具有形状自适应的欠驱动机械手指制造技术

本发明专利技术提供一种具有形状自适应的欠驱动机械手指，包括第一指段、第二指段、基座、驱动机构及推动装置，第二指段的一端与第一指段可转动地相连接，另一端与基座可转动地相连接；驱动机构包括滑动壳体、第一连动杆、第二连动杆、以及可滑动地设置于滑动壳体的第一驱动杆、第二驱动杆、第一弹性构件及第二弹性构件，滑动壳体可滑动地设置于基座；第一驱动杆与第一弹性构件相连接，第二驱动杆与第二弹性构件相连接；第一连动杆可转动地连接第一指段与第二连动杆，第二连动杆可转动地连接第一驱动杆与第二指段，第二驱动杆可转动地连接第二指段；推动装置设置于基座上，并与驱动机构的滑动壳体相连接。本发明专利技术的机械手指具有较好的柔顺性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于仿人机器人领域，特别涉及一种具有形状自适应的欠驱动机械手指。
技术介绍
随着机器人技术的不断应用，仿人机械手已成为机器人领域的研究热点之一。近几十年来，为了模拟人手的功能，国内外许多研究机构在仿人机械手的设计、分析和控制等方面做出了卓有成效的研究，仿人机械手的研究也被认为是最有挑战性的工作之一。随着人类社会物质财富的增长，社会对残疾人越来越关注，将机械手作为假肢手的研究也已经得到了社会各界的高度重视。为了增强仿人机械手的拟人化，要为机械手设计较多的关节自由度，然而，为了减轻对机械手的控制难度，以及减小机械手的体积、重量，需要减少驱动器数目，这两者有一定的矛盾。另外，为了更好地抓取物体，还需要机械手在抓取物体时具有一定的自适应性。因此，仿人机械手设计的关键技术是具有形状自适应的欠驱动机械手指的设计。目前，一些欠驱动机械手指已被研制出来，其驱动方式主要分为腱驱动和连动杆驱动。键驱动的机械手指在尺寸和外形上很容易做到和人的手指形状一致，结构简单，能实现自适应抓取，但由于采用绳索驱动，机械手指抓取力量比较小，形状易变，不易控制。采用连动杆驱动的机械手指，抓取力比较大，能保持固定的位姿，可控性强，但是大部分研制出的基于连动杆驱动的机械手指柔顺性差，不易实现自适应抓取。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种具有形状自适应的欠驱动机械手指，其能够自动顺从弯曲，具有较好的柔顺性，易实现自适应抓取。本专利技术所提供的具有形状自适应的欠驱动机械手指，包括第一指段、第二指段、基座、驱动机构及推动装置，所述第二指段的一端与所述第一指段可转动地相连接；所述基座与所述第二指段的另一端可转动地相连接；所述驱动机构包括滑动壳体、第一连动杆、第二连动杆、第一驱动杆、第二驱动杆、第一弹性构件及第二弹性构件，所述滑动壳体可滑动地设置于所述基座；所述第一驱动杆、所述第二驱动杆、所述第一弹性构件及所述第二弹性构件可滑动地设置于所述滑动壳体，且所述第一驱动杆与所述第一弹性构件相连接，所述第二驱动杆与所述第二弹性构件相连接；所述第一连动杆可转动地连接所述第一指段与所述第二连动杆，所述第二连动杆可转动地连接所述第一驱动杆与所述第二指段，所述第二驱动杆可转动地连接所述第二指段；所述推动装置设置于所述基座上，并与所述驱动机构的所述滑动壳体相连接，用于推动所述滑动壳体在所述基座上滑动。较佳地，所述第一连动杆与所述第二连动杆相连接的位置位于所述第二连动杆与所述第一驱动杆相连接的位置和所述第二连动杆与所述第二指段相连接的位置之间，且所述第二指段、所述第二连动杆及所述基座通过同一关节轴相连接。较佳地，所述滑动壳体包括第一滑动通道、第二滑动通道、第一凹槽及第二凹槽；所述第一驱动杆可滑动地设置于所述第一凹槽中，所述第二驱动杆可滑动地设置于所述第二凹槽中；所述第一弹性构件设置于所述第一滑动通道中，所述第二弹性构件设置于所述第二滑动通道中，所述第二滑动通道及所述第二凹槽的长度分别大于所述第一滑动通道及所述第一凹槽的长度。较佳地，所述滑动壳体还包括顶部、第一侧部、第二侧部及底部，所述第二侧部的长度大于所述第一侧部，所述第一滑动通道及所述第一凹槽设置于所述第一侧部，所述第二滑动通道及所述第二凹槽设置于所述第二侧部；所述顶部靠近所述第二指段，所述底部与所述推动装置固定相连。较佳地，所述第一弹性构件包括第一导向杆及第一弹簧，所述第一导向杆具有头部及与所述头部相连接的杆部，所述第一弹簧套设于所述杆部，所述第一导向杆的所述头部抵靠所述底部的内壁，所述第一弹簧抵靠所述顶部的内壁；所述第一导向杆与所述第一驱动杆相连动。较佳地，所述第二弹性构件包括第二导向杆、第三导向杆、滑块、第二弹簧及第三弹簧，所述第二导向杆与所述第三导向杆皆具有头部及与所述头部相连接的杆部，所述第二弹簧套设于所述第二导向杆的所述杆部并抵靠所述顶部的内壁，所述第三弹簧套设于所述第三导向杆的所述杆部并抵靠所述底部的内壁；所述滑块设置于所述第一导向杆的所述头部与所述第二导向杆的所述头部之间，并与所述第二驱动杆相连接。较佳地，所述滑动壳体还具有第一通孔，第二通孔及第三通孔，所述第一通孔与所述第二通孔设置于所述滑动壳体的所述顶部的内壁上，所述第三通孔设置于所述滑动壳体的所述底部的内壁上；所述第一通孔与所述第一滑动通道相连通，所述第二通孔及所述第三通孔与所述第二滑动通道相连通；所述第一通孔与所述第一导向杆的所述杆部相对应，所述第二通孔与所述第二导向杆的所述杆部相对应，所述第三通孔与所述第三导向杆的所述杆部相对应。较佳地，所述第一导向杆的所述头部及所述滑块皆具有通孔，所述第一滑动通道及第二滑动通道的两侧皆具有狭长形的开口，所述第一滑动通道与所述第一凹槽相对应，所述第二滑动通道与所述第二凹槽相对应；所述驱动机构还包括第一连接轴及第二连接轴，所述第一连接轴穿过所述第一滑动通道两侧的狭长形的开口及所述第一导向杆的所述头部的所述通孔，与所述第一驱动杆相连接；所述第二连接轴穿过所述第二滑动通道两侧的狭长形的开口及所述滑块的所述通孔，与所述第二驱动杆相连接。较佳地，所述第一凹槽在所述第一侧部和所述顶部处与外界连通，所述第一凹槽内设有滑槽，所述第一驱动杆的一端设置于所述第一凹槽的所述滑槽内；所述第二凹槽在所述第二侧部和所述顶部处与外界连通，所述第二凹槽内也设有滑槽，所述第一驱动杆的一端设置于所述第二凹槽的所述滑槽内。较佳地，所述推动装置为直线电机，所述直线电机的输出轴与所述滑动壳体相连接。本专利技术所提供的欠驱动机械手指装置结构简单、可靠，易于控制，特别适合作为仿人机器人的机械手和假肢手，一方面，在自由弯曲时近关节和远关节可实现固定比例的运动，在抓取物体时能自动适应不同形状、尺寸的物体，另一方面，在受到外界作用力式能自动顺从弯曲，具有较好的柔顺性。附图说明图1是本专利技术的较佳实施例中的一种具有形状自适应的欠驱动机械手指的主视结构示意图。图2是图1中的欠驱动机械手指的左视图。图3是沿着图2中的A-A线得到的欠驱动机械手指的剖视图。图4是图3中的驱动机构的结构示意图。图5是图4中的驱动机构的分解示意图。图6a及图6b分别是图1中的欠驱动机械手指在自然弯曲状态下的外观示意图及驱动机构中的弹簧压缩状态示意图。图7a及图7b分别是图1中的欠驱动机械手指在第一抓握物体状态下的外观示意图及驱本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有形状自适应的欠驱动机械手指，其特征在于，包括：第一指段；第二指段，所述第二指段的一端与所述第一指段可转动地相连接；基座，所述第二指段的另一端与所述基座可转动地相连接；驱动机构，所述驱动机构包括滑动壳体、第一连动杆、第二连动杆、第一驱动杆、第二驱动杆、第一弹性构件及第二弹性构件，所述滑动壳体可滑动地设置于所述基座；所述第一驱动杆、所述第二驱动杆、所述第一弹性构件及所述第二弹性构件可滑动地设置于所述滑动壳体，且所述第一驱动杆与所述第一弹性构件相连接，所述第二驱动杆与所述第二弹性构件相连接；所述第一连动杆可转动地连接所述第一指段与所述第二连动杆，所述第二连动杆可转动地连接所述第一驱动杆与所述第二指段，所述第二驱动杆可转动地连接所述第二指段；以及推动装置，所述推动装置设置于所述基座上，并与所述驱动机构的所述滑动壳体相连接，用于推动所述滑动壳体在所述基座上滑动。

【技术特征摘要】
1.一种具有形状自适应的欠驱动机械手指，其特征在于，包括：
第一指段；
第二指段，所述第二指段的一端与所述第一指段可转动地相连接；
基座，所述第二指段的另一端与所述基座可转动地相连接；
驱动机构，所述驱动机构包括滑动壳体、第一连动杆、第二连动杆、第
一驱动杆、第二驱动杆、第一弹性构件及第二弹性构件，所述滑动壳体可滑
动地设置于所述基座；所述第一驱动杆、所述第二驱动杆、所述第一弹性构
件及所述第二弹性构件可滑动地设置于所述滑动壳体，且所述第一驱动杆与
所述第一弹性构件相连接，所述第二驱动杆与所述第二弹性构件相连接；所
述第一连动杆可转动地连接所述第一指段与所述第二连动杆，所述第二连动
杆可转动地连接所述第一驱动杆与所述第二指段，所述第二驱动杆可转动地
连接所述第二指段；以及
推动装置，所述推动装置设置于所述基座上，并与所述驱动机构的所
述滑动壳体相连接，用于推动所述滑动壳体在所述基座上滑动。
2.根据权利要求1所述的具有形状自适应的欠驱动机械手指，其特征在于，其
中，所述第一连动杆与所述第二连动杆相连接的位置位于所述第二连动杆与所
述第一驱动杆相连接的位置和所述第二连动杆与所述第二指段相连接的位置
之间，且所述第二指段、所述第二连动杆及所述基座通过同一关节轴相连接。
3.根据权利要求2所述的具有形状自适应的欠驱动机械手指，其特征在于，其
中所述滑动壳体包括第一滑动通道、第二滑动通道、第一凹槽及第二凹槽；所
述第一驱动杆可滑动地设置于所述第一凹槽中，所述第二驱动杆可滑动地设置
于所述第二凹槽中；所述第一弹性构件设置于所述第一滑动通道中，所述第二
弹性构件设置于所述第二滑动通道中，所述第二滑动通道及所述第二凹槽的长
度分别大于所述第一滑动通道及所述第一凹槽的长度。
4.根据权利要求3所述的具有形状自适应的欠驱动机械手指，其特征在于，其
中所述滑动壳体还包括顶部、第一侧部、第二侧部及底部，所述第二侧部的长
度大于所述第一侧部，所述第一滑动通道及所述第一凹槽设置于所述第一侧
部，所述第二滑动通道及所述第二凹槽设置于所述第二侧部；所述顶部靠近所
述第二指段，所述底部与所述推动装置固定相连。
5.根据权利要求4所述的具有形状自适应的欠驱动机械手指，其特征在于，其
中所述第一弹性构件包括第一导向杆及第一弹簧，所述第一导向杆具有头部及
与所述头部相连接的杆部，所述第一弹簧套设于所述杆部，所述第一导向杆的
所述头部...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱向阳，华磊，盛鑫军，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：