一种由液压和微型电机联合驱动的仿人灵巧手制造技术

本发明专利技术提供一种由液压和微型电机联合驱动的仿人灵巧手，包括：手掌、拇指、食指、中指、无名指、小指和指掌关节传动机构，所述手掌上有装配槽孔，所述拇指、食指、中指、无名指和小指通过装配槽孔分布安装在手掌上，所述指掌关节传动机构通过螺钉安装在手掌上，通过传动机构分别带动拇指绕手掌转动以及带动四指向手掌两侧的侧摆。本发明专利技术采用液压驱动器来控制抓取动作，该灵巧手抓取物体时指节末端输出力大，抓取的稳定性好并且抓取精度高。本发明专利技术中的手掌、手指、关节等部件均可模块化，增强了部件的互换性以及整手的可维护性。件的互换性以及整手的可维护性。件的互换性以及整手的可维护性。

【技术实现步骤摘要】
一种由液压和微型电机联合驱动的仿人灵巧手


[0001]本专利技术涉及机器人
，具体为一种由液压和微型电机联合驱动的仿人灵巧手。

技术介绍

[0002]随着机器人技术的不断发展，其应用领域日益扩大。其中机器人的末端执行部件也不断进行更新迭代，为了使其能够应用在不同的场合以完成不同的工作任务，机器人末端执行器渐渐地由机构简单的夹持装置向结构复杂的仿人机械灵巧手发展。仿人灵巧手是类人机器人中最复杂精密的模块，在这尺寸有限的模块中不但要集成机械传动、驱动器、传感器及控制系统于一体，还要保证其具有足够的抓握力、抓握精度和稳定性。
[0003]按照自由度和驱动器数目的比较，现有的仿人灵巧手可以分为：欠驱动和全驱动两大类。欠驱动灵巧手的驱动器个数少于自由度，即多个自由度由一个驱动器控制，所以内部通常使用腱绳机构、连杆机构等耦合传动方式。欠驱动灵巧手所需驱动器少，机械结构相对简单，控制上相对容易实现，但是由于内部结构为联动耦合机构，手指各个指关节运动是联动的，不能独立控制，所以手指的位置、姿态和运动轨迹都是固定的，只能被动适应被抓物体的轮廓，其灵活程度和人类的手有很大差距。
[0004]全驱动灵巧手的驱动器个数等于自由度，即每个自由度均由一个驱动器控制，所以可以精确控制手指的位置、姿态和运动轨迹，相比欠驱动手更加灵活多变。但是全驱动灵巧手所需驱动器很多，机械结构复杂精密，控制上比较复杂，难以在尺寸有限的灵巧手中进行高度集成，因而全驱动灵巧手往往体积较大，看上去很笨重。
[0005]灵巧手技术发展至今，国内外许多大学和科技公司都研发出了仿人灵巧手产品用于医疗、工业等领域，例如I
‑
limb仿生医疗手、HIT/DLR手、SHADOW手、雄克仿生手、Be bionic仿生手等等。这些仿生手产品中有欠驱动也有全驱动，但无一例外地采用了电机驱动的方式。由于电机尺寸和出力的限制，全驱动灵巧手面临抓握力不够以及尺寸太大的问题，虽然欠驱动灵巧手能够输出足够的抓握力，但又不够灵活多变。

技术实现思路

[0006]本专利技术所解决的技术问题在于提供一种由液压和微型电机联合驱动的仿人灵巧手，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0007]本专利技术所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：一种由液压和微型电机联合驱动的仿人灵巧手，包括：手掌、拇指、食指、中指、无名指、小指和指掌关节传动机构，所述手掌上有装配槽孔，所述拇指、食指、中指、无名指和小指通过装配槽孔分布安装在手掌上，所述指掌关节传动机构通过螺钉安装在手掌上，通过传动机构分别带动拇指绕手掌转动以及带动四指向手掌两侧的侧摆。
[0008]所述手掌包括手掌座和三位三通液压集成阀，所述手掌座和三位三通液压集成阀通过螺钉连接固定在一起，所述三位三通液压集成阀上布置了若干三位三通液压阀，由外
置设备统一供油回油，并分别通过细管分别连接到五指的液压缸中。
[0009]所述三位三通液压集成阀，包括集成阀体、密封盖一、密封盖二、密封盖三、密封盖四、电机固定板一、电机固定板二、电机固定板三、电机固定板四、细管一、细管二、细管三、细管四、密封镶套、密封衬套、柱塞一、O型圈、柱塞二、端面凸轮和微型旋转电机，细管一和细管二两端分别插入集成阀体上预埋的铜管上，将供油孔路分流到两个独立布置的三位三通液压阀内，细管三和细管四一端分别插入集成阀体上预埋的铜管上，另一端则分别连接外部供油装置和回油装置，轴和孔均采用较大的过盈配合以保证密封性；密封镶套由集成阀体的供油腔一侧推入至底，密封镶套与内孔为小过盈配合；密封衬套装配在柱塞一上的预留槽中，O型圈装配在柱塞二上至轴肩处，柱塞一和柱塞二通过异型轴孔的过盈配合而固连，随后将其从集成阀体的另一侧装入直至O型圈与内孔壁接触，密封衬套与O型圈与内孔均为小过盈配合，密封盖一、密封盖二、密封盖三和密封盖四分别由集成阀体上的供油腔一侧装配，经螺钉与集成阀体固连从而使得供油腔一侧密封；微型旋转电机依次装入电机固定板一、电机固定板二、电机固定板三和电机固定板四的装配槽中，经粘接固连；端面凸轮依次与微型旋转电机的输出轴进行装配，采用D型轴孔过盈配合；调整端面凸轮和柱塞二至初始位置，将上述部件依次由集成阀体的电机装配槽一侧装入，使得端面凸轮接触并推动柱塞二轴向运动，并经粘接与集成阀体连接。
[0010]所述拇指包括拇指上指节、拇指上指节连接件、扭簧I、指关节转轴I、拇指中指节盖、推杆轴I、活塞杆I、弹簧I、导向活塞I、密封圈I、拇指中指节、拇指中指节连接件、拇指下指节盖、拇指下指节、拇指基座盖和拇指基座，拇指上指节与拇指上指节连接件经螺钉固连，拇指中指节与拇指中指节连接件经螺钉固连；密封圈I装配在导向活塞I的预留槽中，活塞杆I细轴一端经过盈配合装入导向活塞I的孔中，弹簧I一端固定于导向活塞I的轴环处，拇指中指节盖的中心孔经间隙配合穿过活塞杆I，并使弹簧I另一端固定于拇指中指节盖的轴肩处，将推杆轴I经过盈配合装入至活塞杆I粗轴端的配合孔中，随后将此部件的导向活塞I一端装入拇指中指节的内腔中，导向活塞I与内壁为间隙配合，密封圈I与内壁为小过盈配合，此部件的另一端的拇指中指节盖与拇指中指节经粘接固连；随后将导向活塞I一端装入拇指下指节两端的内腔内，拇指下指节盖和拇指基座盖分别和拇指下指节经粘接固连；将扭簧I的一端固定于拇指中指节盖的装配孔中，另一端则固定于拇指上指节连接件的装配孔中，拇指上指节连接件和拇指中指节盖通过关节转轴铰接，并使推杆轴I两轴端能够与拇指上指节连接件的滑槽面接触；拇指中指节连接件和拇指下指节盖通过关节转轴铰接，拇指基座和拇指基座盖通过关节转轴铰接，并使推杆轴I两轴端能够与拇指中指节连接件和拇指基座的滑槽面接触。
[0011]所述食指包括食指上指节、食指上指节连接件、扭簧II、指关节转轴II、食指中指节盖、推杆轴II、活塞杆II、弹簧II、导向活塞II、密封圈II、食指中指节、食指中指节连接件、食指下指节盖、食指下指节、食指下指节连接件、食指基座盖和食指基座，食指上指节与食指上指节连接件经螺钉固连，食指中指节与食指中指节连接件经螺钉固连，食指下指节与食指下指节连接件经螺钉固连；密封圈II装配在导向活塞II的预留槽中，活塞杆II细轴一端经过盈配合装入导向活塞II的孔中，弹簧II一端固定于导向活塞II的轴环处，食指中指节盖的中心孔经间隙配合穿过活塞杆II，并使弹簧II另一端固定于食指中指节盖的轴肩处，将推杆轴II经过盈配合装入至活塞杆II粗轴端的配合孔中，随后将此部件的导向活塞
II一端装入食指中指节的内腔中，导向活塞II与内壁为间隙配合，密封圈II与内壁为小过盈配合，此部件的另一端的食指中指节盖与食指中指节经粘接固连；随后将导向活塞II一端分别装入食指下指节和食指基座的内腔内，食指下指节盖和食指基座盖分别与食指下指节和食指基座经粘接固连；将扭簧II的一端固定于食指中指节盖的装配孔中、另一端则固定于食指上指节连接件的装配孔中，食指上指节连接件和食指中指节盖通过关节转轴铰接，并使推杆轴II两轴端能够与食指上指节连接件的滑槽面接本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种由液压和微型电机联合驱动的仿人灵巧手，包括：手掌(1)、拇指(2)、食指(3)、中指(4)、无名指(5)、小指(6)和指掌关节传动机构(7)，其特征在于：所述手掌(1)上有装配槽孔，所述拇指(2)、食指(3)、中指(4)、无名指(5)和小指(6)通过装配槽孔分布安装在手掌(1)上，所述指掌关节传动机构(7)通过螺钉安装在手掌(1)上，通过传动机构分别带动拇指(2)绕手掌(1)转动以及带动四指向手掌(1)两侧的侧摆。2.根据权利要求1所述的一种由液压和微型电机联合驱动的仿人灵巧手，其特征在于：所述手掌(1)包括手掌座(101)和三位三通液压集成阀(102)，所述手掌座(101)和三位三通液压集成阀(102)通过螺钉连接固定在一起，所述三位三通液压集成阀(102)上布置了若干三位三通液压阀，由外置设备统一供油回油，并分别通过细管分别连接到五指的液压缸中。3.根据权利要求2所述的一种由液压和微型电机联合驱动的仿人灵巧手，其特征在于：所述三位三通液压集成阀(102)，包括集成阀体(10201)、密封盖一(10202)、密封盖二(10203)、密封盖三(10204)、密封盖四(10205)、电机固定板一(10206)、电机固定板二(10207)、电机固定板三(10208)、电机固定板四(10209)、细管一(10210)、细管二(10211)、细管三(10212)、细管四(10213)、密封镶套(10214)、密封衬套(10215)、柱塞一(10216)、O型圈(10217)、柱塞二(10218)、端面凸轮(10219)和微型旋转电机(10220)，细管一(10210)和细管二(10211)两端分别插入集成阀体(10201)上预埋的铜管上，将供油孔路分流到两个独立布置的三位三通液压阀内，细管三(10212)和细管四(10213)一端分别插入集成阀体(10201)上预埋的铜管上，另一端则分别连接外部供油装置和回油装置，轴和孔均采用较大的过盈配合以保证密封性；密封镶套(10214)由集成阀体(10201)的供油腔一侧推入至底，密封镶套(10214)与内孔为小过盈配合；密封衬套(10215)装配在柱塞一(10216)上的预留槽中，O型圈(10217)装配在柱塞二(10218)上至轴肩处，柱塞一(10216)和柱塞二(10218)通过异型轴孔的过盈配合而固连，随后将其从集成阀体(10201)的另一侧装入直至O型圈(10217)与内孔壁接触，密封衬套(10215)与O型圈(10217)与内孔均为小过盈配合，密封盖一(10202)、密封盖二(10203)、密封盖三(10204)和密封盖四(10205)分别由集成阀体(10201)上的供油腔一侧装配，经螺钉与集成阀体(10201)固连从而使得供油腔一侧密封；微型旋转电机(10220)依次装入电机固定板一(10206)、电机固定板二(10207)、电机固定板三(10208)和电机固定板四(10209)的装配槽中，经粘接固连；端面凸轮(10219)依次与微型旋转电机(10220)的输出轴进行装配，采用D型轴孔过盈配合；调整端面凸轮(10219)和柱塞二(10218)至初始位置，将上述部件依次由集成阀体(10201)的电机装配槽一侧装入，使得端面凸轮(10219)接触并推动柱塞二(10218)轴向运动，并经粘接与集成阀体(10201)连接。4.根据权利要求1
‑
3任意一项所述的一种由液压和微型电机联合驱动的仿人灵巧手，其特征在于：所述拇指(2)包括拇指上指节(201)、拇指上指节连接件(202)、扭簧I(203)、指关节转轴I(204)、拇指中指节盖(205)、推杆轴I(206)、活塞杆I(207)、弹簧I(208)、导向活塞I(209)、密封圈I(210)、拇指中指节(211)、拇指中指节连接件(212)、拇指下指节盖(213)、拇指下指节(214)、拇指基座盖(215)和拇指基座(216)，拇指上指节(201)与拇指上指节连接件(202)经螺钉固连，拇指中指节(211)与拇指中指节连接件(212)经螺钉固连；密封圈I(210)装配在导向活塞I(209)的预留槽中，活塞杆I(207)细轴一端经过盈配合装入导向活塞I(209)的孔中，弹簧I(208)一端固定于导向活塞I(209)的轴环处，拇指中指节盖(205)的中心孔经间隙配合穿过活塞杆I(207)，并使弹簧I(208)另一端固定于拇指中指节
盖(205)的轴肩处，将推杆轴I(206)经过盈配合装入至活塞杆I(207)粗轴端的配合孔中，随后将此部件的导向活塞I(209)一端装入拇指中指节(211)的内腔中，导向活塞I(209)与内壁为间隙配合，密封圈I(210)与内壁为小过盈配合，此部件的另一端的拇指中指节盖(205)与拇指中指节(211)经粘接固连；随后将导向活塞I(209)一端装入拇指下指节(214)两端的内腔内，拇指下指节盖(213)和拇指基座盖(215)分别和拇指下指节(214)经粘接固连；将扭簧I(203)的一端固定于拇指中指节盖(205)的装配孔中，另一端则固定于拇指上指节连接件(202)的装配孔中，拇指上指节连接件(202)和拇...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛惟谦，高岑晖，
申请(专利权)人：上海哲谦应用科技有限公司，
类型：发明
国别省市：