[發明專利]五自由度全驅動仿人大拇指和仿人靈巧手

有效

• 申請號: 202210442625.8
• 申請日: 2022-04-26
• 公開（公告）號: CN114536380B
• 公開（公告）日: 2022-09-06
• 發明（設計）人: 郝高明;王鵬;張天懿;王瑛璐;沈曉飛
• 申請（專利權）人: 中國科學院自動化研究所
• 主分類號: B25J15/00
• 分類號: B25J15/00
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 戴弘

本發明涉及仿人靈巧手技術領域，提供一種五自由度全驅動仿人大拇指和仿人靈巧手，該五自由度全驅動仿人大拇指包括拇指基座、第一指節、第二指節、第三指節、第四指節和第五指節；第一指節與拇指基座可轉動連接形成第一關節，第二指節與第一指節可轉動連接形成第二關節，第三指節與第二指節可轉動連接形成第三關節，第四指節與第三指節可轉動連接形成第四關節，第五指節與第四指節可轉動連接形成第五關節；第二關節、第四關節和第五關節具有屈伸自由度，第一關節和第三關節具有回轉自由度。該五自由度大拇指的靈巧性超越了現有靈巧手大拇指，活動范圍比人手大拇指更大，有助于實現部分人手不能實現的動作。

技術領域

本發明涉及仿人靈巧手技術領域，尤其涉及一種五自由度全驅動仿人大拇指和仿人靈巧手。

背景技術

仿人靈巧手的整體靈巧性很大程度上取決于大拇指的靈巧性。實現仿人靈巧手類人靈巧操作通常需要大拇指具有四個以上自由度，具有五個自由度全驅動的大拇指屈指可數。

人手大拇指關節包括腕掌關節（CarpoMetaCarpal joint，簡稱CMC關節）、掌指關節（MetacarpoPhalangeal joint，簡稱MP關節）和指間關節（InterPhalangeal joint，簡稱IP關節）。其中CMC關節為馬鞍形關節，其具有3個自由度，分別為屈伸自由度、內收外展自由度和軸向旋轉自由度，MP關節和IP關節各具有1個屈伸自由度。因此，仿人靈巧手要實現類人靈巧操作，一般需要仿人靈巧手大拇指具有五個主動自由度。

目前的仿人靈巧手大拇指普遍存在自由度數量不足的問題。多數的靈巧手大拇指具有4個及以下的自由度。五自由度全驅動仿人靈巧手大拇指的研究尚有不足，現有的五自由度大拇指要么與人手形態差距較大，要么由于模型簡化近似及關節運動范圍等原因，導致其靈巧性與人手還具有一定差距。因此亟需提供一種新的五自由度全驅動仿人大拇指以提高仿人靈巧手整體的靈巧性。

發明內容

本發明提供一種五自由度全驅動仿人大拇指和仿人靈巧手，用以解決現有技術中仿人靈巧手靈巧性不足的問題。

本發明提供一種五自由度全驅動仿人大拇指，包括：包括拇指基座、第一指節、第二指節、第三指節、第四指節和第五指節；

所述第一指節與所述拇指基座可轉動連接形成第一關節，所述第二指節與所述第一指節可轉動連接形成第二關節，所述第三指節與所述第二指節可轉動連接形成第三關節，所述第四指節與所述第三指節可轉動連接形成第四關節，所述第五指節與所述第四指節可轉動連接形成第五關節；

所述第二關節、所述第四關節和所述第五關節具有屈伸自由度，所述第一關節和所述第三關節具有回轉自由度。

根據本發明提供的一種五自由度全驅動仿人大拇指，所述第一指節的旋轉軸線與所述第二指節的旋轉軸線垂直相交，所述第三指節的旋轉軸線與所述第二指節的旋轉軸線垂直相交，所述第一指節的旋轉軸線、所述第三指節的旋轉軸線和所述第二指節的旋轉軸線相交于一點。

根據本發明提供的一種五自由度全驅動仿人大拇指，還包括傳動機構，所述傳動機構安裝于所述第二指節內；所述第三指節的第一端與所述第四指節可轉動連接形成所述第四關節，所述傳動機構與所述第三指節的第二端連接以驅動所述第三指節轉動。

根據本發明提供的一種五自由度全驅動仿人大拇指，所述傳動機構包括第一錐齒輪、第二錐齒輪和第三關節驅動輪，所述第一錐齒輪與所述第三指節同軸固定連接，所述第二錐齒輪與所述第一錐齒輪相嚙合，所述第三關節驅動輪與所述第二錐齒輪同軸固定連接，所述第三關節驅動輪與所述第二指節可轉動連接。

根據本發明提供的一種五自由度全驅動仿人大拇指，所述第二錐齒輪和所述第三關節驅動輪的數量均為兩個，兩個所述第二錐齒輪分別位于所述第一錐齒輪的軸向兩側，兩個所述第二錐齒輪和兩個所述第三關節驅動輪一一對應設置。