[發明專利]一種基于柔索驅動的靈巧手手指結構

在審

• 申請號: 202010029720.6
• 申請日: 2020-01-13
• 公開（公告）號: CN111185929A
• 公開（公告）日: 2020-05-22
• 發明（設計）人: 陳殿生;劉微宏;黃果真;劉哲
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: B25J15/00
• 分類號: B25J15/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提出提出一種基于柔索驅動的靈巧手手指結構設計及其制作方法。該制作方法由幾部分組成：電腦建模、三維打印、制作皮膚層、安裝彈簧回復裝置、組裝各關節、固定繩頭、擺放電機和連接傳感器，制作出的手指結構的基本功能為：可通過電機驅動，使手指作出相應動作，實現抓取物品的功能。

技術領域

本發明屬于靈巧手技術領域，提出一種基于柔索驅動的靈巧手手指結構設計及其制作方式。

背景技術

靈巧手是機器人領域中實現末端控制的一個重要方式，是機器人能夠實現局部精確控制和執行局部精確靈活任務的得力幫手，相對于功能單一的末端執行器，靈巧手有著執行任務多樣化、感知能力豐富化、通用程度高的突出特點，由于現代社會對于末端執行器的要求越來越高，靈巧手的研究也成為一個熱門領域；

目前傳統的仿人靈巧手采用的大多是基于腱傳動的靈巧手，其多為欠驅動設計，即采用一個驅動帶動多個自由度，各自由度之間無法解耦，這種方式增加了靈巧手的控制難度，也大大降低了靈巧手的靈活程度。

發明內容

本發明的目的在于設計一種基于柔索驅動的靈巧手手指結構及其制作方式，以解決上述背景技術中提到的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

靈巧手手指結構及繩方案包括手指基本結構、柔索、驅動裝置、自動復原裝置、皮膚層、傳感單元，所述手指結構的制作方法包括以下步驟：

1.電腦建模：綜合考慮真人手指的組成關節和基本外形，用軟件繪制一組造型圓潤、功能完整、由三個關節構成的手指三維模型；

2.三維打印：利用光敏樹脂材料打印模型；

3.制作皮膚層：將硅橡膠按一定比例倒入皮膚制作模具中攪拌均勻，再使用浸蘸法將模型的所有關節正面(掌心方位)附上一層薄硅膠層；

4.安裝彈簧回復裝置：將回復力足夠的彈簧穿在第一個關節和第二個關節以及第二個關節和第三個關節的連接處。彈簧的兩端分別靠在倆個關節的同向內側，起到改進柔索驅動舒展手指時自動恢復的效果

5.組裝各關節：將第一與第二關節、第二與第三關節分別按軸孔配合連接，在軸自由端固定一緊固墊片限制軸水平方向的位移。

6.固定繩頭：將柔索的一端連在繩頭連接裝置上，將連接好的繩頭連接裝置放入手指的固定槽中，在其外部用熱熔膠將其固定，再將繩子沿關節上的驅動線卡槽引出；

7.擺放電機：將驅動電機安裝在打印得到的手掌模型上，并用膠固定，將柔索的另一端連在驅動電機上。

8.連接傳感器：將薄膜壓力傳感器放置于第三關節(指尖部位)，測量指尖實時壓力。

作為本發明進一步的方案：所述的手指三維模型，其特征在于：各關節由圓柱與圓孔相配合連接，長度比例參考人手長度，驅動繩槽及固定端、壓力傳感器放置卡槽及導線槽、掌心方位需削除平面、指根部分設置與手掌相連的直徑為20毫米的圓柱。

作為本發明進一步的方案：所述的三維打印，其特征在于：材料為光敏樹脂。

作為本發明進一步的方案：所述的皮膚層，其特征在于：硅橡膠按一定AB液質量比1:1的比例倒入皮膚制作容器中攪拌均勻后抽氣10分鐘，再倒入模具中，使用多次浸蘸法將模型的三個關節的正面(掌心方位)迅速涂上一層1毫米厚的硅膠液，并將其在常溫下水平放置12小時；

作為本發明進一步的方案：所述的彈簧回復裝置，其特征在于：回力彈簧外徑4mm，線徑0.5mm，圈數為三，角度為120度，材質為304不銹鋼，彈簧兩端壓力約為，安裝于第一個關節和第二個關節以及第二個關節和第三個關節的連接處，使扭簧的兩端分別靠在兩個關節的同向內側，使手指保持筆直狀態；