[發(fā)明專利]一種協(xié)同驅(qū)動的三指機(jī)器人靈巧手

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910347181.8
• 申請日: 2019-04-26
• 公開（公告）號: CN110171011B
• 公開（公告）日: 2021-06-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳文銳;王耀南;趙子龍;鄢銼;肖志蘭;魯靖文;徐康
• 申請（專利權(quán)）人: 湖南大學(xué)
• 主分類號: B25J15/00
• 分類號: B25J15/00;B25J15/10
• 代理公司: 深圳市興科達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44260
• 代理人: 王翀;賈慶

本發(fā)明公開了一種協(xié)同驅(qū)動的三指機(jī)器人靈巧手；本發(fā)明參照人手抓取特性設(shè)計(jì)，使靈巧手能最大程度上復(fù)現(xiàn)人手抓取功能；各手指均可進(jìn)行側(cè)擺運(yùn)動，使靈巧手具備操作物體功能；在簡化靈巧手的控制的同時，盡可能高地保留了機(jī)器人手的靈巧性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及機(jī)器人領(lǐng)域，特別是涉及一種協(xié)同驅(qū)動的三指機(jī)器人靈巧手。

背景技術(shù)

自機(jī)器人領(lǐng)域誕生以來無數(shù)專家學(xué)者醉心研究，已成功研制出一批著名的多指多關(guān)節(jié)靈巧手，這些高智能手具有極高的靈巧性，能極大程度上復(fù)現(xiàn)人手功能，但普遍結(jié)構(gòu)復(fù)雜，控制難度極大。后專家學(xué)者提出欠驅(qū)動思路，但在降低機(jī)器人手控制難度的同時，也降低了機(jī)器人的靈巧性。因此如何把握最高靈巧性與最簡控制的平衡點(diǎn)，是機(jī)器人手領(lǐng)域的關(guān)鍵問題。

對人手生理特點(diǎn)及抓取特性的研究可為機(jī)器人手的設(shè)計(jì)帶來新思路。ThomasFeix等人采用分類學(xué)方法，將人手的抓取動作分類為33種靜態(tài)抓取姿勢。筆者通過對這33種抓取姿勢研究發(fā)現(xiàn)其中大部分可以用三根手指來完成。Zatsiorsky等人通過開展實(shí)驗(yàn)證明了人手運(yùn)動時手指之間會產(chǎn)生協(xié)同運(yùn)動，且手指間距離越近該效應(yīng)越明顯。Santello等人用CyberGlove數(shù)據(jù)手套研究人手在從接觸到抓取過程中的姿勢動態(tài)演化，研究表明手指關(guān)節(jié)對之間存在正相關(guān)，這種正相關(guān)在相鄰手指之間最明顯。因此目前很多機(jī)器人采用的是三指機(jī)器人。

但是三只機(jī)器人的動作中，為了適應(yīng)不同功能，三個手指經(jīng)常需要身實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動發(fā)生側(cè)擺，從而擺正到一定的功能姿態(tài)角，例如三個手指的抓取需要三個手指均勻處于三個方向，然后同時彎曲，而夾取的動作需要至少兩個手指擺動到同一面，這就涉及到了自身手指的轉(zhuǎn)動。現(xiàn)有的轉(zhuǎn)動結(jié)構(gòu)是對每個手指安裝一個旋轉(zhuǎn)電機(jī)，這樣使得三指機(jī)器人手的體積和重量較大，難以適應(yīng)在狹小工位的工作要求且成本較高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述技術(shù)的不足，本發(fā)明公開了一種協(xié)同驅(qū)動的三指機(jī)器人靈巧手；本發(fā)明參照人手抓取特性設(shè)計(jì)，使靈巧手能最大程度上復(fù)現(xiàn)人手抓取功能；各手指均可進(jìn)行側(cè)擺運(yùn)動，使靈巧手具備操作物體功能；在簡化靈巧手的控制的同時，盡可能高地保留了機(jī)器人手的靈巧性。

為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

一種協(xié)同驅(qū)動的三指機(jī)器人靈巧手，包括機(jī)座、第二電機(jī)和第三電機(jī)，所述機(jī)座上分別軸接有用于安裝手指的第一基座，第二基座和第三基座；第一基座上安裝有第一基座齒輪；第二基座上安裝有第二基座齒輪，第三基座上安裝有第三基座齒輪；第一基座齒輪嚙合有中心齒輪，第二基座齒輪嚙合有齒圈的外齒，所述齒圈內(nèi)還成有內(nèi)齒，第三基座齒輪嚙合有連桿齒輪；所述連桿齒輪通過轉(zhuǎn)軸軸接有中間齒輪；所述中心齒輪上凸起成形有外齒環(huán)，中間齒輪處于外齒環(huán)和齒圈之間并分別與外齒環(huán)和齒圈的內(nèi)齒嚙合；

所述第二電機(jī)連接有第一電機(jī)齒輪，第三電機(jī)連接有第二電機(jī)齒輪；第一電機(jī)齒輪和第二電機(jī)齒輪分別與中心齒輪、齒圈的外齒和連桿齒輪中的兩個嚙合。

進(jìn)一步的改進(jìn)，所述第一電機(jī)齒輪嚙合中心齒輪，所述第二電機(jī)齒輪嚙合連桿齒輪。

進(jìn)一步的改進(jìn)，所述第三基座上安裝有第三手指c，第三手指c包括遠(yuǎn)指段，遠(yuǎn)指段通過第一滑輪鉸接有中指段，中指段通過第二滑輪鉸接有近指段，近指段通過第三滑輪鉸接在第三基座上。

進(jìn)一步的改進(jìn)，所述遠(yuǎn)指段固定有第一鋼絲繩和第二鋼絲繩；第三手指c的底部與第三基座連接；所述第三基座下方安裝有中板，中板下方安裝有底板；中板和底板之間安裝有有光軸并且軸接有滾珠絲杠，滾珠絲杠螺紋連接有滑塊并且光軸穿過滑塊；滑塊上安裝有第四滑輪；底板上安裝有第五滑輪；滾珠絲杠連接有第一電機(jī)；

第一鋼絲繩經(jīng)第一滑輪內(nèi)側(cè)繞入和繞出后再經(jīng)第二滑輪內(nèi)側(cè)繞入和繞出，再依次經(jīng)過第三滑輪內(nèi)側(cè)、第五滑輪后與第四滑輪相連；所述第二鋼絲繩依次經(jīng)過第一滑輪外側(cè)、第二滑輪外側(cè)并自第三滑輪外側(cè)繞入和繞出后經(jīng)第四滑輪固定在中板上。