本发明专利技术属于机械手指相关技术领域，并公开了一种高拟人化的机械灵巧手手指协同侧摆装置。该装置包括食指、中指、无名指、小拇指、食指侧摆模块和三指协同侧摆模块，食指侧摆模块用于驱动食指进行侧摆，三指协同侧摆模块用于驱动中指、无名指和小拇指协同侧摆；三指协同侧摆模块包括三指驱动单元，三指传动单元和三指执行单元，三指驱动单元产生驱动力，通过三指传动单元传递给三指执行单元，三指执行单元包括中指转轴、无名指转轴和小拇指转轴，三指传动单元通过不同的传动比将驱动力分别传递给中指转轴、无名指转轴和小拇指转轴，以此实现中指、无名指和小拇指不同侧摆角度的协同运动。通过本发明专利技术，解决机械手指的多个手指的侧摆和抓握的问题。摆和抓握的问题。摆和抓握的问题。
【技术实现步骤摘要】
一种高拟人化的机械灵巧手手指协同侧摆装置
[0001]本专利技术属于机械手指相关
，更具体地，涉及一种高拟人化的机械灵巧手手指协同侧摆装置。
技术介绍
[0002]侧摆动作，也称侧展/内收动作，作为人手的一种运动方式，主要起到比划手势与辅助抓握夹持的功能。近年来，多指灵巧手的发展取得了长足进步，涌现出众多设计各异的机械灵巧手。然而大部分机械手都将研究重心置于五指弯曲运动与拇指的侧展内收上，对于四指侧摆运动的相关装置涉及较少。在投入商用的机械灵巧手中，如意大利的SSSA Myhand、德国的Vincent Hand和Michelangelo Hand等，均未集成四指侧摆装置。事实上，研究表明四指侧摆运动在完成日常生活中的基本手势与异形物体(如球或剪刀等)的稳定抓取中发挥着重要作用，然而现有的具有侧展功能的灵巧手，如英国的Shadow Hand和中德联合研制的DLR
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HIT Hand，大多为每个手指单独配备侧摆装置，这样不但使机械手重量较大、成本较高，而且增大了控制难度。实际上四指的侧摆运动存在一定的协同关系，因此由此出发设计一种符合人手实际侧摆的运动特点，并尽可能简化控制难度的高拟人化的机械灵巧手手指协同侧摆装置是具有实际意义与应用价值的。
[0003]在中国专利技术专利说明书CN104382674B中涉及的一种欠驱动机械灵巧手，采用腱传动的驱动方式，采用两个电机协同驱动四个手指以及其多个自由度，两个电机控制拇指的四个自由度。但其不足之处在于没有设计食指、中指、无名指、小拇指四指的侧摆运动装置，使其在比划常用手势与复杂抓取运动存在困难。
技术实现思路
[0004]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种高拟人化的机械灵巧手手指协同侧摆装置，解决机械手指的多个手指的侧摆和抓握的问题。
[0005]为实现上述目的，按照本专利技术，提供了一种高拟人化的机械灵巧手手指协同侧摆装置，该装置包括食指、中指、无名指、小拇指、食指侧摆模块和三指协同侧摆模块，其中，所述食指侧摆模块用于驱动所述食指进行侧摆，所述三指协同侧摆模块用于驱动所述中指、无名指和小拇指协同侧摆；
[0006]所述三指协同侧摆模块包括三指驱动单元，三指传动单元和三指执行单元，所述三指驱动单元与所述三指传动单元相连，三指传动单元与三指执行单元相连，所述三指驱动单元产生驱动力，通过所述三指传动单元传递给所述三指执行单元，所述三指执行单元包括中指转轴、无名指转轴和小拇指转轴，所述三指传动单元通过不同的传动比将驱动力分别传递给所述中指转轴、无名指转轴和小拇指转轴，以此实现所述中指、无名指和小拇指不同侧摆角度的协同运动。
[0007]进一步优选地，所述食指侧摆模块包括食指侧摆电机、食指蜗轮、食指蜗杆和食指转轴，所述侧摆电机转动通过所述食指蜗轮和食指蜗杆将转动传递给所述食指转轴，该食
指转轴转动带动所述食指侧摆。
[0008]进一步优选地，所述三指传动单元包括三指蜗轮传动机构、中指齿轮、无名指小齿轮、无名指大齿轮、小拇指齿轮、第一惰轮组和第二惰轮组；
[0009]所述三指驱动单元转动，通过所述三指蜗轮传动机构和第一惰轮组将动力传递至所述中指齿轮和无名指小齿轮，所述中指齿轮将动力传递至所述中指转轴带动所述中指转动；所述无名指小齿轮将动力转递至所述无名指转轴与无名指大齿轮，所述无名指转轴带动所述无名指侧摆；所述无名指大齿轮通过所述第二惰轮组将动力传递至小拇指齿轮和小拇指转轴，该小拇指转轴带动小拇指侧摆。
[0010]进一步优选地，所述三指蜗轮传动机构包括三指侧摆蜗轮、三指侧摆蜗杆和蜗轮传动齿轮，所述三指侧摆蜗轮与三指驱动单元连接，所述三指侧摆蜗杆同时与所述三指侧摆蜗轮和蜗轮传动齿轮连接，所述蜗轮传动齿轮与所述惰轮组连接。
[0011]进一步优选地，所述第一惰轮组包括惰轮一、惰轮二和惰轮三，所述惰轮一与所述中指齿轮啮合，惰轮一、惰轮二和惰轮三依次啮合，所述惰轮三与无名指小齿轮啮合；所述第二惰轮组包括惰轮四、惰轮五和惰轮六，所述惰轮四与所述无名指大齿轮啮合，惰轮四、惰轮五和惰轮六依次啮合，所述惰轮六与所述小拇指齿轮啮合。
[0012]进一步优选地，所述中指转轴、无名指转轴和小拇指转轴上均设置有扭簧，当所述中指、无名指和小指之间夹持物体时，所述扭簧提供夹持力。
[0013]进一步优选地，所述装置还包括手背板，该手背板与所述食指、中指、无名指和小拇指同时连接，所述食指转轴、中指转轴、无名指转轴和小拇指转轴均穿过该手背板分别与食指、中指、无名指和小拇指连接。
[0014]进一步优选地，所述装置还包括齿轮安装板，该齿轮安装板与所述手背板相对设置，所述食指侧摆电机和三指驱动单元设置在该齿轮安装板的下方，所述中指齿轮、第一惰轮组设置在所述齿轮安装板的外侧，所述三指侧摆蜗轮、三指侧摆蜗杆、蜗轮传动齿轮、无名指小齿轮、无名指大齿轮、小拇指齿轮、第二惰轮组设置在所述齿轮安装板的内侧。
[0015]进一步优选地，所述扭簧通过设置在所述手背板上的扭簧固定座限位，扭簧固定座和手背板之间设置有石墨止推垫片。
[0016]进一步优选地，所述食指转轴、中指转轴和无名指转轴均通过轴承与所述齿轮安装板连接，在各个转轴的顶端均设置有卡簧，用于对各个转轴的前后运动进行限位，所述卡簧和齿轮安装板之间设置有铁氟龙止推垫片。
[0017]总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，具备下列有益效果：
[0018]1.本专利技术中模拟人手指侧摆运动时，结合实际人体手指运动的规律，将手指的侧摆分为食指的侧摆和剩余三指的侧摆，食指的侧摆单独控制，其余三指的侧摆通过三指协同侧摆模块控制，三指连动侧摆，各个手指之间不同的侧摆角度通过传动单元中的齿轮比进行调节，还原实际人手的侧摆运动及其功能，具有良好的可控性与可靠性；
[0019]2.本专利技术提供的高拟人化的机械灵巧手手指协同侧摆装置在三指的指根处分别安装了扭簧，使得四指的侧摆运动既有一定的缓冲效果，也可以自如地控制夹持力，同时还原出人手的实际运动形态；
[0020]3.本专利技术提供的高拟人化的机械灵巧手手指协同侧摆装置能够使侧摆功能具有
单向稳定性，即在侧摆过程中，由于蜗轮蜗杆传动副的自锁性能，在其工作范围内，食指与齿轮组不会因为夹持物体的大小形态或材质而发生反向松动，从而达到单向且稳定的夹持功能。.
附图说明
[0021]图1是按照本专利技术得优选实施例所构建的高拟人化的机械灵巧手手指协同侧摆装置的结构示意图；
[0022]图2是按照本专利技术得优选实施例所构建的高拟人化的机械灵巧手手指协同侧摆装置正视图；
[0023]图3是按照本专利技术得优选实施例所构建的图2的A
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A剖视图和局部放大图；
[0024]图4是按照本专利技术得优选实施例所构建的高拟人化的机械灵巧手手指协同侧摆装置俯视图；
[0025]图5是按照本专利技术得优选实施例所构建的图2中齿轮组安装板正视图与斜二侧视图，本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种高拟人化的机械灵巧手手指协同侧摆装置，其特征在于，该装置包括食指(3)、中指(4)、无名指(5)、小拇指(6)、食指侧摆模块和三指协同侧摆模块，其中，所述食指侧摆模块用于驱动所述食指(3)进行侧摆，所述三指协同侧摆模块用于驱动所述中指(4)、无名指(5)和小拇指(6)协同侧摆；所述三指协同侧摆模块包括三指驱动单元，三指传动单元和三指执行单元，所述三指驱动单元与所述三指传动单元相连，三指传动单元与三指执行单元相连，所述三指驱动单元产生驱动力，通过所述三指传动单元传递给所述三指执行单元，所述三指执行单元包括中指转轴(43)、无名指转轴(53)和小拇指转轴(63)，所述三指传动单元通过不同的传动比将驱动力分别传递给所述中指转轴(43)、无名指转轴(53)和小拇指转轴(63)，以此实现所述中指、无名指和小拇指不同侧摆角度的协同运动。2.如权利要求1所述的一种高拟人化的机械灵巧手手指协同侧摆装置，其特征在于，所述食指侧摆模块包括食指侧摆电机(30)、食指蜗轮(33)、食指蜗杆(34)和食指转轴(32)，所述侧摆电机转动通过所述食指蜗轮(33)和食指蜗杆(34)将转动传递给所述食指转轴(32)，该食指转轴(32)转动带动所述食指侧摆。3.如权利要求1所述的一种高拟人化的机械灵巧手手指协同侧摆装置，其特征在于，所述三指传动单元包括三指蜗轮传动机构、中指齿轮(45)、无名指小齿轮(56)、无名指大齿轮(55)、小拇指齿轮(65)、第一惰轮组和第二惰轮组；所述三指驱动单元转动，通过所述三指蜗轮传动机构和第一惰轮组将动力传递至所述中指齿轮(45)和无名指小齿轮(56)，所述中指齿轮(45)将动力传递至所述中指转轴(43)带动所述中指转动；所述无名指小齿轮(56)将动力转递至所述无名指转轴(53)与无名指大齿轮(56)，所述无名指转轴(53)带动所述无名指侧摆；所述无名指大齿轮(56)通过所述第二惰轮组将动力传递至小拇指齿轮(65)和小拇指转轴(63)，该小拇指转轴(63)带动小拇指侧摆。4.如权利要求3所述的一种高拟人化的机械灵巧手手指协同侧摆装置，其特征在于，所述三指蜗轮传动机构包括三指侧摆蜗轮(72)、三指侧摆蜗杆(71)和蜗轮传动齿轮(73)，所述三指侧摆蜗轮(72)与三指驱动单元连接，所述三指侧摆蜗轮(72)同时与所述三指侧摆蜗杆(...
【专利技术属性】
技术研发人员：熊蔡华，黄智毅，蔡俊杰，褚岱，张博宁，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：
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