一种腱式欠驱动自适应多指手装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN103101055A*(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103101055103101055A(43)申请公布日2013.05.15(21)申请号201310063624.3(22)申请日2013.02.28(71)申请人何广平地址100191北京市北京市石景山区晋元庄路5号机电学院申请人陆震(72)发明人何广平孙恺刘菲狄杰建彭泽陆震(51)Int.Cl.B25J15/00(2006.01)权权利要求书1页利要求书1页说明书3页说明书3页附图4页附图4页(54)发明名称一种腱式欠驱动自适应多指手装置(57)摘要腱式欠驱动自适应多指手装置，属于拟人机器人技术领域。本发明食指（2）、中指（3）、无名指（4）的驱动机构相同，尺寸不同；拇指（1）的驱动原理与各指相同，设计了能模拟人手拇指运动的机构；腱（37）固定于各指末指节，通过指节上滑轮导向（32）；各指关节安装有左右两个扭转弹簧；各指的一端固定连接于掌部（6）；掌部设有腱槽和导向滑轮（7），将腱导向到手臂的驱动单元中；每个指节上装有橡胶片（5）。本发明驱动器少，每个手指只需要一个电机驱动，结构简单，控制难度低，可实现对物体的自适应包络抓取。CN103101055ACN1035ACN103101055A权利要求书1/1页1.一种腱式欠驱动自适应多指手装置，其特征在于：其包括腱（37）、拇指（1）、食指（2）、中指（3）、无名指（4）和掌部（6），每一指的端部（11）与掌部（6）固连，所述每个手指都包括三个依次铰接在一起的指节，形成一体；所述每个铰接处安装有扭转弹簧，形成弹性铰接；所述食指（2）、中指（3）和无名指（4）指节的转轴轴线相互平行；所述拇指（1）的末指节关节和中指节关节转轴轴向相互平行，近指节关节转轴轴线成135°；所述腱固定于各指末指节，通过各指节处的滑轮（32）导向到掌部（6）的导向槽或导向滑轮；所述掌部设有导向腱槽和导向滑轮，将腱导向到手臂的驱动单元中，手臂中的电机通过伞齿轮组传动，实现拉动腱和释放腱的运动。2.根据权利要求1所述的一种腱式欠驱动自适应多指手装置，其特征在于：所述各指节处的传动装置为滑轮（32）和腱（37），构成手指的欠驱动机构。3.根据权利要求1所述的一种腱式欠驱动自适应多指手装置，其特征在于：所述各指节处的连接为弹性铰接；所述各指节由左右侧板、左右关节轴和弹簧组成，指节侧板安装于关节轴伸出板上，通过螺钉（12）连接，关节轴通过轴承与相邻指节连接，形成铰接；所述弹性铰接，指节与相邻指节间加工有扭转弹簧槽，将扭转弹簧安装于关节轴和弹簧槽上，扭转弹簧具有初始转矩，使手指出于常开状态。4.根据权利要求1所述的一种腱式欠驱动自适应多指手装置，其特征在于：扭转弹簧的刚度从近指节关节到末指关节依次增大。5.根据权利要求1所述的一种腱式欠驱动自适应多指手装置，其特征在于：所述食指（2）、中指（3）和无名指（4）的各指节处滑轮（32）在关节轴中间安装，关节轴伸出板上也安装滑轮，在伸直状态下，手指上所有滑轮中心共线。2CN103101055A说明书1/3页一种腱式欠驱动自适应多指手装置技术领域[0001]本发明涉及一种机器人手，具体涉及一种模拟人手的、可用于科学研究、航空航天、残疾人假肢的多指机械手装置，属于仿生机器人领域。背景技术[0002]随着科学技术的巨大发展，机器人的应用越来越广泛，市场前景逐渐显现。机器人的末端执行机构直接影响着机器人执行任务的效果，因而对机器人末端执行机构的研究非常重要。同时由于人手的灵巧特点，使仿人机械手研究吸引了大量的研究者。仿人机械手的应用前景更加广阔，它可以作为残疾人的假肢，或进入高危地区进行较复杂的作业，或代替人类进行工业生产等等。虽然目前已经研究出各种仿人灵巧手模型，但其存在做多的缺点，使其不能达到实际应用的阶段，缺点如下：（1）驱动器过多，每个关节都有一个驱动器驱动，使得控制过程非常复杂，并造成体积庞大，造价昂贵；（2）抓持力小，可使用范围比较小。发明内容[0003]为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种腱式欠驱动多指手，其通用性强，具有负载能力强、驱动元件少、结构简单、体积小、控制简单、抓取物体具有自适应性的装置。[0004]本发明采用如下技术方案实现。[0005]本发明包括腱、拇指、食指、中指、无名指和掌部，每一指的端部与掌部固连，所述每个手指都包括三个依次铰接在一起的指节，形成一体。[0006]所述每个铰接处安装有扭转弹簧，形成弹性铰接。[0007]所述食指、中指和无名指指节的转轴轴线相互平行。[0008]所述拇指的末指节关节和中指节关节转轴轴向相互平行，近指节关节转轴轴线成135°。[0009]所述腱固定于各指末指节，通过各指节处的滑轮导向到掌