[發明專利]一種模塊化靈巧手機械結構

在審

• 申請號: 202110045331.7
• 申請日: 2021-01-12
• 公開（公告）號: CN112873252A
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發明（設計）人: 郭士杰;劉闊;劉吉曉;陳地材;劉佳琳;高明萱
• 申請（專利權）人: 河北工業大學
• 主分類號: B25J15/00
• 分類號: B25J15/00;B25J17/00
• 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

1.一種模塊化靈巧手機械結構，包括手掌、拇指、三根或四根手指；其特征在于，所述拇指包括拇指舵機、拇指基座、拇指基關節、拇指基關節電機、拇指近指節連接座、拇指基關節蝸輪、拇指基關節蝸桿、拇指近指節關節軸、拇指近指節、拇指耦合連接軸一、拇指耦合連接軸二、拇指耦合傳動連桿、拇指遠指節關節軸和拇指遠指節；

拇指舵機固定在手掌中部的槽口內，拇指基座的一端固定在拇指舵機的輸出軸上，另一端具有折彎部，在拇指舵機的作用下拇指基座能繞著與拇指舵機輸出軸的連接點轉動；拇指基指節固定在拇指基座的折彎部上，拇指基關節電機嵌在拇指基指節上，拇指基關節電機的輸出軸與拇指基關節蝸桿的一端固連；拇指近指節連接座固定在拇指基座的折彎部上，拇指近指節的下端通過拇指近指節關節軸與拇指近指節連接座轉動連接，拇指基關節渦輪固定在拇指近指節關節軸上，拇指基關節渦輪與拇指基關節蝸桿嚙合；拇指遠指節的下端通過拇指遠指節連接軸與拇指近指節的上端轉動連接；拇指耦合傳動連桿的上端轉動連接有拇指耦合連接軸二，拇指耦合連接軸二與拇指遠指節的下端固連，拇指耦合傳動連桿的下端轉動連接有拇指耦合連接軸一，拇指耦合連接軸一與拇指近指節連接座固連；拇指近指節關節軸與拇指耦合連接軸一之間、拇指近指節關節軸與拇指遠指節連接軸之間、拇指耦合連接軸二與拇指遠指節連接軸之間、以及拇指耦合傳動連桿共同構成耦合四連桿機構。

2.根據權利要求1所述的模塊化靈巧手機械結構，其特征在于，手指包括手指基關節、手指基關節連接座、手指基關節電機、手指基關節蝸輪、手指基關節蝸桿、近指節關節軸、手指近指節、手指近指節電機、手指近指節蝸輪、手指近指節蝸桿、手指中指節、中指節關節軸、手指遠指節、遠指節關節軸、手指耦合連接軸一、手指耦合連接軸二和手指耦合傳動連桿；

所述手指基關節安裝在手掌上部，手指基關節電機嵌在手指基關節內，手指基關節連接座固定在手指基關節的上端；手指基關節蝸桿與手指基關節電機的輸出軸固連；手指近指節的下端通過近指節關節軸與手指基關節連接座轉動連接，手指基關節渦輪固定在近指節關節軸上，手指基關節渦輪與手指基關節蝸桿嚙合；

手指近指節電機固定在手指近指節上，手指近指節蝸桿與手指近指節電機的輸出軸固連；手指中指節的下端通過中指節關節軸與手指近指節的上端轉動連接，手指近指節渦輪固定在中指節關節軸上，手指近指節渦輪與手指近指節蝸桿嚙合；手指遠指節的下端通過遠指節關節軸與手指中指節的上端轉動連接；手指耦合傳動連桿的下端轉動連接有手指耦合連接軸一，手指耦合連接軸一與手指中指節的上端固連；手指耦合傳動連桿的上端轉動連接有手指耦合連接軸二，手指耦合連接軸二與手指遠指節的下端固連；中指節關節軸與手指耦合連接軸一之間、中指節關節軸與遠指節關節軸之間、遠指節關節軸與手指耦合連接軸二之間、以及手指耦合傳動連桿共同構成耦合四連桿機構。

3.根據權利要求2所述的模塊化靈巧手機械結構，其特征在于，所述手指基關節電機、手指近指節電機以及拇指基關節電機均采用空心杯電機。

4.根據權利要求2所述的模塊化靈巧手機械結構，其特征在于，所述手指基關節蝸輪、手指基關節蝸桿、手指近指節蝸輪、手指近指節蝸桿、拇指基關節蝸輪、拇指基關節蝸桿的模數均為0.3，手指基關節蝸桿、手指近指節蝸桿和拇指基關節蝸桿的頭數為均1，蝸輪蝸桿的減速比均為20。

5.根據權利要求2所述的模塊化靈巧手機械結構，其特征在于，手指近指節長度為30-50mm，手指遠指節的長度為22-25mm，手指中指節的長度為手指遠指節的1～1.2倍，手指的總長度不超過100mm；各手指直徑為18～25mm；拇指遠指節的長度為25-45mm，拇指近指節的長度為拇指遠指節的1～1.2倍。

6.根據權利要求5所述的模塊化靈巧手機械結構，其特征在于，手指遠指節和手指中指節、拇指近指節和拇指遠指節之間的傳動比均為1：1，中指節關節軸與手指耦合連接軸一之間的中心距離以及遠指節關節軸與手指耦合連接軸二之間的中心距離均為5-8mm。

7.根據權利要求1-6任一所述的模塊化靈巧手機械結構，其特征在于，該機械結構能夠實現拇指指尖與食指中部相配合的捏取、拇指指尖與任意手指指尖相配合的捏取以及整體結構的包絡式抓取。