一种可重构机械手制造技术

本申请提供一种可重构机械手，涉及机器人技术领域，包括：伺服驱动模块和与伺服驱动模块连接的气动驱动器模块，以及设置在气动驱动器模块上的欠驱动手指，欠驱动手指和气动驱动器模块转动连接；欠驱动手指至少包括依次连接的近指端旋转关节、手指中间指节、远指端旋转关节和手指末端指节，气动驱动器模块和近指端旋转关节连接；近指端旋转关节和远指端旋转关节分别连通气动驱动器模块，气动驱动器模块提供正向气压调节近指端旋转关节和远指端旋转关节在任意方向的转动刚度。调节远指端旋转关节和近指端旋转关节的旋转刚度实现欠驱动方式抓取或者解耦单独控制各旋转关节的位置，欠驱动自适应能力和全驱动的操纵性可以应对多样的通用服务场景任务。样的通用服务场景任务。样的通用服务场景任务。

【技术实现步骤摘要】
一种可重构机械手


[0001]本申请涉及机器人
，具体涉及一种可重构机械手。

技术介绍

[0002]随着机器人的应用拓宽到服务和家庭场景，设计灵巧的机械手以达到人类双手所具有的可操纵性和紧凑度已成为机器人领域里机械手设计难点。通用的机器人应用场景不仅要求灵巧机械手能良好地适应未知物体外形等特征以实现灵巧抓取，还期望能够精确控制手指姿态以完成特定的精细操作任务。
[0003]其中，腱绳驱动的灵巧机械手模仿人指的肌腱结构，采用腱绳牵引的方式可将产生手指运动的驱动器固定于机械手掌或腕部，以兼备紧凑的机械手指结构和灵活的操纵能力。由于灵巧机械手及其手指关节自由度较多，全驱动腱绳灵巧手往往需要大量的驱动器和复杂的控制策略以达到较高的操纵性。反之，欠驱动腱绳灵巧手可采用较少的线绳共同驱动手指上多个关节，使机械手指在抓取时能自适应被抓物体的形状。然而，欠驱动手指各关节之间的运动存在耦合，目前的欠驱动机械手设计难以单独控制某个手指关节的位置、并调节任意关节的转动刚度，所以这些灵巧机械手难以兼具灵巧性和可操纵性。

技术实现思路

[0004]本申请实施例的目的在于提供一种可重构机械手，能实现单独调节每个手指关节在任意方向的转动刚度，使机械手同时具备欠驱动自适应能力和全驱动的操纵性以应对多样的通用服务场景任务。
[0005]本申请实施例的一方面，提供了一种可重构机械手，包括伺服驱动模块和与所述伺服驱动模块连接的气动驱动器模块，以及设置在所述气动驱动器模块上的欠驱动手指，所述欠驱动手指和所述气动驱动器模块转动连接；
[0006]其中，所述欠驱动手指至少包括依次连接的近指端旋转关节、手指中间指节、远指端旋转关节和手指末端指节，所述气动驱动器模块和所述近指端旋转关节连接；所述近指端旋转关节和所述远指端旋转关节分别连通所述气动驱动器模块，以通过所述气动驱动器模块提供正向气压调节所述近指端旋转关节和所述远指端旋转关节在任意方向的转动刚度。
[0007]可选地，所述欠驱动手指包括三个，所述气动驱动器模块包括用于对应安装三个所述欠驱动手指的旋转基座；三个所述旋转基座分别连接所述伺服驱动模块的伺服电机；
[0008]三个所述欠驱动手指包括一个欠驱动拇指和两个欠驱动食指，所述欠驱动拇指对应的旋转基座可在水平面内360
°
转动，两个所述欠驱动食指对应的旋转基座通过所述伺服驱动模块的齿轮组和所述伺服电机驱动实现反向转动。
[0009]可选地，所述近指端旋转关节和所述远指端旋转关节的结构相同，所述近指端旋转关节包括关节部件，所述关节部件的两端分别延伸形成轴向支座，其中一侧的所述轴向支座上依次套设有屈曲复位弹簧、屈曲锁紧棘盘、屈曲锁紧气腔体、关节连接件、伸展转向
扭簧；另一侧的所述轴向支座依次套设有伸展复位弹簧、伸展锁紧棘盘、伸展锁紧气腔体、所述关节连接件、所述伸展转向扭簧，两个所述关节连接件在所述关节部件上对称设置；
[0010]所述屈曲锁紧气腔体和所述伸展锁紧气腔体均为圆环状，所述屈曲锁紧气腔体和所述伸展锁紧气腔体上分别设置有气压导管以和所述气动驱动器模块连接。
[0011]可选地，所述轴向支座上设置有限位键，所述关节连接件上设置有连接件支板，所述连接件支板朝向所述轴向支座方向设置有限位键槽，所述限位键穿过所述限位键槽与所述连接件支板卡接。
[0012]可选地，所述轴向支座和所述关节连接件上分别设置有扭簧槽，所述伸展转向扭簧卡接于对应的所述轴向支座的扭簧槽内和所述关节连接件的扭簧槽内。
[0013]可选地，所述屈曲锁紧棘盘的内壁上圆周排列有非对称放射状的屈曲棘形齿，以与所述关节部件内壁上的圆周排列的屈曲配合齿对应啮合，所述屈曲棘形齿的齿面两侧分别为倾斜面和垂直面，所述倾斜面的倾斜角度为任意锐角。
[0014]可选地，所述屈曲锁紧棘盘的内壁上还设置有限位节，以和所述关节连接件上的限位槽同轴配合。
[0015]可选地，还包括腱绳，所述腱绳连接于所述手指末端指节上的销钉、并依次经过所述远指端旋转关节的关节部件外周上的腱绳槽、绕所述手指中间指节上的销钉、所述近指端旋转关节的关节部件外周上的腱绳槽和所述近指端旋转关节的关节连接件上的销钉，最终连接于所述伺服驱动模块的腱绳伺服电机的驱动轮。
[0016]可选地，所述手指中间指节和所述手指末端指节的结构相同，所述手指中间指节包括依次连接的指节气压导管、指节刚性固定基座、软体外壳层和软体覆盖薄层，所述指节刚性固定基座、所述软体外壳层以及所述软体覆盖薄层形成封闭腔体，所述封闭腔体内设置颗粒层和无弹性滤网，所述颗粒层靠近所述指节刚性固定基座设置，所述指节气压导管连接所述气动驱动器模块和所述指节刚性固定基座上的导管孔，通过气压驱动改变所述封闭腔体内的气压。
[0017]可选地，所述颗粒层包括多个球形颗粒，所述球形颗粒的材料为刚性材料；所述无弹性滤网的网孔孔径小于所述球形颗粒的直径。
[0018]本申请实施例提供的可重构机械手，欠驱动手指转动设置在气动驱动器模块上，气动驱动器模块设置在伺服驱动模块上；欠驱动手指至少包括依次连接的近指端旋转关节、手指中间指节、远指端旋转关节和手指末端指节，气动驱动器模块和近指端旋转关节连接；近指端旋转关节和远指端旋转关节分别连通气动驱动器模块，气动驱动器模块提供的正向气压，能调节近指端旋转关节和远指端旋转关节在任意方向的转动刚度，进而实现近指端旋转关节和远指端旋转关节双向、独立的旋转刚度调节。这样一来，就实现独立控制手指旋转关节的屈曲方向和伸展方向的转动刚度。通过设置手指关节间不同的刚度组合，机械抓手可以表现出多样的抓取方式。与现有技术相比，本实施例提供的机械手通过调节远指端旋转关节和近指端旋转关节的旋转刚度，以实现欠驱动方式抓取或者解耦单独控制各旋转关节的位置，使机械手同时具备欠驱动自适应能力和全驱动的操纵性可以应对多样的通用服务场景任务。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0020]图1是本实施例提供的可重构机械手结构示意图；
[0021]图2是本实施例提供的可重构机械手的欠驱动手指结构示意图；
[0022]图3是本实施例提供的可重构机械手的近指端旋转关节爆炸图；
[0023]图4是本实施例提供的可重构机械手的近指端旋转关节侧视图；
[0024]图5是图4中G
‑
G剖面图；
[0025]图6是本实施例提供的可重构机械手的手指中端指节爆炸图。
[0026]图标：1
‑
欠驱动拇指；2
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第一食指；3
‑
第二食指；4
‑
气动驱动器模块；41
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可重构机械手，其特征在于，包括：伺服驱动模块和与所述伺服驱动模块连接的气动驱动器模块，以及设置在所述气动驱动器模块上的欠驱动手指，所述欠驱动手指和所述气动驱动器模块转动连接；其中，所述欠驱动手指至少包括依次连接的近指端旋转关节、手指中间指节、远指端旋转关节和手指末端指节，所述气动驱动器模块和所述近指端旋转关节连接；所述近指端旋转关节和所述远指端旋转关节分别连通所述气动驱动器模块，以通过所述气动驱动器模块提供正向气压调节所述近指端旋转关节和所述远指端旋转关节在任意方向的转动刚度。2.根据权利要求1所述的可重构机械手，其特征在于，所述欠驱动手指包括三个，所述气动驱动器模块包括用于对应安装三个所述欠驱动手指的旋转基座；三个所述旋转基座分别连接所述伺服驱动模块的伺服电机；三个所述欠驱动手指包括一个欠驱动拇指和两个欠驱动食指，所述欠驱动拇指对应的旋转基座可在水平面内360
°
转动，两个所述欠驱动食指对应的旋转基座通过所述伺服驱动模块的齿轮组和所述伺服电机驱动实现反向转动。3.根据权利要求1或2所述的可重构机械手，其特征在于，所述近指端旋转关节和所述远指端旋转关节的结构相同，所述近指端旋转关节包括关节部件，所述关节部件的两端分别延伸形成轴向支座，其中一侧的所述轴向支座上依次套设有屈曲复位弹簧、屈曲锁紧棘盘、屈曲锁紧气腔体、关节连接件、伸展转向扭簧；另一侧的所述轴向支座依次套设有伸展复位弹簧、伸展锁紧棘盘、伸展锁紧气腔体、所述关节连接件、所述伸展转向扭簧，两个所述关节连接件在所述关节部件上对称设置；所述屈曲锁紧气腔体和所述伸展锁紧气腔体均为圆环状，所述屈曲锁紧气腔体和所述伸展锁紧气腔体上分别设置有气压导管以和所述气动驱动器模块连接。4.根据权利要求3所述的可重构机械手，其特征在于，所述轴向支座上设置有限位键，所述关节连接件上设置有连接件支板，所述连接件...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐青松，王贤枥，
申请(专利权)人：澳门大学，
类型：发明
国别省市：