用于设在仿人机器人上的具有改进的手指的手制造技术

本发明专利技术涉及一种用于设在仿人机器人上的手。手包括手掌以及与手掌做关节式运动的至少一个手指(14)，手指(14)包括至少一个指骨(21，22，23)以及将指骨(21，22，23)与手掌连接的关节(27，28，29)，该指骨(21，22，23)沿主方向(31，32，33)延伸。根据本发明专利技术，关节(27，28，29)包括允许多个自由度的弹性接合件(35，36，37)。手包括用于使通过接合部分(35，36，37)所能实现的自由度中的一个旋转自由度机动化的机动化装置(50，51)，所述机动化的旋转自由度允许绕着与指骨(21，22，23)的主方向(31，32，33)垂直的轴(41，42，43)的相对运动。通过接合部分(35，36，37)所能实现的自由度中的其它自由度未机动化。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于仿人机器人的手。
技术介绍
人手是人体的极其复杂的部分。人手包括绕手掌做关节式运动的多个手指。而且，每个手指具有多个相互做关节式运动的指骨。每个关节能够通过肌肉来机动化。手的不同的关节尤其使得能够抓住各种形状的物体。在仿人机器人中做出了若干尝试来最佳地接近人的功能性。在机器人中再现手的移动需要大量的独立致动器来确保各种物体的抓取。从要提供的独立致动器的数量方面以及不得不以协调方式控制的这些不同致动器的驱动方面讲，这都增加了机器人的复杂度。
技术实现思路
本专利技术目的是简化仿人机器人的手的生产，与此同时保持其抓取不同形状的物体的适应性。为此目的，本专利技术的一个主题是用于仿人机器人的手，该手包括手掌以及关于手掌关节式运动的至少一个手指，该手指包括至少一个指骨以及将指骨与手掌连接的至少一个关节，该指骨沿主方向延伸，其特征在于，该关节包括允许多个自由度的弹性接合件，该手包括用于实现接合件所能实现的自由度中的旋转自由度的机动化装置，机动化的旋转自由度允许绕着与指骨的主方向成直角的轴线的相对运动，并且，通过接合件所能实现的自由度中的其它自由度未机动化。手的每个手指能够包括多个相继排列的指骨，两个相继排列的指骨通过关节连接，该关节包括类似于将指骨与手掌连接的接合件的弹性接合件。每个弹性接合件有益地具有以如下方式限定的中立位置：机动化装置允许包括所涉及到的弹性接合件的关节在中立位置任一侧的角行程。在本专利技术中，各关节中弹性接合件的存在使得能够改善手指对可能遇到的物体的形状的顺从性。手指的顺从性应当理解为其针对施加到其上的应力和力进行调节的能力。附图说明通过阅读作为实例给出的实施例的详细说明，本专利技术将被更好的理解，并且其它优点将变得显而易见，说明仅提供附图图示出，在附图中：图1示出了用于仿人机器人的手的立体表示；图2是图1的手所配备的手指的立体表示；图3以纵向剖面表示图2的手指；图4表示图2的手指的分解视图；图5以横向剖面表示图2的手指；图6A和6B表示当其遇到障碍物时的手指的顺从性。具体实施方式为了清晰，相同的元件将在不同的图中赋予相同的标识符。图1表示用于仿人机器人的手10。手10包括手掌11和五个手指13至17。手指以允许物体抓取在手指13至17之间的方式关于手掌11做关节式运动。类似于人手，手指13是拇指。手所抓握的物体保持在拇指13与其它手指14至17之间。本专利技术不限于具有五个手指的手。手指的数量能够减少以简化手的设计，并且甚至能够增加手指的数量以允许抓取特定的物体。图2示出了手10所配备的手指的立体表示。该手指是包括三个相继排列的指骨21、22和23的食指14。指骨相对于手10的手掌11串行地关节式运动。更具体地，指骨21在手掌11上做关节式运动。指骨22在指骨21上做关节式运动。指骨23在指骨22上做关节式运动且形成手指14的自由端。三个指骨21、22和23限定在人手指的图像中。如之前的多个手指，不偏离本专利技术的范围，可以限定具有另外数量的指骨的手指，减少其数量以利于手的设计或者增加其数量以用于手的特定用途。更一般地，本专利技术的手能够通过使得能够抓握物体的夹具而形成。夹具包括至少一个配备有多个关节式运动指骨的移动手指，允许与所抓握的物体多点接触。面对该关节式运动手指，可以布置固定的手指或者甚至直接布置手的手掌。从上面能够看出，指骨21在手掌11上做关节式运动。在图2中，可以辨别出配合件25，其用于通过例如夹子26紧固到手掌11上。手指14的关节产生于指骨21与配合件25之间。从功能视角看，配合件25形成手掌11的一体部分。下面的说明描述了食指14。明显，本专利技术能够被实施用于手指14至17中的每一个以及甚至用于拇指13。图3以纵向剖面表示手指14。配合件25与指骨21之间的关节支承参照物(reference)27。指骨21与22之间的关节支承参照物28，指骨22与23之间的关节支承参照物29。在所表示的示例中，其它手指13，15，16和17类似于手指14。它们各自包括多个关节式运动指骨，例如近似人的解剖结构的三个指骨。指骨21、22和23中的每一个沿分别为31、32和33的主方向延伸。手指14包括弹性接合件，其使得能够使指骨相互关节式运动以及第一指骨21相对于手掌11做关节式运动。接合件形成关节27、28和29。更具体地，接合件35将配合件25与第一指骨21连接，并且因此将手掌11与第一指骨21连接。接合件36将指骨21和22连接。接合件37将指骨22和23连接。接合件35允许第一指骨21与手掌11之间有多个自由度。接合件36和37允许接合件36和37中的每一个所连接的两个相继排列指骨之间有多个自由度。接合件35、36和37各自由嵌入刚性零件中的弹性材料块形成，接合件布置到刚性零件之间。接合件允许其所连接的两个刚性件之间有多个自由度，主要是三个旋转，而且还有具有小行程的三个平移。对于关节27、28和29中的每一个，一个旋转被机动化，而通过所涉及到的接合件所能实现的其它自由度未被机动化。换言之，手10包括用于实现所涉及到的关节的接合件所能实现的自由度中的旋转自由度的机动化装置。机动化旋转绕着与两个相邻的指骨的主方向成直角的轴线而发生，也即，用于关节28的轴线42以及用于关节29的轴线43。对于关节27，在第一指骨21与手掌11之间，机动化旋转绕着与方向31成直角以及与形成配合件25的主方向的轴线34成直角的轴线41而发生。主方向34相对于手掌11固定。通过接合件所允许的不同的自由度允许手指14有适应手10可能抓住或遇到的各种物体的形状的一定灵活性。该灵活性使得能够改善手对其可能遇到的物体的形状的顺从性。通过本专利技术，手改善了其对施加到其上的应力和力进行调节的能力。不同的弹性接合件35、36和37可以相同，并且因此具有相同的刚度。可选地，不同的弹性接合件35、36和37各自具有远离手掌11随距离减小的刚度。该减小的刚度使得能够调节每个指骨21，22和23施加到手10所抓握的物体上的力。每个关节的刚度可以根据所涉及到的关节所能实现的自由度而不同。减小的刚度可以仅涉及到机动化的自由度和/或其它非机动化的自由度。每个指骨均包括刚性配件。更具体地，指骨21包括刚性配件45，指骨22包括刚性配件46，指骨23包括刚性配件47。接合件35嵌入到配合件25以及刚性配件45中。接合件36嵌入到刚性配件45和46中。接合件37嵌入刚性配件46和47中。能够在每个的嵌入件之间获得接合件35、36和37的灵活性。能够以例如硅酮基材料的相同材料来生产三个接合件35、36和37。减小的刚度能够通过将它们相应的嵌入件之间的接合件薄化而获得。更一般地，每个关节的刚度能够通过定义所涉及到的接合件的形状来获得。对于指骨之间的各个关节以及手掌11与第一指骨21之间的各关节，能够自动地完成根据单个自由度的机动化。有益地，机动化装置包括手指14的全部的关节27、28和29共用的致动器50。共用的致动器50使得能够简化手的设计以及驱动。连同接合件35、36和37的减小的刚度一起，通过使得能够更好地闭合物体上手指的末端，共用的致动器50使得能够改善手10所抓握的物体的抓取。更具体地，对于来自共同的致动器50的相同的命令，由于接合件35、3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于仿人机器人的手，所述手包括手掌以及关于手掌做关节式运动的至少一个手指，手指包括至少一个指骨以及将指骨与手掌连接的关节，所述指骨在主方向上延伸，所述关节进一步包括允许多个自由度的弹性接合件，所述手进一步包括用于实现所述接合件能够实现的自由度中的旋转自由度的机动化装置，机动化的旋转自由度允许绕着与所述指骨的主方向成直角的轴线的相对移动，其中所述接合件所能够实现的自由度中的其它自由度未机动化，并且其中弹性接合件具有以如下方式限定的中立位置：机动化装置允许包括所涉及到的弹性接合件的关节在中立位置的任一侧的角行程。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.01.22 FR 14505321.一种用于仿人机器人的手，所述手包括手掌以及关于手掌做关节式运动的至少一个手指，手指包括至少一个指骨以及将指骨与手掌连接的关节，所述指骨在主方向上延伸，所述关节进一步包括允许多个自由度的弹性接合件，所述手进一步包括用于实现所述接合件能够实现的自由度中的旋转自由度的机动化装置，机动化的旋转自由度允许绕着与所述指骨的主方向成直角的轴线的相对移动，其中所述接合件所能够实现的自由度中的其它自由度未机动化，并且其中弹性接合件具有以如下方式限定的中立位置：机动化装置允许包括所涉及到的弹性接合件的关节在中立位置的任一侧的角行程。2.根据权利要求1所述的手，其中所述手指进一步包括多个相继排列的指骨，两个相继排列的指骨通过关节连接，其中将两个相继排列的指骨连接的关节分别包括允许两个相继排列的指骨之间有多个自由度的弹性接合件，其中手包括用于实现将相继排列的指骨连接的接合件所能实现的自由度中的旋转自由度的机动化装置，机动化的旋转自由度允许两个相继排列的指骨绕着与两个相继排列的指骨的主方向成直角的轴线的相对运动，其中通过将相继排列的指骨连接的接合件所能实现的自由度中的其它自由度未机动化，并且其中将相继排列的指骨...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·拉维尔，V·克莱尔，B·迈索尼耶，
申请(专利权)人：奥尔德巴伦机器人公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR