一种机器人五指欠驱动灵巧手制造技术

本发明专利技术公开了一种机器人五指欠驱动灵巧手，包括手掌机构和固定在手掌机构上的手指机构，手指机构包括拇指机构、食指机构、中指机构、无名指机构和小指机构，手掌机构上还固定有用于驱动拇指机构的驱动电机，拇指机构、食指机构和小指机构设置有三个主动自由度和一个从动自由度，中指机构和无名指机构均设置有三个从动自由度。本发明专利技术集成度较高，便于手指模块化设计、省略了驱动关节的连杆传动装置，减小灵巧手的重量，可以使传动误差大大减少，并且没有连杆的急回特性，采用内置的微电机驱动，相比现有技术中的液压驱动，减小了灵巧手的体积，且采用基本相同的模块化设计思路，有利于简化加工装配流程。

【技术实现步骤摘要】
一种机器人五指欠驱动灵巧手
本专利技术涉及机器人
，具体的说，是一种机器人五指欠驱动灵巧手。
技术介绍
机器人作为解决全球劳动力短缺问题的重要途径在生产和生活中得到了广泛的应用。随着人类对海洋、宇宙等未知空间探索的深入，纷繁的应用标准和复杂的工作条件对机器人提出了更高的要求，单一功能的机器人再也难以适应不断变化的工作要求，由此仿人机器人应运而生。近年来，仿人机器人的发展逐步成为机器人行业的焦点，而灵巧手作为仿人机器人系统的重要执行部件，其工作性能很大程度上直接影响了仿人机器人系统在复杂环境下执行各项任务的灵巧程度。自20世纪80年代起，国内外众多机构和高校便展开了灵巧手的研制工作并取得了一定成果。灵巧手的拟人性主要由整体的外形尺寸；手指以及手掌的自由度配置；手指的数量以及拟人外形；手掌的拟人外形以及各手指的安装位置所决定。而在现有的灵巧手中，有传动的灵巧手拟人性较好，但传动复杂，增加了灵巧手的整手重量，而无传动的灵巧手，因为驱动器的外形限制，手指外形尺寸较大，拟人性也不强，并且目前对于人手生理结构的研究还不全面，因此针对灵巧手的手掌设计，手指安装位置等拟人性问题还有待进一步研究和优化。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种机器人五指欠驱动灵巧手，用于解决现有技术中的具有传动的灵巧手重量较大以及无传动的灵巧手外形尺寸较大的问题。本专利技术通过下述技术方案解决上述问题：一种机器人五指欠驱动灵巧手，包括手掌机构和固定在所述手掌机构上的手指机构，所述手指机构包括拇指机构、食指机构、中指机构、无名指机构和小指机构，所述手掌机构上还固定有用于驱动所述拇指机构的驱动电机，所述拇指机构、食指机构和小指机构均设置有三个主动自由度和一个从动自由度，所述中指机构和无名指机构均设置有三个从动自由度。工作原理：手指机构中的拇指机构除了与食指机构、小指机构同样设置的三个主动自由度和从动自由度外，拇指机构与食指机构、小指机构的区别在于，拇指机构的靠近手掌机构的掌指关节的驱动电机固定在手掌机构上，用以增加拇指机构的灵活度，而食指机构和小指机构上用以驱动其掌指关节的驱动电机分别内置于食指机构和小指机构中。所述驱动电机采用微电机驱动主动关节，实现三个主动自由度，而在拇指机构、食指机构和小指机构的从动关节设置复位弹簧，实现从动自由度。这样的设计集成度较高，便于手指模块化设计、省略了驱动关节的连杆传动装置，减小灵巧手的重量，可以使传动误差大大减少，并且没有连杆的急回特性，采用内置的微电机驱动，相比现有技术中的液压驱动，减小了灵巧手的体积。进一步地，所述拇指机构、食指机构和小指机构均包括第一远指关节、第一中指关节、第一近指关节、掌指关节和掌指关节驱动电机，所述掌指关节驱动电机与所述掌指关节的第一端转动连接，所述掌指关节的第二端与所述第一近指关节的第一端转动连接，所述第一近指关节的第二端与所述第一中指关节的第一端转动连接，所述第一中指关节的第二端与所述第一远指关节铰接，所述第一近指关节连接有近指关节驱动电机，所述第一中指关节连接中指关节驱动电机，所述手掌机构上还固定连接有掌指关节驱动电机固定架，所述拇指机构的掌指关节驱动电机固定在所述掌指关节驱动电机固定架上，所述近指关节驱动电机连接柔绳的第一端，所述柔绳的第二端与第一远指关节连接。工作原理：拇指机构除了其掌指关节驱动电机通过掌指关节驱动电机固定架与手掌机构固定连接外，其他结构与食指机构和小指机构相同。拇指机构、食指机构和小指机构的掌指关节、第一近指关节、第一中指关节，分别由掌指关节驱动电机、近指关节驱动电机和中指关节驱动电机驱动，自由度与动力源的个数相等，构成三个主动自由度。拇指机构、食指机构和小指机构的第一远指关节通过柔绳与近指关节驱动电机连接，由近指关节驱动第一远指关节，因此，第一远指关节、第一近指关节，两个自由度对应一个动力源，因此，构成一个从动自由度。拇指机构、食指机构和小指机构的掌指关节、第一近指关节、第一中指关节和第一远指关节之间依次转动连接，并在各自的驱动源驱动下，可以更灵活的模拟手的动作。采用模块化的设计，简化了设计和加工装配流程。进一步地，所述掌指关节靠近所述掌指关节驱动电机的一端设置有十字凹槽，所述十字凹槽内卡接有掌指关节联轴器，所述掌指关节联轴器内设置有第一关节法兰轴承，所述第一关节法兰轴承与掌指关节驱动电机的驱动轴连接。工作原理：掌指关节驱动电机的转动轴通过第一关节法兰轴承与掌指关节联轴器驱动连接，掌指关节联轴器设置有与掌指关节上的十字凹槽卡接的十字架，用于带动掌指关节的转动，因此，掌指关节驱动电机的转动，最终驱动掌指关节的转动。进一步地，所述第一中指关节靠近所述第一近指关节的一端设置有用于与所述第一近指关节的第二端铰接第一安装座，所述掌指关节靠近所述第一近指关节的一端设置有用于与所述第一近指关节的第一端铰接的第二安装座，所述第一安装座、第二安装座内分别卡接中指关节联轴器和近指关节联轴器，所述中指关节联轴器与所述中指关节驱动电机的驱动轴连接，所述近指关节联轴器与所述近指关节驱动电机的驱动轴连接。工作原理：第一中指关节的安装座内以及掌指关节的安装座内均卡接第一关节联轴器，第一关节联轴器用于连接第一关节驱动电机，第一中指关节的安装座以及掌指关节的安装座分别与第一近指关节的两端铰接。进一步地，所述第一远指关节靠近所述第一中指关节的一端设置有连接件，第一中指关节靠近所述连接件的一端内置有第一关节绳架，所述第一关节绳架、第一中指关节一并铰接于所述连接件内，所述第一关节绳架用于给所述柔绳提供运行轨道和改变柔绳运行方向，所述第一远指关节上还设置有复位弹簧，所述复位弹簧的两端分别连接在第一中指关节和第一远指关节上。工作原理：所述第一远指关节靠近第一中指关节的一端设置有连接件，第一中指关节靠近连接件的一端内置于连接件内，第一关节绳架内置于第一中指关节靠近连接件的一端内，第一远指关节、第一中指关节以及第一关节绳架通过同一根销轴进行铰接，柔绳的一端固定在中指关节驱动电机上，另一端绕过第一关节绳架并固定在第一远指关节上，第一远指关节靠中指关节驱动电机提供驱动力，并在复位弹簧的作用下进行复位。连接件、关节轴销、第一关节绳架和复位弹簧，共同组成从动自由度。进一步地，所述中指机构和无名指机构均包括依次铰接的第二远指关节、第二中指关节和第二近指关节，中指机构和无名指机构还分别包括两端分别固定在所述第二远指关节与所述第二中指关节上的第一复位弹簧以及两端分别固定在所述第二中指关节与所述第二近指关节上的第二复位弹簧；所述中指机构的第二近指关节和所述无名指机构的第二近指关节同时与同一个指根架铰接，所述指根架固定在所述手掌机构上，中指机构的第二近指关节与指根架之间、无名指机构的第二近指关节与指根架之间分别设置有第三复位弹簧；所述指根架刚性连接关节绳架导轨，所述关节绳架导轨上滑动连接第二关节绳架，第二关节绳架连接第一柔绳的第一端，所述第一柔绳的第二端连接关节绕线轮，所述关节绕线轮上设置的十字槽内卡接有关节联轴器；所述关节联轴器内置有第二关节法兰轴承，所述第二关节法兰轴承连接关节驱动电机；第二关节绳架还连接第二柔绳的中部，所述第二柔绳的一端依次连接所述中指机构的第二远指关节、第二中指关节和第二近指关节，第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种机器人五指欠驱动灵巧手，其特征在于，包括手掌机构和固定在所述手掌机构上的手指机构，所述手指机构包括拇指机构、食指机构、中指机构、无名指机构和小指机构，所述手掌机构上还固定有用于驱动所述拇指机构的驱动电机，所述拇指机构、食指机构和小指机构均设置有三个主动自由度和一个从动自由度，所述中指机构和无名指机构均设置有三个从动自由度。

【技术特征摘要】
1.一种机器人五指欠驱动灵巧手，其特征在于，包括手掌机构和固定在所述手掌机构上的手指机构，所述手指机构包括拇指机构、食指机构、中指机构、无名指机构和小指机构，所述手掌机构上还固定有用于驱动所述拇指机构的驱动电机，所述拇指机构、食指机构和小指机构均设置有三个主动自由度和一个从动自由度，所述中指机构和无名指机构均设置有三个从动自由度。2.根据权利要求1所述的一种机器人五指欠驱动灵巧手，其特征在于，所述拇指机构、食指机构和小指机构均包括第一远指关节、第一中指关节、第一近指关节、掌指关节和掌指关节驱动电机，所述掌指关节驱动电机与所述掌指关节的第一端转动连接，所述掌指关节的第二端与所述第一近指关节的第一端转动连接，所述第一近指关节的第二端与所述第一中指关节的第一端转动连接，所述第一中指关节的第二端与所述第一远指关节铰接，所述第一近指关节连接有近指关节驱动电机，所述第一中指关节连接中指关节驱动电机，所述手掌机构上还固定连接有掌指关节驱动电机固定架，所述拇指机构的掌指关节驱动电机固定在所述掌指关节驱动电机固定架上，所述近指关节驱动电机连接柔绳的第一端，所述柔绳的第二端与第一远指关节连接。3.根据权利要求2所述的一种机器人五指欠驱动灵巧手，其特征在于，所述掌指关节靠近所述掌指关节驱动电机的一端设置有十字凹槽，所述十字凹槽内卡接有掌指关节联轴器，所述掌指关节联轴器内设置有第一关节法兰轴承，所述第一关节法兰轴承与掌指关节驱动电机的驱动轴连接。4.根据权利要求3所述的一种机器人五指欠驱动灵巧手，其特征在于，所述第一中指关节靠近所述第一近指关节的一端设置有用于与所述第一近指关节的第二端铰接第一安装座，所述掌指关节靠近所述第一近指关节的一端设置有用于与所述第一近指关节的第一端铰接的第二安装座，所述第一安装座、第二安装座内分别卡接中指关节联轴器和近指关节联轴器，所述中指关节联轴器与所述中指关节驱动电机的驱动轴连接，所述近指关节联轴器与所述近指关节驱动电机的驱动轴连接。5.根据权利要求4所述的一种机器人五指欠驱动灵巧手，其特征在于，所述第一远指关节靠近所述第一中指关节的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊静琪，梁帅，张龙，成佳，何鑫，杨勇，秦靖柯，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川,51