[發(fā)明專利]一種基于關(guān)節(jié)約束的欠驅(qū)動五指靈巧手

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010024126.8
• 申請日: 2020-01-10
• 公開（公告）號: CN111168702A
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郭士杰;趙松;劉今越
• 申請（專利權(quán)）人: 河北工業(yè)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(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 12210
• 代理人: 王瑞;張國榮

本發(fā)明一種基于關(guān)節(jié)約束的欠驅(qū)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(jié)、拇指中指節(jié)、拇指近指節(jié)、拇指遠端旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)、拇指近端旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)、一號腱繩、一號彈性回復繩和一號壓力傳感器；食指包括食指遠指節(jié)、食指中指節(jié)、食指近指節(jié)、食指連接架、食指遠端旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)、食指中間旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)、食指近端旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)、二號腱繩、二號彈性回復繩和二號壓力傳感器；每個旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)均設(shè)置有鎖緊輪、階梯軸、銜鐵、彈簧和電磁鐵，每個旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)均能制動。通過電磁鐵與銜鐵的相互作用，使旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動至一定角度后停止，實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的制動，各個旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)都可以單獨制動，以欠驅(qū)動方式實現(xiàn)手指各個旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的全驅(qū)動，提高了抓取的穩(wěn)定性和自適應(yīng)程度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及機器人技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于關(guān)節(jié)約束的欠驅(qū)動五指靈巧手。

背景技術(shù)

近年來，在醫(yī)療康復、災(zāi)難救援、空間探索、資源開采等領(lǐng)域需求的推動下，仿生機器人技術(shù)的研究進入了前所未有的發(fā)展時期。靈巧手作為仿生機器人的末端執(zhí)行器，應(yīng)具有靈活性高、可操作性強、穩(wěn)定性好、結(jié)構(gòu)簡單等特點。

目前，根據(jù)靈巧手的驅(qū)動方式可以劃分為全驅(qū)動型靈巧手和欠驅(qū)動型靈巧手。對于全驅(qū)動型靈巧手來說，每個運動關(guān)節(jié)具有自己獨立的驅(qū)動器和傳感器，可完成復雜的手指運動，靈活性強，劉菲在文獻《彈性欠驅(qū)動四指靈巧手設(shè)計與試驗》中指出全驅(qū)動靈巧手存在控制復雜、體積和重量過大、成本高昂等問題。對于欠驅(qū)動型靈巧手來說，將不同的運動關(guān)節(jié)以腱傳動、齒輪傳動、連桿傳動等方式進行耦合，使得一個驅(qū)動器可以同時驅(qū)動多個運動關(guān)節(jié)運動，驅(qū)動器數(shù)量可得到有效控制，但是在不同類型物體抓取過程中，由于運動關(guān)節(jié)的耦合作用，使得該類型靈巧手的抓取穩(wěn)定性差、自適應(yīng)程度低。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明擬解決的技術(shù)問題是，提供一種基于關(guān)節(jié)約束的欠驅(qū)動五指靈巧手。

本發(fā)明解決所述技術(shù)問題的技術(shù)方案是，提供一種基于關(guān)節(jié)約束的欠驅(qū)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(jié)、拇指中指節(jié)、拇指近指節(jié)、拇指遠端旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)、拇指近端旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)、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(jié)包括拇指遠指節(jié)左側(cè)連接板和拇指遠指節(jié)右側(cè)連接板；所述拇指中指節(jié)包括拇指中指節(jié)左側(cè)連接板、拇指中指節(jié)右側(cè)連接板、拇指中指節(jié)后側(cè)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(jié)包括拇指近指節(jié)左側(cè)連接板和拇指近指節(jié)右側(cè)連接板；所述拇指遠端旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)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(zhuǎn)關(guān)節(jié)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(jié)左側(cè)連接板的上部和拇指遠指節(jié)右側(cè)連接板的上部固連；拇指中指節(jié)左側(cè)連接板和拇指中指節(jié)右側(cè)連接板與拇指中指節(jié)后側(cè)連接板的左、右兩側(cè)固連；拇指中指節(jié)左側(cè)連接板的上、下部分別設(shè)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(qū)域的底部；一號階梯軸的不開口端分別穿過拇指遠指節(jié)左側(cè)連接板的下部和拇指中指節(jié)左側(cè)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(jié)左側(cè)連接板上部的齒槽；拇指遠指節(jié)左側(cè)連接板能相對于一號階梯軸轉(zhuǎn)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(qū)域的底部；二號階梯軸的不開口端分別穿過拇指近指節(jié)左側(cè)連接板的上部和拇指中指節(jié)左側(cè)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(jié)左側(cè)連接板下部的齒槽；拇指中指節(jié)左側(cè)連接板能相對于二號階梯軸轉(zhuǎn)動，二號階梯軸能軸向移動；

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