[實用新型]一種仿人五指靈巧手裝置

有效

• 申請號: 201721807938.X
• 申請日: 2017-12-21
• 公開（公告）號: CN207593821U
• 公開（公告）日: 2018-07-10
• 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: B25J15/00
• 分類號: B25J15/00;B25J15/10
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 李曉亮

一種仿人五指靈巧手裝置屬于機器人領域，包括拇指、食指、中指、無名指、小指、手掌、固定裝置、手掌蓋，靈巧手的尺寸與成年人手相當，共15個自由度；拇指可與中指運動至同一抓取平面，與其它四指成一固定角度布置；五指的指節表面及手掌表面均安裝觸覺傳感器；驅動系統、控制系統集成于靈巧手內部。本實用新型在不過多增加手指自由度的情況下，通過合理設計拇指結構、合理布置拇指位置，使靈巧手獲得較高的抓取物體的能力；所涉及靈巧手指的欠驅動系統，其傳動方式設計為“單電機?雙腱繩”機構，使靈巧手在物體抓取過程中實現良好的自適應性和柔順性；本實用新型基于更加嚴格的模塊化設計思想，四個手指結構相同，手指、拇指均與手掌完全獨立，加工和裝配更加簡潔。

技術領域

本實用新型屬于機器人領域，涉及一種仿人五指靈巧手裝置。

背景技術

傳統的機器人末端執行器一般是根據特定的工作任務而設計的，大部分僅有1～2個自由度，因而不具有通用性，極大限制了其應用范圍。隨著機器人智能化技術的不斷發展，尤其是“智能制造2025”等國家政策的提出，機器人的應用領域得到極大的拓展，對其末端執行器靈活性的要求也相應提高，如小型物體的精細化操作、不規則物體的自適應抓取等。人手在物體抓取領域具有無可比擬的優勢，如柔順性、靈活性、廣泛性等，因此多自由度、多關節的仿人多指靈巧手成為機器人末端執行器的發展方向，具有廣泛的應用領域，得到各國政府和研究學者的高度重視，一大批仿人多指靈巧手被研制出來，如Okada、Utah/MIT、Stanford/JPL、Shadow等全驅動靈巧手，NASA Robonaut、GifuⅢ、DLR/HIT I、Robotiq等基于連桿機構的欠驅動靈巧手，DLRⅠ、DLR/HITⅡ、Barrett、ReFlex等基于腱傳動的欠驅動靈巧手。

基于腱傳動的欠驅動靈巧手因其結構相對簡單、控制方便、便于集成，且柔順性較好，因而得到眾多研究學者的青睞。靈巧手的設計一般是基于仿人手的思想，盡可能的實現人手所具有的所有自由度，但相關研究證明，靈巧手的仿人設計與其抓取物體的能力沒有直接的關系，因此以“抓取物體能力”為設計目標的靈巧手在仿人性設計上應該有所取舍。此外，靈巧手指欠驅動系統的設計，一般是通過合理布置腱繩或增加彈性元件來實現，其設計的關鍵是如何在不增加驅動單元的前提下，又能很好的實現手指的欠驅動運動。在仿人多指靈巧手的設計過程中，模塊化思想的應用比較普遍，如Utah/MIT、Stanford/JPL、DLR/HITⅡ等，每個手指(拇指除外)具有相同的結構，便于與手掌集成安裝，同時又可大幅降低研發成本，但這些靈巧手指和手掌并不完全獨立，并未達到真正意義上的模塊化，無法實現快速、簡潔的裝配或手指更換。

實用新型內容

針對現有技術存在的問題，本實用新型提供一種仿人五指靈巧手裝置，本實用新型可以在不過多增加手指自由度的情況下，使靈巧手獲得較高的抓取物體的能力、較好的自適應性和柔順性，可實現快速、簡潔的靈巧手裝配或手指更換。

為了達到上述目的，本實用新型的技術方案如下：

一種仿人五指靈巧手裝置，該靈巧手共有個自由度，包括拇指、食指、中指、無名指、小指、手掌、手掌蓋，靈巧手固定在固定裝置上；所述食指、中指、無名指、小指的結構相同，每個手指均具有三個指節及三個“張開閉合”自由度，分別通過手指的第四個指節固定在手掌上，四個手指的布置方式參照人手，手掌蓋與手掌固定；所述拇指具有兩個“張開閉合”自由度和一個“左右擺動”自由度，可與中指運動至同一抓取平面，拇指與食指、中指、無名指、小指成一固定角度布置，拇指、食指、中指、無名指、小指的指節表面及手掌表面均安裝觸覺傳感器；驅動系統、控制系統集成于靈巧手內部。