[發明專利]一種具有適應性的仿生五指機械手

有效

• 申請號: 202011460986.2
• 申請日: 2020-12-11
• 公開（公告）號: CN112720541B
• 公開（公告）日: 2022-03-15
• 發明（設計）人: 王學軍;張帆;程浩;楊雄
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: B25J15/00
• 分類號: B25J15/00;B25J15/02
• 代理公司: 昆明人從眾知識產權代理有限公司 53204
• 代理人: 陳波

本發明公開了一種具有適應性的仿生五指機械手，包括手指、四指連接件、拇指連接件、手掌、手指驅動裝置、手指離合裝置、手掌驅動裝置。本發明通過離合裝置與驅動裝置的配合提供兩種方式：離合裝置閉合時，指尖與指中關節存在機械耦合而形成聯動，適用于抓取、握取等，此種情況下手指處于欠驅動，便于控制。抓取重物時，彈簧阻尼器壓縮可使機械手也更加貼合物體形狀，同時防止內部結構過力矩而損壞；離合裝置斷開時，指尖與指中關節的聯動取消，此時指尖由鋼絲繩提供的拉力固定，適用于觸摸、彈奏樂器等，此種情況下指尖為一被動關節，通過鋼絲繩上的彈簧可使指尖具有一定的適應性，即接觸易碎物品時提供力矩保護，同時也可保護自身結構。

技術領域

本發明涉及一種具有適應性的仿生五指機械手，屬于機械手技術領域。

背景技術

隨著機器人技術的飛速發展，機器人已廣泛應用于各個領域，在未來機器人會越來越多的參與到人類的生活中。機械手是機器人與外界進行交互和操作的主要手段。特別是與人類的手一樣具有通用性和靈活性的靈巧手的應用已迫在眉睫。當前，很多文獻已經著力于機械手方面的研究，但大多數機械手都是針對具體抓取對象，脫離具體目標后無法使用。還有一些文獻著力于仿生機械手的研究，但是其機械結構及其復雜，并且零件加工要求高，制造成本高昂，不適用于日常生活。

綜上所述，現有技術中的機械手具有靈活度低、適應性差、質量較重，且整體制造成本較高、不易于推廣的諸多缺點。

發明內容

本發明提供了一種具有適應性的仿生五指機械手，以用于通過手指驅動裝置、離合裝置、手掌驅動裝置的共同配合實現機械手的仿生運動。

本發明的技術方案是：一種具有適應性的仿生五指機械手，包括手指1、四指連接件2、拇指連接件3、手掌4、手指驅動裝置、手指離合裝置、手掌驅動裝置；其中手指1為大拇指、四指，五個手指1均設有配套的手指驅動裝置、手指離合裝置，大拇指通過拇指連接件3與手掌4連接，四指共同通過四指連接件2與手掌4連接，手掌驅動裝置用于驅動四指連接件2、拇指連接件3的運動；手指離合裝置閉合，用于手指驅動裝置驅動手指1的指中1-2、指尖1-1聯動；手指離合裝置斷開，手指驅動裝置驅動指中1-2，指尖1-1通過手指離合裝置提供拉力。

所述手指包括指尖1-1、指中1-2、指根1-3；所述指尖1-1由指尖上殼1-1-1與指尖下殼1-1-2通過指尖套1-1-3包裹固定；所述指中1-2由指中上殼1-2-1與指中下殼1-2-2通過指中連接板1-2-3連接固定，所述指根1-3由指根上殼1-3-1與指根下殼1-3-2通過指根連接板1-3-3連接固定；所述指根1-3近指中端有兩個指根圓柱型凹槽1-3-5用于安裝所述指中1-2一端的指中圓柱形凸臺1-2-5，所述指尖1-1近指中端有一指尖圓柱型凸臺1-1-4用于安裝指中1-2另一端的指中圓柱型凹槽1-2-6。

所述四指連接件2由四指連接件上殼2-1與四指連接件下殼2-2通過四指連接件連接板2-3連接固定；四指連接件上殼2-1與四指連接件下殼2-2連接的整體形成四個矩形通孔2-4用于安裝四個手指1，四指連接件上殼2-1與四指連接件下殼2-2連接的整體兩側開有棱柱形孔Ⅰ2-6通過軸Ⅰ43與手掌4相連。

所述拇指連接件3由拇指連接件上殼3-1與拇指連接件下殼3-2通過連接板3-3連接固定；拇指連接件上殼3-1與拇指連接件下殼3-2連接的整體上開有矩形孔3-4用于安裝拇手指1，拇指連接件上殼3-1與拇指連接件下殼3-2連接的整體上開有棱柱形孔Ⅱ3-6通過軸Ⅱ36與手掌4相連。

所述手指驅動裝置經指端伺服電機5驅動，通過齒輪與彈簧阻尼器24的配合，控制指中1-2、指尖1-1的聯動；

所述手指離合裝置通過步進電機29帶動皮帶輪31轉動，進而控制鋼絲繩33經滑輪35導向拉動圓柱齒輪Ⅴ21在導向軸36上移動，實現手指驅動裝置中圓柱齒輪Ⅴ21與圓柱齒輪Ⅳ19斷開/嚙合；