用于设在仿人机器人上的手的致动制造技术

本发明专利技术涉及一种用于设在仿人机器人上的手。手(10)包括手掌(11)和相对于手掌(11)机动化的多个手指(13，14，15，16，17)。根据本发明专利技术，手(10)包括：一个致动器(101，102)，其由多个手指(14，15，16，17)共用；以及分布器(103，104)，其使得能够将致动器(101，102)施加的力分配到手指(14，15，16，17)上。

【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移动。手的各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。抓取功能是机器人系统最难以生成的功能之一，其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
本专利技术目的是提出一种仿人机器人的手，该手具有多个手指并且通过减少用于手的每个手指的独立致动器的数量而使得能够容易地适应各种物体的形状。为此目的，本专利技术的一个主题是用于仿人机器人的手，该手包括手掌和相对于手掌机动化的多个手指，该手进一步包括多个手指共用的致动器以及使得能够将致动器施加的力朝向手指分配的分布器。在本专利技术的有益的变型例中，在与致动器施加的力所取向的方向成直角的称为正面的平面中，限定了致动器施加的力在分布器上的施加点的投影以及手指施加的力在分布器上的施加点的投影。在正面中限定了与正面和称为水平面的平面的交叉线成直角的称为竖直方向的方向，所述称为水平面的平面包含了致动器所施加的力取向以及手的手掌主要延伸的方向。根据该竖直方向，致动器所施加的力在分布器上的施加点的投影基本定位在手指所施加的力在分布器上的施加点的投影的质心处，手指所施加的力在分布器上的施加点的投影不是全部重合。术语分布器经常用于航空领域。类似地，分布器可理解为使得能够分配力的任何机械零件。分配是作为机械零件上的每个力的支承点的几何配置的函数而完成的。分配使得机械零件的平衡状态守恒。当施加到机械零件上的力缓慢地演进时，能够根据静态平衡等式来确定不同的力。在本专利技术中，分布器使得能够将来自单一致动器的力分配给多个手指。分布器的存在使得能够改善手对可能遇到的物体的形状的顺从性。手的顺从性应当被理解为是指其针对施加到它上面的应力和力进行调节的能力。分布器的实现使得能够通过再现接近于人类的不固定的自然运动而使得手闭合。通过将单一致动器与分布器相关联，能够使与分布器连接的各手指的运动完全地同步。包括根据本专利技术的手的仿人机器人也是本专利技术的主题。仿人机器人应当被理解为显现出与人体的相似性的机器人。该仿人机器人可以是身体的上部，或者仅仅是与人手类似的末端有夹具的关节式运动臂。在本专利技术中，机器人的手的操作类似于人手。根据本专利技术的手使得能够借助其手指的运动以及它们施加到物体上的力来抓握物体。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，通过附图来对说明书进行解释说明，在附图中：图1示出了用于仿人机器人的手的立体表示；图2a，2b和2c在不同的平面图中表示出手的分布器；图3a，3b和3c表示抓握物体的手；图4表示抓握另一物体的手；图5，图6和图7是手的多个变型例的立体表示；图8表示从手掌侧看到的打开的手；图9表示实现本专利技术的手的仿人机器人；为了清晰，相同的元件将在不同的图中赋予相同的标识符。具体实施方式图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。手指关于手掌11做关节式运动从而允许物体抓取在手指13至17之间。类似人手，手指13是拇指。手所抓握的物体保持在拇指13与其它的手指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。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形成。夹具包括至少两个关节式运动手指，允许与所抓握的物体有多点接触。与这些关节式运动手指相反，能够布置固定的手指或者甚至布置手的手掌。根据本专利技术，手10包括为多个手指共用的致动器以及使得能够将致动器施加的力朝向手指分配的分布器。在图1所示的示例中，手10包括两个致动器101和102以及两个分布器103和104。致动器101通过连结杆105与分布器103连接，致动器102通过连结杆106与分布器104连接。分布器103能够分别经由连结杆107、108、109和110来施力于四个手指14至17上。类似地，分布器104能够分别经由连结杆117、118、119和120施力于四个手指14至17上。致动器101和102可以是诸如气缸的直线式致动器。在本专利技术的上下文中能够实现任何其它类型的致动器，例如旋转式致动器或人工肌肉。在图1表示的示例中，分布器103和104使得能够朝向表示食指14、中指15、无名指16和小指17的四个手指分配力。在分配中还可以包括拇指13。更一般地，一个分布器或多个分布器103和104使得能够将一个致动器或多个致动器101和102所施加的力朝向拇指13以及至少一个其它手指14至17分配。两个分布器103和104各自主要在称为水平面的平面中延伸，该水平面包含一方向，关联的致动器施加的力取向在该方向上并且手10的手掌主要在该方向延伸。手指能够通过两个连结杆致动，例如用于食指14的连结杆107和117，一个延伸手指14，另一个将其折叠。两个连结杆107和117随后以协调的方式作用。致动器101和102也以协调的方式作用。能够使用同时拉连结杆105或106中的一个以及推另一个的单一致动器。手10包括两个分布器103和104，使得能够将手指14、15、16和17中的每一个机动化。分布器103使得能够延长与其连接的手指且因此打开手10。分布器104使得能够折叠与其连接的手指且因此闭合手10。限定了与手10的手掌11连接的参照系。手掌主要在称为水平面的平面125中延伸。当手指14至17完全展开或打开时，它们在平面125中延伸。在图1所示的构造中，分布器103和104主要在水平面125中延伸。连结杆105和106也在水平面125中延伸。因此，致动器101和102施加力的方向包含在平面125中。限定了与水平面125成直角以及与致动器101和102施加的力所取向的方向成直角的正面126。最后，称为竖直平面的第三平面127被限定，其与平面125和126成直角。当手指14至17闭合或伸展时，指骨基本上在竖直平面中移位。图2a表示其中一个分布器，例如在正面中投影的分布器103。图2b表示在水平面中投影的同一分布器103，图2c表示竖直平面中的分布器103。分布器103主要在水平面中延伸。尽管如此，分布器可相对于该平面具有一定的曲率。该曲率在图2a中明显可见。该图显示出在正面中不同的力在分布器103上的施加点的投影。更具体地，连结杆105、107、108、109和110可以是其端部具有突出物(outgrowth)的线缆，突出物分别是卷曲或成型到线缆端部上的135、137、138、139和140。每个线缆的突出物保持在分布器103中产生的通道中。力的施加点是突出物与分布器103的接触点。致动器101施加到分布器103上的力标识为F5。手指14、15、16和17施加的力分别标识为F1、F2、F3和F4。致动器101经由连结杆105施加的力的施加点具有标识符145。通过连结杆107施加的力的施加点具有标识符147。通过连结杆108施加的力的施加点具有标识符148。通过本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于仿人机器人的手，所述手(10)包括手掌(11)和相对于手掌(11)机动化的多个手指(13，14，15，16，17)，进一步包括多个手指(13，14，15，16，17)所共用的致动器(101，102；170；176)以及使得能够朝向手指(14，15，16，17)分配致动器(101，102)所施加的力(F5)的分布器(103，104)，其中在与致动器(101，102)所施加的力取向的方向成直角的称为正面(126)的平面中，限定了致动器(101)所施加的力(F5)在分布器(103)上的施加点(145)的投影以及手指(14，15，16，17)所施加的力(F1，F2，F3，F4)在分布器(103)上的施加点(147，148，149，150)的投影，其中在所述正面(126)中限定了与正面和称为水平面(125)的平面的交叉线成直角的称为竖直方向(142)的方向，所述称为水平面的平面包含了致动器(101)所施加的力(F5)取向以及手(10)的手掌(11)主要延伸的方向，并且其中，根据该竖直方向(142)，致动器(101)所施加的力(F5)在分布器(103)上的施加点(145)的投影基本定位在手指(14，15，16，17)所施加的力(F1，F2，F3，F4)在分布器(103)上的施加点(147，148，149，150)的投影的质心处，手指(14，15，16，17)所施加的力(F1，F2，F3，F4)在分布器(103)上的施加点(147，148，149，150)的投影不是全部重合。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.01.22 FR 14505311.一种用于仿人机器人的手，所述手(10)包括手掌(11)和相对于手掌(11)机动化的多个手指(13，14，15，16，17)，进一步包括多个手指(13，14，15，16，17)所共用的致动器(101，102；170；176)以及使得能够朝向手指(14，15，16，17)分配致动器(101，102)所施加的力(F5)的分布器(103，104)，其中在与致动器(101，102)所施加的力取向的方向成直角的称为正面(126)的平面中，限定了致动器(101)所施加的力(F5)在分布器(103)上的施加点(145)的投影以及手指(14，15，16，17)所施加的力(F1，F2，F3，F4)在分布器(103)上的施加点(147，148，149，150)的投影，其中在所述正面(126)中限定了与正面和称为水平面(125)的平面的交叉线成直角的称为竖直方向(142)的方向，所述称为水平面的平面包含了致动器(101)所施加的力(F5)取向以及手(10)的手掌(11)主要延伸的方向，并且其中，根据该竖直方向(142)，致动器(101)所施加的力(F5)在分布器(103)上的施加点(145)的投影基本定位在手指(14，15，16，17)所施加的力(F1，F2，F3，F4)在分布器(103)上的施加点(147，148，149，150)的投影的质心处，手指(14，15，16，17)所施加的力(F1，F2，F3，F4)在分布器(103)上的施加点(147，148，149，150)的投影不是全部重合。2.根据权利要求1所述的手，其中在包含了致动器(101)所施加的力(F5)取向以及手(10)的手掌(11)主要延伸的方向的称为水平面(125)的平面中，限定了致动器(101)所施加的力(F5)在分布器(103)上的施加点(145)的投影以及手指(14，15，16，17)所施加的力(F1，F2，F3，F4)在分布器(103)上的施加点(147，148，149，150)的投影，其中限定了与致动器(101)所施加的力(F5)所取向的方向平行的称为正面方向(152)的方向，并且其中，根据正面方向(152)，通过将致动器(101)所施加的力(F5)在分布器(103)上的施加点(145)的投影视为原点，以及将致动器(101)拉分布器(103)的方向视为正向，手指(14，15，16，17)所施加的力(F1，F2，F3，F4)在分布器(103)上的施加点(147，148，149，150)的投影的横坐标都是负的。3.根据权利要求2所述的手，进一步包括与所述分布器(103，104)连接的四个手指(14，15，16，17)，其中第一个手指形成...

【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