[實(shí)用新型]一種機(jī)械仿生手

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201820485560.4
• 申請日: 2018-04-08
• 公開（公告）號: CN209289301U
• 公開（公告）日: 2019-08-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張洪波;周磊;劉俊凱;張旭東;劉珂嘉
• 申請（專利權(quán)）人: 上海傲意信息科技有限公司
• 主分類號: B25J15/00
• 分類號: B25J15/00;B25J15/02;B25J17/02
• 代理公司: 上海金盛協(xié)力知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31242
• 代理人: 王松

1.一種機(jī)械仿生手，其特征在于，包括兩個(gè)第一模塊化手指、兩個(gè)第一模塊化手指驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、第二模塊化手指、第二模塊化手指驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、大拇指機(jī)構(gòu)、大拇指行星輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；

所述第一模塊化手指(1)包括一個(gè)模塊化手指，所述第二模塊化手指包括兩個(gè)模塊化手指；兩個(gè)第一模塊化手指分別用來仿生食指、中指，第二模塊化手指用來仿生無名指及小拇指，大拇指機(jī)構(gòu)用來仿生大拇指；

各第一模塊化手指驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接對應(yīng)的第一模塊化手指，驅(qū)動(dòng)所述第一模塊化手指動(dòng)作；所述第二模塊化手指驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接所述第二模塊化手指，驅(qū)動(dòng)所述第二模塊化手指動(dòng)作；所述大拇指驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)通過大拇指行星輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(5)連接大拇指機(jī)構(gòu)(4)，驅(qū)動(dòng)大拇指機(jī)構(gòu)(4)動(dòng)作；

所述模塊化手指包括手指遠(yuǎn)指節(jié)(11)、手指連桿(12)、手指近指節(jié)外殼(13)、扭簧(14)、手指聯(lián)動(dòng)桿(15)、防撞機(jī)構(gòu)(2)；所述防撞機(jī)構(gòu)(2)包括手指拉力防撞桿(21)；

所述手指遠(yuǎn)指節(jié)(11)、手指連桿(12)與手指近指節(jié)外殼(13)用2mm螺栓通過過盈配合兩兩連接，防止產(chǎn)生軸向位移，以下2mm螺栓連接方式皆是如此；手指聯(lián)動(dòng)桿(15)與手指近指節(jié)外殼(13)通過2mm螺栓連接；手指聯(lián)動(dòng)桿(15)與手指拉力防撞桿(21)通過2mm螺栓連接；

所述手指拉力防撞桿(21)的前端與手指聯(lián)動(dòng)桿(15)通過2mm螺栓連接；手指拉力防撞桿(21)的后端則與直線電機(jī)(3)的輸出軸通過2mm螺栓連接；

所述第一模塊化手指驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括第一直線電機(jī)(3)；所述第二模塊化手指驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括第二直線電機(jī)；所述第一直線電機(jī)(3)、第二直線電機(jī)均包括直線電機(jī)本體和直線電機(jī)固定端；各第一直線電機(jī)(3)能驅(qū)動(dòng)對應(yīng)的一個(gè)模塊化手指動(dòng)作，第二直線電機(jī)連接所述第二模塊化手指包括的兩個(gè)模塊化手指，能驅(qū)動(dòng)兩個(gè)模塊化手指動(dòng)作；

所述直線電機(jī)本體(22)連接手指拉力防撞桿(21)，手指拉力防撞桿(21)連接手指聯(lián)動(dòng)桿(15)的一端，手指聯(lián)動(dòng)桿(15)分別與手指連桿(12)、手指近指節(jié)外殼(13)使用2mm螺栓連接，手指連桿(12)的一端與手指遠(yuǎn)指節(jié)(11)的一端可轉(zhuǎn)動(dòng)連接；

手指聯(lián)動(dòng)桿(15)能在直線電機(jī)本體(22)及手指拉力防撞桿(21)的驅(qū)動(dòng)下帶動(dòng)手指近指節(jié)外殼(13)和手指連桿(12)做圓周運(yùn)動(dòng)，兩者圓周運(yùn)動(dòng)存在速度差異，這種圓周運(yùn)動(dòng)的速度相對差異便會(huì)使得圓周速度較快的連桿(12)帶動(dòng)手指遠(yuǎn)指節(jié)(11)做彎曲運(yùn)動(dòng)；若將手指基指節(jié)的一螺栓固定點(diǎn)看作速度絕對瞬心，則手指的彎曲運(yùn)動(dòng)能看作繞該瞬心的圓周運(yùn)動(dòng)，而手指連桿(12)和手指近指節(jié)外殼(13)分別與手指遠(yuǎn)指節(jié)(11)的第一固定點(diǎn)和第二固定點(diǎn)，距離該絕對瞬心的半徑不同，相同角速度下，圓周運(yùn)動(dòng)存在速度差異；

手指近指節(jié)外殼(13)與手指遠(yuǎn)指節(jié)(11)的連接點(diǎn)處嵌有扭簧(14)，扭簧的一端嵌于手指遠(yuǎn)指節(jié)(11)，另一端則嵌于手指連桿(12)的槽中,在手指彎曲時(shí)給與手指一個(gè)相反的力矩以使得手指在電機(jī)不做功的情況下回復(fù)成伸展?fàn)顟B(tài)；扭簧(14)具有一個(gè)預(yù)緊力，使得手指在自然狀態(tài)下得以保持；

所述大拇指機(jī)構(gòu)(4)包括大拇指遠(yuǎn)指節(jié)(41)、大拇指遠(yuǎn)關(guān)節(jié)(42)、大拇指旋轉(zhuǎn)電機(jī)底座中部(43)、大拇指旋轉(zhuǎn)電機(jī)底座側(cè)板(44)、大拇指近指節(jié)外殼(45)、電機(jī)固定帶(47)、第一錐齒輪(48)、傳動(dòng)片(49)；

所述大拇指行星輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(5)包括第二錐齒輪(51)、第三錐齒輪(52)、第一軸承(53)、第二軸承(54)、行星齒輪機(jī)構(gòu)的行星輪(55)、變直徑軸(56)、旋轉(zhuǎn)片(57)、軸向固定件(58)、行星齒輪機(jī)構(gòu)的太陽輪(59)、第二軸向固定件(510)；

所述大拇指驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括微型減速電機(jī)(46)；所述微型減速電機(jī)(46)通過電機(jī)固定帶(47)固定于大拇指旋轉(zhuǎn)電機(jī)底座中部(43)上，微型減速電機(jī)(46)的一端連接有第一錐齒輪(48)，第一錐齒輪(48)與第二錐齒輪(51)嚙合；第二錐齒輪(51)安裝于第一D型軸上，并且與傳動(dòng)片貼合在一起；第二錐齒輪(51)的旋轉(zhuǎn)能帶動(dòng)第一D型軸轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)傳動(dòng)片(49)轉(zhuǎn)動(dòng)；

所述傳動(dòng)片(49)靠近大拇指近指節(jié)外殼(45)設(shè)置，傳動(dòng)片(49)的轉(zhuǎn)動(dòng)能推動(dòng)大拇指近指節(jié)外殼(45)，從而推動(dòng)大拇指遠(yuǎn)關(guān)節(jié)(42)的旋轉(zhuǎn)，并帶動(dòng)與大拇指遠(yuǎn)關(guān)節(jié)(42)連接的大拇指遠(yuǎn)指節(jié)(41)旋轉(zhuǎn)；

所述第二錐齒輪(51)與第三錐齒輪(52)嚙合，帶動(dòng)第三錐齒輪(52)旋轉(zhuǎn)，而第三錐齒輪(52)安裝于第二D型軸上，進(jìn)而通過第二D型軸帶動(dòng)行星輪(55)的轉(zhuǎn)動(dòng)，在齒輪兩邊分別設(shè)有第一軸承(53)、第二軸承(54)，加強(qiáng)其運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性，且限制其軸向位移，且第二D型軸被設(shè)計(jì)成變直徑類型，故限制其一端的軸向位移，而另一端則通過軸向固定件(58)來限制其位移；行星輪(55)與固定于手掌上的太陽輪(59)相嚙合，不同于行星輪的是，太陽輪的第三D型軸被設(shè)計(jì)為不可旋轉(zhuǎn)，其安裝基座的軸孔同為D型，而行星輪的安裝基座的軸孔為圓形；故太陽輪(59)不動(dòng)，在旋轉(zhuǎn)片(57)的限制下，繞著太陽輪(59)做圓周運(yùn)動(dòng)；

大拇指機(jī)構(gòu)的彎曲運(yùn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)是聯(lián)動(dòng)的，其彎曲的程度與旋轉(zhuǎn)的角度成設(shè)定比例，且當(dāng)微型減速電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，大拇指機(jī)構(gòu)的彎曲方向和拇指的旋轉(zhuǎn)方向都為同正過程或同負(fù)過程；此處大拇指機(jī)構(gòu)的自然伸展作為彎曲運(yùn)動(dòng)的初始狀態(tài)，大拇指機(jī)構(gòu)置于手側(cè)邊作為拇指旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的初始狀態(tài)，大拇指機(jī)構(gòu)從伸展運(yùn)動(dòng)到完全彎曲的過程作為正方向，大拇指機(jī)構(gòu)從手側(cè)運(yùn)動(dòng)到垂直于手的過程作為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的正過程。