[實用新型]一種機器人仿人靈巧手手指的基關節

有效

• 申請號: 201921801298.0
• 申請日: 2019-10-24
• 公開（公告）號: CN211729238U
• 公開（公告）日: 2020-10-23
• 發明（設計）人: 鮑官軍;楊邦出;朱李垚;葛涵;陳志培;陶志成
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: B25J17/00
• 分類號: B25J17/00;B25J15/00;B25J9/10
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司 33109
• 代理人: 尉偉敏

本實用新型公開了一種機器人仿人靈巧手手指的基關節，包括關節座、十字軸、近指段、第一主動錐齒輪、第二主動錐齒輪、從動錐齒輪、第一驅動組件和第二驅動組件，十字軸包括第一軸和第二軸，第一軸與關節座轉動連接，第一主動錐齒輪和第二主動錐齒輪可轉動的套設在第一軸上，從動錐齒輪套設在第二軸上且與近指段固定，近指段與第二軸轉動連接，第一驅動組件的輸出端與第一主動錐齒輪連接，第二驅動組件的輸出端與第二主動錐齒輪連接。本實用新型提供了一種機器人仿人靈巧手手指的基關節，執行機構結構簡單，通過腱繩、滑輪驅動的差動結構實現近指段關節仿人的兩個自由度的運動。

技術領域

本實用新型涉及機器人領域，尤其是一種機器人仿人靈巧手手指的基關節。

背景技術

機器人仿人靈巧手相對于工業夾爪，其多自由度和靈巧性在機器人與外界對象交互操作中具有突出的優勢。基關節處具有兩個自由度，可以是實現手指的俯仰運動和擺動運動，是實現靈巧手的靈巧程度的關鍵結構。目前靈巧手的基關節主要采用俯仰運動關節和擺動運動關節分離的結構。雙關節的基關節設計雖然可以簡化手指的結構，但是存在很多的不足之處。首先，雙關節的設計會增大手指的整體尺寸，增加手指的重量且不利于手指的仿人化設計；其次，雙關節的設計會增加驅動器的數量且不利于驅動腱繩的走線，造成關節與關節之間的耦合問題。并且雙關節的設計使運動關節存在偏置，在控制時要考慮驅動器之間的協同作用會提高控制系統的復雜程度且在一定程度上降低了手指的靈巧度。另一方面目前常見的球關節，都是被動運動形式，無法實現主動準確的運動控制。

中國專利申請公開號CN105666509B，公開日為2018年02月02日，名稱為“三自由度表面可動機器人手”，公開了包括兩個指段、四個錐齒輪、左右兩個半軸、左右兩個關節驅動器、左右兩個關節傳動機構、縱軸、縱移驅動器、縱移傳動機構和皮膚層等。本實用新型裝置實現了繞關節軸彎曲和繞縱軸自轉的關節雙自由度正交轉動功能，且具有表面縱移功能。該裝置適合安裝在機器人手指上使用，擴展了擬人機器人手指的功能，而且在運動過程中相鄰手指不會發生干涉。該裝置具有可以多維移動的手指表面，利用表面的運動可使物體相對運動或者變形，適合拾取物體，特別適合拾取扁平狀物體和可變形物體，并可對所抓物體進行位置和姿態的調整操作。但是該裝置運動機構結構不夠簡單，驅動結構與運動機構為完全分離，基關節處結構不夠緊湊，且基關節實現的運動是手指的彎曲和自轉，并非仿人的俯仰和擺動動作。

發明內容

本實用新型第一發明目的：提供一種機器人仿人靈巧手手指的基關節，執行機構結構簡單，通過腱繩、滑輪驅動的差動結構實現近指段關節仿人的兩個自由度的運動。

本實用新型第二發明目的：基關節結構可以實現近指段模仿人手，進行俯仰和擺動的動作。

本實用新型第三發明目的：基關節結構的運動機構和驅動機構的分離，使基關節結構更加緊湊。

為了實現上述目的，本實用新型采用以下技術方案：

一種機器人仿人靈巧手手指的基關節，包括關節座、十字軸、近指段、第一主動錐齒輪、第二主動錐齒輪、從動錐齒輪、第一驅動組件和第二驅動組件，十字軸包括第一軸和第二軸，第一軸與關節座轉動連接，第一主動錐齒輪和第二主動錐齒輪可轉動的套設在第一軸上，且第一主動錐齒輪和第二主動錐齒輪設置在第二軸的相對兩側，從動錐齒輪套設在第二軸上且與近指段固定，近指段與第二軸轉動連接，第一驅動組件的輸出端與第一主動錐齒輪連接，第二驅動組件的輸出端與第二主動錐齒輪連接，從動錐齒輪分別與第一主動錐齒輪和第二主動錐齒輪嚙合。

上述技術方案中，近指段可以相對關節座做兩個自由度的運動，即十字軸提供的兩個自由度。當第一主動錐齒輪與第二主動錐齒輪轉動時，可以帶動從動錐齒輪繞第一軸的進行自轉，可以帶動從動錐齒輪繞第二軸進行公轉，從而對近指段進行兩個自由度的驅動。

作為優選，所述近指段的長度方向與第二軸的軸線垂直。所述結構可以實現近指段模仿人手，進行俯仰和擺動的動作。