本发明专利技术涉及机器人技术领域，提供一种解耦三自由度指掌可变型抓取机构，包括中心转轴组件、空间连杆组件、手掌组件、欠驱动手指组件；所述空间连杆组件安装于中心转轴组件的中上部，所述手掌组件安装于中心转轴组件的中部，所述空间连杆组件连接所述中心转轴组件与所述手掌组件，所述中心转轴组件为手掌组件提供动力；所述手掌组件由中心转轴组件与空间连杆组件提供支撑，起到模拟手部运动时手掌变形的作用；所述欠驱动手指组件安装于手掌组件的上部，起到自适应物体表面并实施抓取的作用。本发明专利技术抓取过程中，欠驱动手指组件沿手掌组件向中心转轴组件靠拢同时发生角度倾斜，模拟手掌变化的手部抓取运动，同时自适应物体表面并实施抓取。施抓取。施抓取。
【技术实现步骤摘要】
一种解耦三自由度指掌可变型抓取机构
[0001]本专利技术涉及机器人
，具体涉及一种解耦三自由度指掌可变型抓取机构。
技术介绍
[0002]针对人手部运动的多种表现形式而开发出的各类机械手是机器人学领域的一个重要研究对象。机械手具有灵巧度高、抓取方式多样、通用性强等优点，可以有效替代人工完成繁重或危险的各种操作，被广泛应用于轻工业、电子、机械制造、抢险救灾等诸多领域。欠驱动机械手具有结构简单，控制方便等诸多优点，是机械手发展的主要方向之一。
[0003]中国专利技术专利申请公布号CN 102092049 A(名称：具有可变形手掌的仿人灵巧手)公开了一种可变手掌自由度和形状的变胞多指灵巧手，该专利技术的手掌可控自由度较多，属于全驱动手掌范畴，具有复杂的机械结构与控制方法，零部件拆卸困难。
[0004]中国专利技术专利申请公布号CN 104875182 A(名称：一种可实现被动包络的可变手掌型柔性机械手爪)公开一种通过铰链与转动副实现了手指间距可变的被动柔性机械手爪，但是该四指抓取机构未能实现手指的周向移动与手掌的倾角变化，抓取适用范围受限，在抓取细长条状物体时抓取力量不均衡，抓取稳定性不足。
[0005]中国专利技术专利申请公布号CN 104647395 A(名称：一种可变构型机械手掌)公开一种通过叉式机构与齿轮啮合驱动连杆运动实现了机械手掌的伸缩变位，可以在一定范围内对不同形状的物体进行抓取。但该结构中机械手指实现了径向的伸缩变位，未能实现周向移动与手掌的倾角变化。
[0006]目前机械手的研究方向往往以提升手部灵巧性为目标。而人的手指骨骼与手掌骨骼紧紧相连，在真正的手部运动中，手掌的形态改变与手部运动的灵活性密不可分。现有的可以灵活改变手掌形态的机械手多数为全驱动结构，结构复杂，操作困难；现有的欠驱动手大多关注于手指如何适应贴合物体表面，而少有研究手掌部位的抓取形态变化。
技术实现思路
[0007]为解决上述现有技术中的不足，本专利技术提供一种解耦三自由度指掌可变型抓取机构。
[0008]为实现上述技术目的，本专利技术采用的技术方案是：
[0009]一种解耦三自由度指掌可变型抓取机构，包括中心转轴组件、空间连杆组件、手掌组件、欠驱动手指组件、手指牵引组件；所述空间连杆组件安装于中心转轴组件的中上部，所述手掌组件安装于中心转轴组件的中部，所述空间连杆组件连接所述中心转轴组件与所述手掌组件，所述中心转轴组件为手掌组件提供动力；所述手掌组件由中心转轴组件与空间连杆组件提供支撑，起到模拟手部运动时手掌变形的作用；所述欠驱动手指组件安装于手掌组件的上部，起到自适应物体表面并实施抓取的作用；所述手指牵引组件安装于中心转轴组件的底座上，用于引导欠驱动手指组件周向变位。
[0010]进一步地，所述中心转轴组件包括旋转台、支撑轴、周向支撑环、底座、电机A和联
轴器A；所述支撑轴为中空阶梯轴；所述底座位于支撑轴底部；所述周向支撑环呈套筒状，安装于支撑轴中段，所述周向支撑环周向均布三个连接耳，用于连接手掌组件；所述电机A安装于支撑轴内部，所述旋转台呈圆盘状，安装于支撑轴的上部，通过所述联轴器A与支撑轴内部的电机A相连接；所述电机A为旋转台提供动力，使旋转台绕支撑轴做旋转运动。
[0011]进一步地，所述手掌组件共三组，包括两个侧翻转板和一个正翻转板，两个所述侧翻转板、一个所述正翻转板分别通过翻转轴连接至周向支撑环的连接耳，所述侧翻转板、正翻转板可绕翻转轴做旋转运动；还包括旋转盘，所述旋转盘的中部呈圆盘状，外周均匀设有三个扇形叶片，所述旋转盘安装在支撑轴上，位于周向支撑环下方，三个所述扇形叶片分别对应两个侧翻转板和一个正翻转板；所述旋转盘与支撑轴间隙配合，所述旋转盘与旋转台通过三根立柱固定连接；所述侧翻转板、正翻转板板中开设有沿支撑轴径向设置的直线槽口，所述侧翻转板上还设有与支撑轴同心的弧形槽口，所述弧形槽口与所述直线槽口在靠近支撑轴的一端相连互通；所述旋转盘的扇形叶片中开设有与侧/正翻转板的直线槽口/弧形槽口一一对应的槽口。
[0012]进一步地，所述空间连杆组件共有三组，周向均匀安装于支撑轴上部外侧，每组均由上球面副、空间连杆和下球面副组成；所述上球面副安装于旋转台下表面；所述下球面副安装于侧翻转板或正翻转板上表面，所述空间连杆两端分别与对应的上球面副和下球面副相配合连接。
[0013]进一步地，所述欠驱动手指组件共有三组，绕支撑轴周向均匀排列，安装在正翻转板/侧翻转板上，所述欠驱动手指组件包括自上而下设置的上指节、柔性块、拉簧B、下指节、销轴、卷簧、指节底座；所述上指节呈楔形，上指节、下指节通过柔性块与拉簧B连接；下指节、指节底座通过销轴与卷簧连接；所述指节底座底部设有长柱，所述长柱依次穿过侧翻转板或正翻转板的槽口和旋转盘的槽口延伸至旋转盘下部；还包括指节牵引组件，所述指节牵引组件包括第一腱绳，设置在上指节外侧的第一滑轮，设置在下指节外侧的第二滑轮，设置在指节底座外侧的第三滑轮，所述第一腱绳一端固定于上指节第一滑轮处，第一腱绳末端依次穿过第二滑轮、第三滑轮，由正/侧翻转板的端部洞口处向下引出，并系于正/侧翻转板下部的凸起处。
[0014]进一步地，所述手指牵引组件包括中空圆柱、电机支撑台、电机B、联轴器B、绕线台和第二腱绳，所述中空圆柱设于底座上表面，位于两个所述侧翻转板之间，所述电机B安装于中空圆柱内部，由电机支撑台提供支撑；所述绕线台安装于中空圆柱顶部，通过联轴器B与电机B连接，由电机B提供旋转动力；所述第二腱绳一端绕于绕线台，另一端与欠驱动手指组件连接；所述第二腱绳牵引欠驱动手指组件沿弧形槽口移动，以改变欠驱动手指组件周向位置。
[0015]进一步地，所述欠驱动手指组件还包括U型牵引块，所述U型牵引块设有U形卡槽，用于容纳欠驱动手指组件；所述U型牵引块共有两个，分别安装于两个侧翻转板上，U型牵引块底部设有圆柱台，侧翻转板上开设有贯通的第二弧形槽口，U型牵引块底部的圆柱台与侧翻转板上的第二弧形槽口卡接，U型牵引块可沿第二弧形槽口滑动；所述U型牵引块远离绕线台的一侧设有固定块，所述固定块与侧翻转板固定连接，所述固定块与所述U型牵引块通过拉簧A相连，所述第二腱绳与所述U型牵引块连接。
[0016]与现有技术相比，本专利技术的有益效果有：
[0017]1)本专利技术的解耦三自由度指掌可变型抓取机构，提供了一种由空间连杆、旋转台与翻转板组成的可以将旋转台的旋转运动转变成翻转板的翻转运动的机械结构，模拟了手部在抓捏动作时的手掌形状变化；
[0018]2)本专利技术的解耦三自由度指掌可变型抓取机构，提供了一种通过翻转板上的直线槽口与旋转盘的滑动槽口配合实现的欠驱动手指组件伴随手掌运动变化而发生张角与间距变化的机械结构，模拟了手部在抓捏动作时的手指运动；
[0019]3)本专利技术的解耦三自由度指掌可变型抓取机构，提供了一种通过翻转板上的第二弧形槽口、牵引机构与电机配合实现的有条件解耦的机械结构，实现了手指的周向变位；
[0020]4)本专利技术的解耦三自由本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种解耦三自由度指掌可变型抓取机构，其特征在于：包括中心转轴组件(1)、空间连杆组件(2)、手掌组件(3)、欠驱动手指组件(4)、手指牵引组件(5)；所述空间连杆组件(2)安装于中心转轴组件(1)的中上部，所述手掌组件(3)安装于中心转轴组件(1)的中部，所述空间连杆组件(2)连接所述中心转轴组件(1)与所述手掌组件(3)，所述中心转轴组件(1)为手掌组件(3)提供动力；所述手掌组件(3)由中心转轴组件(1)与空间连杆组件(2)提供支撑，起到模拟手部运动时手掌变形的作用；所述欠驱动手指组件(4)安装于手掌组件(3)的上部，起到自适应物体表面并实施抓取的作用；所述手指牵引组件(5)安装于中心转轴组件的底座上，用于引导欠驱动手指组件(4)周向变位。2.根据权利要求1所述的解耦三自由度指掌可变型抓取机构，其特征在于：所述中心转轴组件(1)包括旋转台(101)、支撑轴(102)、周向支撑环(103)、底座(104)、电机A(105)和联轴器A(106)；所述支撑轴(102)为中空阶梯轴；所述底座(104)位于支撑轴(102)底部；所述周向支撑环(103)呈套筒状，安装于支撑轴(102)中段，所述周向支撑环(103)周向均布三个连接耳，用于连接手掌组件(3)；所述电机A(105)安装于支撑轴(102)内部，所述旋转台(101)呈圆盘状，安装于支撑轴(102)的上部，通过所述联轴器A(106)与支撑轴(102)内部的电机A(105)相连接；所述电机A(105)为旋转台(101)提供动力，使旋转台(101)绕支撑轴(102)做旋转运动。3.根据权利要求2所述的解耦三自由度指掌可变型抓取机构，其特征在于：所述手掌组件(3)共三组，包括两个侧翻转板(305)和一个正翻转板(306)，两个所述侧翻转板(305)、一个所述正翻转板(306)分别通过翻转轴(301)连接至周向支撑环(103)的连接耳，所述侧翻转板(305)、正翻转板(306)可绕翻转轴(301)做旋转运动；还包括旋转盘(307)，所述旋转盘(307)的中部呈圆盘状，外周均匀设有三个扇形叶片，所述旋转盘(307)安装在支撑轴(102)上，位于周向支撑环(103)下方，三个所述扇形叶片分别对应两个侧翻转板(305)和一个正翻转板(306)；所述旋转盘(307)与支撑轴(102)间隙配合，所述旋转盘(307)与旋转台(101)通过三根立柱(107)固定连接；所述侧翻转板(305)、正翻转板(306)板中开设有沿支撑轴(102)径向设置的直线槽口(308)，所述侧翻转板(305)上还设有与支撑轴(102)同心的弧形槽口(309)，所述弧形槽口(309)与所述直线槽口(308)在靠近支撑轴(102)的一端相连互通；所述旋转盘(307)的扇形叶片中开设有与侧/正翻转板的直线槽口/弧形槽口一一对应的槽口。4.根据权利要求3所述的解耦三自由度指掌可变型抓取机构，其特征在于：所述空间连杆组件共有三组，周向均匀安装于支撑轴(102)上部外侧，每组均由上球面副(201)、空间连杆(202)和下球面副(203)组成；所述上球面副(201)安装于旋转台(101)...
【专利技术属性】
技术研发人员：李祥云，熊文涛，
申请(专利权)人：四川大学华西医院，
类型：发明
国别省市：
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