本发明专利技术公开了一种仿生手机构，包括手臂组件、手掌组件和五个手指组件，手臂组件内设有电机和在电机驱动下转动的绞轮，绞轮上缠绕有拉线，每个手指组件均包括四个关节，每个手指组件的四个关节均分别为第一节、第二节、第三节、第四节，手指组件一共有二十一个自由度，食指的第三节、中指的第三节、无名指的第三节、小指的第三节上分别通过二自由度球轴实现两个方向上的转动，本发明专利技术通过采用拉线模拟真实人手的筋结构，各关节通过转轴或二自由度球轴连接，控制拉线的电机位于手臂上，不占用手指和手掌组件内空间，因此结构设计更加紧凑，手指动作高度灵活，可以完全模仿人手的动作，同时满足了更大抓握力的需求，可以达到正常人手力度。度。度。
【技术实现步骤摘要】
一种仿生手机构及使用该仿生手机构的机器人
[0001]本专利技术涉及一种仿生手机构及使用该仿生手机构的机器人，属于机器人
技术介绍
[0002]国内外智能仿生手
发起自20世纪90年代，到目前已实现了脑电信号控制、简单的拿捏抓握、基本触觉反馈等等，但尚未能实现较复杂精细的仿生动作，虽然在医疗领域已经获得了一定范围的应用，但依然不能让受用者获得更加接近真手的能力。国内外现有的各类仿生机械手，其动力机构大部分采用的是超微型舵机、推杆类微电机装置，通常安装于手掌组件内，因此只能采用体积小功率低的微型电机，再加上指部关节的传动结构复杂，因而这种机械手的机械效率低，整体抓握拿捏力度远不如人手，只能用于抓取轻小物体和动作表演，无法满足日常生活需求。如公开号为CN 111906809A、CN111469156A的专利申请中公开的都是这种采用微电机的机械手。
[0003]公开号为CN109227586A，公开日为2019.01.18的专利申请中公开了一种带有拉线的仿生手，这种仿生手包括手掌组件机构和手指机构，各手指机构内均设有支撑块和拉线，拉线分别贯穿支撑块后与步进电机连接用于实现手指机构的控制，这种仿生手中，拉线依次穿过拉线管、支撑块，模拟人手关节的自由度数目不够，各手指缺少实现根部摆动的自由度，因此使用时不够灵活，很多精细动作无法实现。另外，这种仿生手中是采用拉线管模拟骨骼，支撑块和管线之间通过拉线连接，一旦拉线断裂，支撑块和管线就会分离，因此这种仿整体抓握力较小。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的在于提供一种以钢丝拉线传动模拟人体手部真实拉筋，从而实现高度灵活和大力量的仿生手机构。同时，本专利技术还提供一种使用该仿生手机构的机器人。
[0005]本专利技术采用如下技术方案：一种仿生手机构，包括手臂组件、手掌组件和五个手指组件，五个手指组件分别为拇指、食指、中指、无名指和小指，手臂组件内设有电机和在电机驱动下转动的绞轮，绞轮上缠绕有拉线，每个手指组件均包括四个关节，每个手指组件的四个关节均分别为第一节、第二节、第三节、第四节；拇指的第四节通过转轴与手掌组件铰接，拇指的第三节通过转轴与拇指的第四节铰接，拇指的第二节通过转轴与拇指的第三节铰接，拇指的第一节通过转轴与拇指的第二节铰接；食指的第四节与手掌组件固定，食指的第三节与食指的第四节之间连接有二自由度球轴，食指的第二节与食指的第三节通过转轴铰接，食指的第一节与食指的第二节通过转轴铰接；中指的第四节与手掌组件固定，中指的第三节与中指的第四节之间连接有二自由度球轴，中指的第二节与中指的第三节通过转轴铰接，中指的第一节与中指的第二节通过
转轴铰接；无名指的第四节和手掌组件铰接，无名指的第三节与无名指的第四节之间连接有二自由度球节，无名指的第二节与无名指的第三节通过转轴铰接，无名指的第一节与无名指的第二节通过转轴铰接；小指的第四节和手掌组件铰接，无名指的第四节和小指的第四节与手掌组件之间共用一个转轴，小指的第三节与小指的第四节之间连接有二自由度球轴，小指的第二节与小指的第三节通过转轴铰接，小指的第一节与小指的第二节通过转轴铰接；所述二自由度球轴包括窝球，窝球的左右两侧分别固定连接有固定轴，窝球的上下两侧分别固定连接有限制轴，固定轴与限制轴垂直，窝球上套设有限制环，限制环的径向上开设有供限制轴插入的限制孔，连接有二自由度球轴的第三节与第四节中，第四节的两侧上分别开设有供窝球嵌套在内的球窝孔，两个固定轴分别穿过两个球窝孔与第三节的两侧固定连接，限制环转动安装在第四节内；拇指的四个关节上各连接有一根拉线，食指的第一节、食指的第二节上各连接有一根拉线，食指的第三节上连接有两根拉线，中指的第一节、中指的第二节上各连接有一根拉线，中指的第三节上连接有两根拉线，无名指的第一节、无名指的第二节上各连接有一根拉线，无名指的第三节上连接有两根拉线，小指的第一节、小指的第二节上各连接有一根拉线，小指的第三节上连接有两根拉线，无名指的第四节和小指的第四节上连接有同一根拉线；所述电机和绞轮的数量均与拉线根数相等，每个电机分别带动每个绞轮转动，各拉线均从手指组件内部穿过与对应的绞轮连接。
[0006]所述手臂组件和手掌组件之间连接有腕部连接轴，所述手臂组件和手掌组件分别与腕部连接轴转动连接，所述手掌组件上连接有拉线。
[0007]所述腕部连接轴包括上连接件、下连接件和中心轴，上连接件和下连接件均与中心轴转动连接，上连接件位于上方呈V形结构，下连接件位于下方呈倒V形结构，上连接件的两侧分别设有与手臂组件转动连接的上轴，下连接件的两侧分别设有与手掌组件转动连接的下轴，上轴和下轴的轴线均与中心轴的轴线垂直，所述手掌组件上的拉线有两根，一根拉线带动手掌组件绕下轴转动，另一根拉线带动手掌组件绕中心轴转动。
[0008]所述上连接件和下连接件均是框式结构，上连接件和下连接件的前后侧位置上分别开设有供中心轴穿过的连接孔，所述上轴位于上连接件的左右两侧位置上，所述下轴位于下连接件的左右两侧位置上，所述拉线从框式结构内部穿过。
[0009]所述上连接件和下连接件的框式结构内分别固定有固定板，固定板上开设有共拉线穿过的拉线孔。
[0010]每个关节均由对接在一起的左右两部分构成，左右两部分的内侧面上均开设有供拉线穿过的拉线导槽，所述拉线的中部缠绕在绞轮上，拉线的两端分别穿过左右两侧的拉线导槽与关节连接。
[0011]连接有二自由度球轴的第三节与第四节中，所述限制环夹在第四节的左右两部分之间。
[0012]所述限制环与窝球同心设置。
[0013]所述手臂组件包括位于内部的支撑架和位于外部的壳体，所述电机和绞轮设置在
支撑架上。
[0014]一种机器人，其包括上述仿生手机构。
[0015]本专利技术的有益效果是：本专利技术的仿生手机构的手指组件一共有二十一个自由度，分别为：拇指四个，其中拇指的第一节一个、拇指的第二节一个、拇指的第三节一个、拇指的第四节一个；食指四个，其中食指的第一节一个、食指的第二节一个，食指的第三节二个；中指四个，其中中指的第一节一个、中指的第二节一个、中指的第三节二个；无名指五个，其中无名指的第一节一个、无名指的第二节一个，无名指的第三节二个、无名指的第四节一个；小指五个，其中小指的第一节一个、小指的第二节一个、小指的第三节二个、小指的第四节一个，小指的第四节和无名指的第四节共用一个自由度。位于手臂组件上的各电机分别通过绞轮卷动拉线对应驱动每个关节动作，使手指进行动作。食指的第三节、中指的第三节、无名指的第三节、小指的第三节上分别通过二自由度球轴实现两个方向上的转动，窝球以固定轴为轴线转动使关节弯曲作为一个自由度，窝球以限制轴为轴线转动使关节实现左右摆动，作为另一个自由度，从而能模拟人手食指、中指、无名指和小指的真实动作情况。
[0016]本专利技术通过采用拉线模拟真实人手的筋结构，各关节通过转轴或二自由度球轴连接，控制拉线的电机位于手臂上，不占用手指和手掌组件内空间，因此结构设计更加紧凑，手指动作高度灵活，可以完全本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种仿生手机构，包括手臂组件、手掌组件和五个手指组件，五个手指组件分别为拇指、食指、中指、无名指和小指，其特征在于：手臂组件内设有电机和在电机驱动下转动的绞轮，绞轮上缠绕有拉线，每个手指组件均包括四个关节，每个手指组件的四个关节均分别为第一节、第二节、第三节、第四节；拇指的第四节通过转轴与手掌组件铰接，拇指的第三节通过转轴与拇指的第四节铰接，拇指的第二节通过转轴与拇指的第三节铰接，拇指的第一节通过转轴与拇指的第二节铰接；食指的第四节与手掌组件固定，食指的第三节与食指的第四节之间连接有二自由度球轴，食指的第二节与食指的第三节通过转轴铰接，食指的第一节与食指的第二节通过转轴铰接；中指的第四节与手掌组件固定，中指的第三节与中指的第四节之间连接有二自由度球轴，中指的第二节与中指的第三节通过转轴铰接，中指的第一节与中指的第二节通过转轴铰接；无名指的第四节和手掌组件铰接，无名指的第三节与无名指的第四节之间连接有二自由度球节，无名指的第二节与无名指的第三节通过转轴铰接，无名指的第一节与无名指的第二节通过转轴铰接；小指的第四节和手掌组件铰接，无名指的第四节和小指的第四节与手掌组件之间共用一个转轴，小指的第三节与小指的第四节之间连接有二自由度球轴，小指的第二节与小指的第三节通过转轴铰接，小指的第一节与小指的第二节通过转轴铰接；所述二自由度球轴包括窝球，窝球的左右两侧分别固定连接有固定轴，窝球的上下两侧分别固定连接有限制轴，固定轴与限制轴垂直，窝球上套设有限制环，限制环的径向上开设有供限制轴插入的限制孔，连接有二自由度球轴的第三节与第四节中，第四节的两侧上分别开设有供窝球嵌套在内的球窝孔，两个固定轴分别穿过两个球窝孔与第三节的两侧固定连接，限制环转动安装在第四节内；拇指的四个关节上各连接有一根拉线，食指的第一节、食指的第二节上各连接有一根拉线，食指的第三节上连接有两根拉线，中指的第一节、中指的第二节上各连接有一根拉线，中指的第三节上连接有两根拉线，无名指的第一节、无名指的第二节上各连接有一根拉线，无名指的第三节上连接有两根拉线，小指的第一节、小指的第二节上各连接有一根拉线，小指的第...
【专利技术属性】
技术研发人员：王鹏勃，甘贤俊，高胜杰，
申请(专利权)人：江苏金刚文化科技集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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