提供于类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提供于类人机器人上的手。该手包括手掌和多根手指(12、13、14)。每根手指(12、13、14)相对于手掌在静置位置和收缩位置之间是可以移动的，静置位置通过弹簧效应保持，收缩位置通过驱动使用手掌抵抗弹簧效应的联接部件(22、23、24)而保持，所述手的特征在于其包括马达驱动的轴(20)，连接到每根手指(12、13、14)的联接部件(22、23、24)，并配置成以便通过分别在第一旋转方向和相反方向上旋转马达驱动的轴(20)，将至少一个第一手指(12)以及至少一个第二手指(13)从静置位置分别移动到压缩位置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种旨在用于类人机器人的手。更特别地，涉及一种手，其中手指可以通过单个致动器从静置位置移动到两个不同位置。
技术介绍
人手是人体极其复杂的部分。人手包括了多根绕着手的手掌关节连接的手指。此外，每根手指具有多个相互关节连接的指骨。每个关节连接借助于肌肉可以活动。手的不同关节连接允许抓握不同形状的物体。手指和手掌的相对位置也使得能够产生能够传递消息的信号或者符号，比如食指延伸以指向物体或者方向，拇指延伸以表达赞同等。因此控制手的手指的运动对于增强机器人类人属性和其互动能力是特别有意义的。一种困难在于需要大量的致动器来确保手指运动的独立控制。独立驱动手的每个手指的每个指骨的运动用于物体的抓握和用于视觉消息的通信是不现实的。实践中的目标是利用最少量的致动器来给出尽可能最大量的运动。如已知的，当可驱动的致动器A的数量小于自由度的数量N，即当N＞A时，机构被称为欠致动的。欠致动的程度继而被限定为差值(N-A)。比如欠致动的手是已知的，在欠致动的手中，四根具有三个指骨的手指以及一根具有两个指骨的手指可以通过单个致动器闭合。通过借助于单个致动器经由十四枢转联接件使可能驱动十四个自由度，这样手呈现出高程度的欠致动。已经作出努力来提高控制手的能力，同时保持手的高程度欠致动。比如设置在致动器和手指之间从而将抓握力分配到每根手指上的隔撑件(spreader)的实施例是已知的。因此手可以通过单个致动器抓握不同形状的物体。然而，手可以仅仅在张开位置和闭合位置之间驱动，每根手指根据所抓握物体的形状处于闭合位置中的各自位置。如果没有物体插入手指之间，手指闭合直到表示关闭点的位置。为了增强机器人的类人属性及其互动能力，仍然需要增加用于控制手的运动的可能性，同时保持高程度的欠致动。显然，解决方案必须能够适应机器人的结构和功能环境。
技术实现思路
为此目的，本专利技术的主题是旨在用于类人机器人的手，该手包括手掌和多根手指，每根手指能够相对于手掌在由弹簧效应保持的静置位置和通过驱动所述手指和手掌之间的联接部件所获得的压缩位置之间、抵抗着弹簧效应地移动。该手进一步包括马达驱动的轴，所述马达驱动的轴联接到每根手指的联接部件、并配置为通过使得马达驱动的轴分别在第一旋转方向上和相反方向上的旋转，将至少一根第一手指和至少一根第二手指从静置位置分别移动到收缩位置。有利地，轴包括第一和第二径向轮廓，分别在轴的圆周的第一和第二部分上，被配置为当轴分别在第一方向上和相反旋转方向上旋转时而驱动手指的联接部件。有利地，手的一根手指通过轴仅在两个旋转方向之一上的旋转而移动。有利地，手指在静置位置上与手掌一起形成了张开的手。有利地，两根手指位于手掌中，以便分别像拇指和食指，拇指或食指当轴在第一方向上旋转时保持在静置位置中，并且其中轴在相反方向上旋转时，手的所有手指移动到收缩位置从而与手掌一起表示闭合的手。有利地，手指之一的联接部件包括缆线，缆线在一侧联接到手指以及在另一侧通过容纳在轴的空腔中的夹压件联接到轴；缆线通过联接空腔和径向轮廓之一的端部的导管而径向穿过轴，使得轴在一个旋转方向上的旋转将缆线卷绕在所述径向轮廓上，通过牵拉缆线驱动手指的移动。有利地，手指之一的径向轮廓在接近以轴的旋转轴线为中心的半圆形的圆周的一部分上大体上是圆的，且所述手指的缆线可以卷绕在径向轮廓上；径向轮廓的直径确定了缆线的行程以及静置位置和收缩位置之间手指的移动的幅度。有利地，手指之一的联接部件包括安装为在以轴的旋转轴线为中心的空腔中的自由旋转的夹压件；导管被配置为允许缆线都沿着径向轮廓径向穿过轴，使得手指在轴的旋转时保持在静置位置中。有利地，轴具有多个第一和第二径向轮廓，根据轴的旋转轴线依次设置，用于同时移动多根手指。有利地，手包括两个相同的手指，所述手指通过相同长度的两根缆线以及两个相同的夹压件而联接到轴。轴包括在距离轴的旋转轴线为两个不同的距离处的两个形成在轴中的容纳空腔，使容纳空腔能够在距离轴的旋转轴线为两个不同的距离处将两个手指定位在手掌中。有利地，手指之一的联接部件是刚性的，并且在联接部件中，轴包括第一和第二凸轮；刚性联接部件借助于第一和第二凸轮通过轴分别在第一方向上和相反方向上的旋转而被分别移动。本专利技术也涉及类人机器人，安装有具有前述特征的手。阅读了在下面附图中通过示例给出的实施例的详细说明后，本专利技术将被更好地理解，且其它优点将变得显而易见。附图说明图1a和1b，显示了类人机器人的两个示例，类人机器人安装有根据本专利技术的两个手，图2a、2b和2c显示了类人机器人手的示例，该手包括手掌和手指，定位成以便表示手位于“张开手”、“闭合手”、以及“伸开食指”的结构，图3a和3b显示类人机器人手指的示例，手指包括多个指骨，分别位于了“手指伸开”、以及“手指向下折叠”位置，图4a和4b示出了根据本专利技术的，将手的手指从“张开手”结构分别运动到“闭合手”结构以及“食指伸出”结构的原理，图5示出了在根据本专利技术的类人机器人手中应用的马达驱动的轴和联接部件，图6a和6b通过两个视图，示出了轴和机器人的手的三个手指之间的马达驱动的轴和联接部件。出于清楚起见，不同附图中的相同元件采用相同的附图标记。具体实施方式图1a和1b示出了由ALDEBARANROBOTICTM公司研发的类人机器人的两个示例。图1a中示出的类人机器人1包括头部10，躯体2，两个手臂3，两只手4，两条腿5和两只脚6。图1b中示出的类人机器人1’包括头部10，躯体2，两个手臂3，两只手4以及裙部7。本专利技术涉及手，这些类型的类人机器人可以安装有所述手。本专利技术在下文记载了手的特定情况，其包括了位于手掌中的四根手指。三根由三个指骨构成的手指像食指、中指和无名指。由两个指骨构成的第四根手指像拇指。显然本专利技术不限于这个特定示例，但是更为广泛地覆盖包括手掌和多个马达驱动的手指的手，使能够以人类的方式相对于手掌移动手指。此外，本专利技术在手中实施以增强机器人的类人属性，比如通过允许改进的视觉沟通。应当理解，本专利技术可以根据相同的原理并且对于其他构件具有相同的益处而执行，比如，类人机器人脚或者动物属性机器人的爪。在下文中，术语手大体上指包括手掌和相对于手掌机动的/马达驱动的手指的构件。图2a、2b和2c示出根据本专利技术的类人机器人手，其包括手掌和手指，手指被定位为以便表示手处于“张开手”、“闭合手”以及“食指伸出”结构。在附图中示出的示例中，手包括手掌15，三根由三个指骨构成的手指12、13和14，以及由两个指骨构成的一根手指11。通过它们在手的手掌中的形状和位置，手指11、12、13和14分别构成了手4的拇指、食指、中指和无名指。图2a示出手处于“张开手”结构，图2b示出处于“闭合手”结构，而图2c示出处于“食指伸出”结构。图3a和3b表示类人机器人手指的示例，手指由多个分别位于“手指伸出”和“手指向下折叠”的位置的指骨构成。各种类型的欠致动的手是已知的，欠致动的手寻求通过有限数量的致动器驱动手的手指获得最大数量自由度。在附图示出的一种广泛使用的设计中，每根手指包括依次彼此联接的多个指骨。比如，手指12依次包括，联接到手掌15的近端指骨61、中间指骨62以及离手掌最远的远端指骨63。指骨被联接起来并通过具有一个或更多个自由度的比如枢转联接件本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种旨在用于类人机器人的手，所述手(4)包括手掌(15)和多根手指(12、13、14)，每根所述手指(12、13、14)能够相对于所述手掌(15)在静置位置和收缩位置之间移动，所述静置位置通过弹簧效应保持，所述收缩位置通过抵抗着所述弹簧效应地驱动在所述手指(12、13、14)以及所述手掌(15)之间的联接部件(22、23、24)所获得，特征在于所述手包括马达驱动的轴(20)，所述马达驱动的轴联接到每根手指(12、13、14)的联接部件(22、23、24)，并被配置成以便通过所述马达驱动的轴(20)在第一旋转方向上的旋转将至少一根第一手指(12)从所述静置位置移动到所述收缩位置并且通过所述马达驱动的轴(20)在相反于第一旋转方向的旋转方向上的旋转将至少一根第二手指(13)从所述静置位置移动到所述收缩位置。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.05.07 FR 14541621.一种旨在用于类人机器人的手，所述手(4)包括手掌(15)和多根手指(12、13、14)，每根所述手指(12、13、14)能够相对于所述手掌(15)在静置位置和收缩位置之间移动，所述静置位置通过弹簧效应保持，所述收缩位置通过抵抗着所述弹簧效应地驱动在所述手指(12、13、14)以及所述手掌(15)之间的联接部件(22、23、24)所获得，特征在于所述手包括马达驱动的轴(20)，所述马达驱动的轴联接到每根手指(12、13、14)的联接部件(22、23、24)，并被配置成以便通过所述马达驱动的轴(20)在第一旋转方向上的旋转将至少一根第一手指(12)从所述静置位置移动到所述收缩位置并且通过所述马达驱动的轴(20)在相反于第一旋转方向的旋转方向上的旋转将至少一根第二手指(13)从所述静置位置移动到所述收缩位置。2.如权利要求1中限定的手，其中所述轴(20)包括第一和第二径向轮廓(34a、34b)，分别位于所述轴的圆周的第一和第二部分上，被配置为在所述轴(20)在所述第一旋转方向和所述相反旋转方向旋转时分别驱动手指(14)的所述联接部件(24)。3.如权利要求2中限定的手，其中所述手指(12)之一通过所述轴(20)仅在两个旋转方向之一上的旋转而移动。4.如权利要求2或3之一限定的手，其中所述手指(11、12、13、14)在静置位置中与手掌(15)一起呈现张开的手。5.如权利要求4中限定的手，其中所述手指中的两根手指(11、12)位于所述手掌(15)中，以便分别像拇指(11)和食指(12)，所述食指(12)或所述拇指(11)在所述轴在第一方向上的旋转时保持在静置位置中，且其中所述轴(20)在相反方向上的旋转将所述手(4)的所有手指(11、12、13、14)移动到收缩位置以便与所述手掌(15)一起呈现闭合的手。6.如权利要求2到5中之一所限定的手，其中所述手指(12)之一的联接部件(22)包括缆线(122a)，所述缆线在一侧联接到所述手指(12)以及在另一侧通过容纳在所述轴(20)中空腔(202)中的夹压件(122b)...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·拉维尔，G·福谢，T·德波斯特，
申请(专利权)人：软银机器人欧洲公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR