[發明專利]一種基于可分離式模塊化設計的多自由度仿生靈巧手

在審

• 申請號: 202010905917.1
• 申請日: 2020-09-02
• 公開（公告）號: CN111993453A
• 公開（公告）日: 2020-11-27
• 發明（設計）人: 任雷;楊皓森;魏國武;錢志輝
• 申請（專利權）人: 達奇仿生科技（杭州）有限公司
• 主分類號: B25J15/00
• 分類號: B25J15/00
• 代理公司: 長春市四環專利事務所(普通合伙) 22103
• 代理人: 張建成

1.一種基于可分離式模塊化設計的多自由度仿生靈巧手，其特征在于：包括手掌、四指和拇指，手掌包括左半手掌(1)和右半手掌(2)，左半手掌(1)和右半手掌(2)之間鉸接；

四指包括食指、中指、無名指和小指；食指是由食指固定部分(3)和食指分離部分(7)構成；中指是由中指固定部分(4)和中指分離部分(8)構成；無名指是由無名指固定部分(5)和無名指分離部分(9)構成；小指是由小指固定部分(6)和小指分離部分(10)構成；食指、中指、無名指和小指的結構完全相同，只有長度尺寸存在差異；

食指固定部分(3)和中指固定部分(4)鉸接在左半手掌(1)上，無名指固定部分(5)和小指固定部分(6)鉸接在右半手掌(2)上；食指分離部分(7)、中指分離部分(8)、無名指分離部分(9)和小指分離部分(10)的近指節(12)與中指節(13)鉸接，中指節(13)與遠指節(14)鉸接；

拇指是由拇指固定部分(11)和拇指分離部分(12)構成；拇指分離部分(12)的拇指近指節(17)與拇指中指節(16)鉸接，拇指中指節(16)與拇指遠指節(15)鉸接；拇指通過拇指固定部分(11)與左半手掌(1)鉸接；

食指固定部分(3)、中指固定部分(4)、無名指固定部分(5)和小指固定部分(6)中的近指節背面分別固定有食指公端接頭(18a)、中指公端接頭(18b)、無名指公端接頭(18c)和小指公端接頭(18d)；

食指分離部分(7)、中指分離部分(8)、無名指分離部分(9)和小指分離部分(10)中的近指節背面分別固定有食指母端接頭(19a)、中指母端接頭(19b)、無名指母端接頭(19c)和小指母端接頭(19d)；

食指公端接頭(18a)、中指公端接頭(18b)、無名指公端接頭(18c)和小指公端接頭(18d)分別與食指公端接頭(18a)、中指公端接頭(18b)、無名指公端接頭(18c)和小指公端接頭(18d)插接在一起，均使用第一螺釘20a和第二螺釘20b穿過各自的手指固定部分和手指分離部分固定；

食指公端接頭(18a)、中指公端接頭(18b)、無名指公端接頭(18c)和小指公端接頭(18d)的插接端均具有六個接觸頭；

食指母端接頭(19a)、中指母端接頭(19b)、無名指母端接頭(19c)和小指母端接頭(19d)的插接端均具有六個接觸頭；

拇指固定部分(11)的內部安裝有拇指公端接頭(18e)，拇指分離部分(12)的拇指近指節(17)內部安裝有拇指母端接頭(19e)；拇指公端接頭(18e)與拇指母端接頭(19e)插接在一起，使用四顆第三螺釘20c穿過拇指固定部分(11)和拇指分離部分(12)固定；拇指公端接頭(18e)和拇指母端接頭(19e)的插接端均具有六個接觸頭；

所述的六個接觸頭分別為電機電源正極、傳感器電源正極、觸覺傳感數據接頭、角度傳感器數據接頭、負極和電機信號；

食指固定部分(3)的背面和食指分離部分(7)的背面之間通過食指固定板(21)以三顆螺釘固定在一起；中指固定部分(4)背面和中指分離部分(8)的背面之間通過中指固定板(22)以三顆螺釘固定在一起；無名指固定部分(5)背面和無名指分離部分(9)背面之間通過無名指固定板(23)以三顆螺釘固定在一起；小指固定部分(6)背面和小指分離部分(10)背面之間通過小指指固定板(24)以三顆螺釘固定在一起；

食指分離部分(7)、中指分離部分(8)、無名指分離部分(9)和小指分離部分(10)均包括有近指節(12)、中指節(13)、遠指節(14)、第一電機(25)、第一舵盤(26)、第一拉力彈簧(27)和聯動桿(28)，近指節(12)與中指節(13)鉸接，中指節(13)與遠指節(14)鉸接，驅動中指節(13)和遠指節(12)彎曲\伸展的第一電機(25)固定在各自手指分離部分的近指節(14)中；第一電機(25)驅動第一舵盤(26)，第一舵盤(26)驅動第一拉力彈簧(27)，從而驅動中指節(13)關節彎曲\伸展；中指節(13)關節和遠指節(12)關節由聯動桿(28)進行聯動，當中指節(13)彎曲\伸展時，遠指節(12)同時彎曲\伸展；

食指分離部分(7)、中指分離部分(8)、無名指分離部分(9)和小指分離部分(10)的近指節(12)的彎曲分別由安裝在手掌內部的第二電機(37)、第三電機(38)、第四電機(39)和第五電機(40)驅動；

以食指分離部分(7)為例，第二電機(37)的輸出軸連接繞線盤(41)，第二電機(37)驅動繞線盤(41)轉動，拉動穿過手掌內部的驅動線(42)，從而實現食指分離部分(7)的近指節(12)彎曲；驅動線(42)固定在食指固定部分(3)內的彈簧(43)的一端；

食指分離部分(7)、中指分離部分(8)、無名指分離部分(9)和小指分離部分(10)的近指節(12)的伸展由分別固定在左半手掌(1)和右半手掌(2)與食指固定板(21)、中指固定板(22)、無名指固定板(23)和小指指固定板(24)上的彈性繩(50)驅動；

食指分離部分(7)、中指分離部分(8)、無名指分離部分(9)和小指分離部分(10)的外展\內收分別由安裝在手掌內部的第六電機(44)、第七電機(45)、第八電機(46)和第九電機(47)驅動；以食指分離部分(7)為例，第六電機(44)驅動第二舵盤(48)，第二舵盤(48)驅動第二拉力彈簧(49)，從而驅動手指外展\內收；

拇指分離部分(12)包括有拇指近指節(17)、拇指中指節(16)和拇指遠指節(15)，拇指分離部分(12)的拇指近指節(17)與拇指中指節(16)鉸接，拇指中指節(16)與拇指遠指節(15)鉸接；驅動拇指中指節(16)和拇指遠指節(15)彎曲\伸展的第十電機(29)安裝在拇指中指節(16)內部，第十電機(29)通過雙頭舵盤(30)驅動第三拉力彈簧(31)，從而驅動拇指遠指節(15)彎曲\伸展；第十電機(29)通過雙頭舵盤(30)驅動連桿(32)，從而驅動拇指中指節(16)彎曲\伸展；拇指的外展內收由安裝在拇指固定部分(11)內的第十一電機(51)驅動，第十一電機(51)驅動第三舵盤(33)，第三舵盤(33)驅動第四拉力彈簧(34)，從而驅動拇指外展\內收；拇指的旋轉由第十二電機(35)直接驅動拇指旋轉底座(36)實現。