[發明專利]一種基于關節約束的欠驅動五指靈巧手

在審

• 申請號: 202010024126.8
• 申請日: 2020-01-10
• 公開（公告）號: CN111168702A
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發明（設計）人: 郭士杰;趙松;劉今越
• 申請（專利權）人: 河北工業大學
• 主分類號: B25J15/00
• 分類號: B25J15/00;B25J15/02
• 代理公司: 天津翰林知識產權代理事務所(普通合伙) 12210
• 代理人: 王瑞;張國榮

1.一種基于關節約束的欠驅動五指靈巧手，包括手掌和五個手指；其中拇指包括拇指遠指節、拇指中指節、拇指近指節、拇指遠端旋轉關節、拇指近端旋轉關節、一號腱繩、一號彈性回復繩和一號壓力傳感器；所述拇指遠指節包括拇指遠指節左側連接板和拇指遠指節右側連接板；所述拇指中指節包括拇指中指節左側連接板、拇指中指節右側連接板、拇指中指節后側連接板、一號預緊連接塊、一號預緊桿和一號預緊螺母；所述拇指近指節包括拇指近指節左側連接板和拇指近指節右側連接板；所述拇指遠端旋轉關節包括一號鎖緊輪、一號階梯軸、一號銜鐵、一號彈簧和一號電磁鐵；所述拇指近端旋轉關節包括二號鎖緊輪、二號階梯軸、二號銜鐵、二號彈簧和二號電磁鐵；

所述拇指遠指節左側連接板的上部和拇指遠指節右側連接板的上部固連；拇指中指節左側連接板和拇指中指節右側連接板與拇指中指節后側連接板的左、右兩側固連；拇指中指節左側連接板的上、下部分別設有齒槽；

所述一號階梯軸為一端開口的空心軸，一號銜鐵固定在一號階梯軸空心區域的底部；一號階梯軸的不開口端分別穿過拇指遠指節左側連接板的下部和拇指中指節左側連接板的上部與一號鎖緊輪固連，一號鎖緊輪正對拇指中指節左側連接板上部的齒槽；拇指遠指節左側連接板能相對于一號階梯軸轉動，一號階梯軸能軸向移動；

所述二號階梯軸為一端開口的空心軸，二號銜鐵固定在二號階梯軸空心區域的底部；二號階梯軸的不開口端分別穿過拇指近指節左側連接板的上部和拇指中指節左側連接板的下部與二號鎖緊輪固連，二號鎖緊輪正對拇指中指節左側連接板下部的齒槽；拇指中指節左側連接板能相對于二號階梯軸轉動，二號階梯軸能軸向移動；

所述拇指中指節右側連接板的上、下部分別設有空心凸臺，一號電磁鐵嵌在上部的空心凸臺內，二號電磁鐵嵌在下部的空心凸臺內，兩個電磁鐵分別與拇指中指節右側連接板固連；拇指中指節右側連接板上部的空心凸臺穿過拇指遠指節右側連接板的下部，伸入一號階梯軸內，使一號電磁鐵正對一號銜鐵，拇指遠指節右側連接板能相對于拇指中指節右側連接板上部的空心凸臺轉動；一號彈簧嵌在一號階梯軸的側壁內，一號彈簧的一端伸出一號階梯軸外與拇指遠指節右側連接板接觸；

所述拇指中指節右側連接板下部的空心凸臺穿過拇指近指節右側連接板的上部，伸入二號階梯軸內，使二號電磁鐵正對二號銜鐵，拇指中指節右側連接板下部的空心凸臺能相對于拇指近指節右側連接板轉動；二號彈簧嵌在二號階梯軸的側壁內，二號彈簧的一端伸出二號階梯軸外與拇指近指節右側連接板接觸；拇指近指節的下部與手掌轉動連接；

所述一號預緊連接塊的中部設有通孔，左、右兩側分別設有端耳，左側的端耳與拇指中指節左側連接板固連，右側的端耳與拇指中指節右側連接板固連；一號預緊桿的細端穿過一號預緊連接塊的通孔，伸出一號預緊連接塊外；一號預緊螺母與一號預緊連接塊的通孔配合，一號預緊螺母頂著一號預緊桿的粗端；

所述一號腱繩的一端通過打結固定在拇指遠指節的內部，依次穿過拇指遠指節、放置于一號階梯軸的外表面上、穿過一號預緊桿、放置于二號階梯軸的外表面上、穿過拇指近指節，另一端與相應的外部電機固連；

所述一號彈性回復繩的一端依次穿過拇指近指節左側連接板的通孔、拇指中指節后側連接板的一個通孔、拇指遠指節左側連接板的通孔、拇指遠指節右側連接板的通孔、拇指中指節后側連接板的另一個通孔以及拇指近指節右側連接板的通孔，通過打結與一號彈性回復繩的另一端連接；

拇指遠指節的指尖處以及一號預緊連接塊上分別設有一號壓力傳感器，一號壓力傳感器位于拇指靠近食指的一側。

2.根據權利要求1所述的基于關節約束的欠驅動五指靈巧手，其特征在于，一號階梯軸開口的端面上設有安裝一號彈簧的軸向環形凹槽，二號階梯軸開口的端面上設有安裝二號彈簧的軸向環形凹槽；一號階梯軸和二號階梯軸的外表面分別設有周向凹槽，用于放置一號腱繩。

3.根據權利要求1所述的基于關節約束的欠驅動五指靈巧手，其特征在于，所述拇指近指節的下部通過銷軸與手掌轉動連接，銷軸分別與一號階梯軸和二號階梯軸在空間中垂直，使拇指近指節向手心方向轉動，拇指遠指節和拇指中指節分別向靠近食指的方向轉動。