机器人拟人手欠驱动多指装置制造方法及图纸

机器人拟人手欠驱动多指装置，属于拟人机器人技术领域。包括手掌，至少２个手指，关节轴和驱动装置，其特征在于：该装置还包括至少１个簧件，簧件套接于关节轴上，每个手指并排套接在关节轴上，簧件与手指配套使用，配有簧件的手指通过簧件与关节轴连接，所述簧件的两端分别连接在关节轴与对应手指上，其余的手指与关节轴固连；所述关节轴设置在手掌上，该关节轴的输入端与驱动装置的输出轴相连接。该装置可以作为机器人拟人手的手指根部关节，以较少的电机驱动器实现机器人拟人手抓取物体时多个手指的转动，自适应于不同形状和尺寸的物体，同时产生不同的抓取力，装置结构紧凑、简单、可靠、美观、易于封闭防尘，仅需较低的控制系统要求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于拟人机器人
，特别涉及一种机器人拟人手欠驱动多指装置结构设计。
技术介绍
与人类似，拟人机器人的多数功能要通过手部操作来实现，因而手部结构是拟人机器人的重要组成部分，其设计是拟人机器人的关键技术之一。为了增加手部的拟人化，手部要设计较多的关节自由度，然而，为了减轻拟人机器人手部的控制难度，以及减小手部的体积、重量，需要减少驱动器数目，这两者有一定的矛盾，另外，为了更好地抓取物体，还需要手指在抓取物体时具有一定的自适应性。设计欠驱动多指装置能够更好的实现以较少的驱动器驱动较多的关节自由度，同时兼顾具有抓取不同形状、尺寸物体的自适应性。另外，机器人拟人手还需要有较强的拟人特点，即外观应接近人手，这样就要求，机器人拟人手应具有多个手指。因而设计机器人拟人手欠驱动多指装置具有非常重要意义。已有的一种欠驱动机械手指装置，如美国专利技术专利US5762390，包括第一指节、第二指节、第三指节、电机、带轮传动机构、丝杠传动机构、底座、连杆机构、弹簧。第一指节、第二指节、第三指节与底座串连绞接在一起，并且两两之间设有弹簧和连杆相连，形成3个四连杆机构，电机、带轮传动机构、丝杠传动机构相串连设置在底座里。该装置由自身携带的电机驱动，由带轮传动机构、丝杠传动机构将电机的转动转化为连杆机构的运动。其工作原理为：电机转动，通过带轮传动机构和丝杠传动机构的运动，推动第一个四连杆机构运动，从而推动第一、二、三指节同时转动。当第一指节接触到物体时，第一指节不再转动，电机继续转动，推动第一、二2个四连杆机构运动，从而推动第二、三指节继续转动。当第二指节也接触到物体，第二指节不再转动，电机继续转动，推动第一、二、三3个四连杆机构运动，从而推动第三指节继续转动，直到第三指节也接触物体为止。已有的一种欠驱动机械手指装置，如中国专利技术专利CN02103731.0，包括第一指节、主动板、第二指节、欠驱动关节。外力使主动板绕欠驱动关节轴转动，由多级齿轮增速机构实现第二指节大幅度转动后扣紧物体。已有的一种欠驱动机械手指装置，如中国专利技术专利CN02153489.6，包括第一指节、欠驱动关节和第二指节。该欠驱动关节含有一个带齿条的主动滑块、齿轮轴等。外力使主动滑板在第一指节中滑动，由齿条齿轮机构实现第二指节的大幅度转动后扣紧物体。上述欠驱动装置的不足之处为：这些装置均考虑的是如何利用较少驱动器实现驱动单个手指上的较多关节自由度的欠驱动功能，而未能考虑如何利用较少驱动器实现驱动多个手指的欠驱动功能。因而这些装置比较适合用于一个手指上的多个关节，而不适合用于手掌与多个手指的根部关节。已有的一种机器人拟人多指手装置，如中国专利技术专利CN02153490.X，包括手掌、拇指、-->食指、中指、无名指、小指、拇指根部关节、四指根部关节。食指、中指、无名指和小指分别套接在同一个四指根部关节上与手掌相连。其四指根部关节包括电机、减速器、传动机构、关节轴、食指片簧、中指片簧、无名指片簧、小指片簧。关节轴套设于手掌与食指、中指、无名指、小指的根部指节之间，电机、减速器和传动机构设置在手掌中，食指片簧、中指片簧、无名指片簧、小指片簧的一端分别与关节轴固接，其另一端分别插入食指、中指、无名指和小指的根部指节。该装置由与轴固接的拨块和一端固接于拨块一端悬空的片簧组成，其不足之处为：该片簧必须插入各手指根部指节较长距离，以满足当该关节转动使手指接触物体，继续转动电机使片簧弯曲后，片簧悬空一端不至于脱离手指根部，各手指根部必须中空且较厚，从而有较大的空间满足片簧的弯曲。因而该装置不利于手指根部内存放手指关节驱动电机或其他部件，也不利于根部关节的封闭防尘和美观。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对已有技术的不足之处，提供一种机器人拟人手欠驱动多指装置，该装置可以作为机器人拟人手的手指根部关节，用于以较少的驱动装置实现机器人拟人手抓取物体时多个手指(如食指、中指、无名指、小指)的转动，自适应于不同形状和尺寸的物体，同时产生不同的抓取力。本专利技术的另一目的是使该装置结构紧凑、简单、可靠，仅需较低的控制系统要求，不过多占用各手指内部空间，也有利于将关节封装起来防尘且美观。本专利技术的技术方案如下：本专利技术设计的机器人拟人手欠驱动多指装置，包括手掌，至少2个手指，关节轴和驱动装置，其特征在于：该装置还包括至少1个簧件，簧件套接于关节轴上，每个手指并排套接在关节轴上，簧件与手指配套使用，配有簧件的手指通过簧件与关节轴连接，所述簧件的两端分别连接在关节轴与对应手指上，其余的手指与关节轴固连；所述关节轴设置在手掌上，该关节轴的输入端与驱动装置的输出轴相连接；所说的簧件采用扭簧、皮筋或带弹力的绳索。本专利技术所述簧件的个数与手指的个数一一对应。本专利技术所述的手指由多个指节、关节部件组成。本专利技术所述的手掌为中空结构，所述的驱动装置放置于手掌中；所述驱动装置采用电机，电机输出轴通过传动机构与关节轴连接。所述的传动机构可以采用齿轮传动、腱络传动、带轮传动、链轮传动、连杆传动、蜗轮蜗杆传动或齿轮齿条传动。本专利技术所述的驱动装置设置在手掌的外部；所述驱动装置采用电机，电机输出轴通过减速器直接与关节轴连接。本专利技术所述驱动装置的输出轴上设有编码器或测速发电机，以实现速度、位置的闭环反馈控制。本专利技术所述的手指可采用滑动轴承或滚动轴承套接于关节轴上。本专利技术与现有技术相比，具有以下优点及突出性效果：本专利技术提供的机器人拟人手欠驱-->动多指装置以单个的驱动器实现机器人拟人手抓取物体时多个手指(如食指、中指、无名指、小指)的转动，自适应于不同形状和尺寸的物体，同时产生不同的抓取力；该装置可以作为机器人拟人手的手指根部关节，装置结构的主要部件均围绕关节轴设置，结构紧凑、简单、可靠、美观、易于封闭防尘，仅需较低的控制系统要求。附图说明图1是本专利技术提供的机器人拟人手欠驱动多指装置的一种实施例的正面外观图(图2的A-A剖面图)。图2是图1的侧面外观图。图3是本专利技术提供的机器人拟人手欠驱动多指装置抓取圆柱物体时的示意图。图4是本专利技术提供的机器人拟人手欠驱动多指装置抓取圆锥物体时的示意图。图5是本专利技术提供的机器人拟人手欠驱动多指装置的另一种实施例的正面外观图。图6是本专利技术提供的机器人拟人手欠驱动多指装置的又一种实施例的正面外观图。在图1至图6中：1-手掌，11-手掌骨架，12-手掌支撑板，13-齿轮箱盖板，14-第一滑动轴承；2-手指，21-食指， 22-中指，23-无名指，24-小指；3-多指欠驱动关节，31-编码器，32-电机，33-减速器，34-小齿轮，35-紧定螺钉，36-关节轴，371-簧件，372-圆锥销钉38-电位器，39-套筒，310-第二滑动轴承，311-轴档；4-拇指；5-所抓持的物体；具体实施方式下面结合附图对本专利技术的原理、具体实施方式做详细描述：图1是本专利技术提供的机器人拟人手欠驱动多指装置的一个实施例的结构示意图。主要包括手掌1、电机32、关节轴36、4个手指(食指21、中指22、无名指23、小指24)和4个簧件371，簧件的个数与手指的个数一一对应。簧件采用扭簧，也可采用皮筋或带弹力绳索。扭簧套接于关节轴36上，扭簧的一端连接在关节轴36上，另一端连接在所对应的手指上；4个手指并排套接在关节轴36上；4本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种机器人拟人手欠驱动多指装置，包括手掌、至少２个手指、关节轴和驱动装置，其特征在于：该装置还包括至少１个簧件，簧件套接于关节轴上，每个手指并排套接在关节轴上，簧件与手指配套使用，配有簧件的手指通过簧件与关节轴连接，所述簧件的两端分别连接在关节轴与对应手指上，其余的手指与关节轴固连；所述关节轴设置在手掌上，该关节轴的输入端与驱动装置的输出轴相连接；所述的簧件采用扭簧、皮筋或带弹力绳索。

【技术特征摘要】
1.一种机器人拟人手欠驱动多指装置，包括手掌、至少2个手指、关节轴和驱动装置，其特征在于：该装置还包括至少1个簧件，簧件套接于关节轴上，每个手指并排套接在关节轴上，簧件与手指配套使用，配有簧件的手指通过簧件与关节轴连接，所述簧件的两端分别连接在关节轴与对应手指上，其余的手指与关节轴固连；所述关节轴设置在手掌上，该关节轴的输入端与驱动装置的输出轴相连接；所述的簧件采用扭簧、皮筋或带弹力绳索。2.如权利要求1所述的机器人拟人手欠驱动多指装置，其特征在于：所述簧件的个数与手指的个数一一对应。3.如权利要求1或2所述的机器人拟人手欠驱动多指装置，其特征在于：所述的手指由多个指节、关节部件组成。4.如权利要求3所述的机器人拟人手欠驱动多指装置，其特征在于：所述的手掌为中空结构，所述的驱动装置放置于手掌中。5.如权利要求3所...

【专利技术属性】
技术研发人员：张文增，田磊，陈强，都东，孙振国，徐济民，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]