內切圓；具有相對運動的兩手指可位于同一平面，亦可不在同一平面；

步驟2：分析平面簡圖中各參數間存在的幾何關系，建立關于L和D的隱函數關系f(L，D)＝0，其實現過程為；

步驟2.1：手指的上、中、下三個指節長度順次為L₁、L₂、L₃，每個指節與內切圓相切的切點與指節兩端點的距離分別為l′₁、l″₁、l′₂、l″₂、l′₃、l″₃，每段距離所對應的內切圓的夾角分別為θ′₁、θ″₁、θ′₄、θ″₂、θ′₃、θ″₃；L與內切圓相切的切點與L₃位于手掌上的端點的距離為l′₄，l′₄所對應的內切圓的夾角為θ′₄；

首先找出各距離參數間存在的幾何關系，如下：l″₁＝l′₂；l″₂＝l′₃；l″₃＝l′₄；

根據該幾何關系，得到：

步驟2.2：找出各角度間存在的幾何關系，如下：θ″₁＝θ′₂；θ″₂＝θ′₃；θ″₃＝θ′₄；

根據該幾何關系，得到：π＝θ′₁+2θ′₂+2θ′₃+2θ′₄；

同時又存在如下幾何關系：

步驟2.3：將步驟2.1和2.2中各式帶入π＝θ′₁+2θ′₂+2θ′₃+2θ′₄中，得到：

令A＝2L₁-2L₂+2L₃，B＝2L₂-2L₃，C＝2L₃，通過求解反三角函數，化簡得到：

其中，L₁、L₂、L₃為已知的指節長度，即建立起關于L和D的隱函數f(L，D)＝0；

步驟3：求解隱函數f(L，D)＝0的極值，選取各極值點中存在的最大值D，最大值D所對應的L即為兩手指間相對布置的最優距離；

第二步，確定其他手指相對于第一步中手指的最優位置

步驟1：對于一個手指布置方式確定的多指靈巧手，記垂直于L方向且位于同一側的兩相鄰手指，即兩手指具有相同方向的“張開閉合”運動，間距離為L′，垂直于L方向的各手指寬度為L〞；

步驟2：根據各手指位置布置方式的不同，L′有兩種取值方式，①L′＝L″+M，②L′＝2(L″+M)，M取2～5mm；其中，L′＝2(L″+M)適用于手指呈等腰三角形方式布置的三指靈巧手；

至此，確定仿人多指靈巧手各手指的位置。

2.根據權利要求1所述的一種多指靈巧手的手指位置布置方法，其特征在于，所述的手指位置布置方法還適用于兩指節的手指結構，取L₁＝0。

3.根據權利要求1或2所述的一種多指靈巧手的手指位置布置方法，其特征在于，所述的手指位置布置方法適用于二手指、三手指、四手指、五手指靈巧手，靈巧手的各手指結構完全相同；對于二指靈巧手，只需計算“第一步”即可。