一种多自由度欠驱动机械手.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102528815A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102528815A(43)申请公布日2012.07.04(21)申请号201210001610.4(22)申请日2012.01.05(71)申请人上海大学地址200444上海市宝山区上大路99号(72)发明人吕海峰何斌曹进涛何小林王延刚宋伟徐新虎(74)专利代理机构上海上大专利事务所(普通合伙)31205代理人何文欣(51)Int.Cl.B25J15/10(2006.01)权利要求书权利要求书1页1页说明书说明书33页页附图附图33页(54)发明名称一种多自由度欠驱动机械手(57)摘要本发明涉及一种多自由度欠驱动机械手，它包括手掌、拇指、中指、食指、无名指、小指、导绳轮、簧片、驱动腱等。拇指、食指、中指、无名指、小指等都包括3个指节，各个指节通过簧片连接，簧片通过螺钉与垫块一起固定在各个指节的背面。各指节由一个电机驱动，通过腱及导绳轮带动各指节弯曲。该发明具有高度拟人化、自适应性强、重量轻、体积小、结构紧凑、驱动元件少、自由度多、控制容易、加工简单等优点。CN10258ACN102528815A权利要求书1/1页1.一种多自由度欠驱动机械手，包括手掌（37）、拇指（44）、食指（45）、中指（46）、无名指（47）、小指（48）、导绳轮(2，3，4，5，7，9，10，11，12，14，30，31，32，34，36)、驱动腱（1,6,8,11,29），其特征在于：所述食指（45）、中指（46）、无名指（47）、小指（48）通过轴（16）与手掌（37）铰接，可绕轴（16）转动；每个手指由3个指节构成，拇指（44）包括近拇指节（39）、中拇指节（40）、远拇指节（41），食指（45）包括近食指节（15）、中食指节（18）、远食指节（21），中指（46）包括近中指节（19）、中中指节（20）、远中指节（22），无名指（47）包括近无名指节（26）、中无名指节（25）、远无名指节（23），小指（48）包括近小指节（28）、中小指节（27）、远小指节（24），每个手指的各个指节之间通过一细长簧片连接，簧片通过螺钉固定；腱A（1）与电机输出轴相连，并穿过第1、第15导绳轮（2,36）与第2导绳轮（3）固接，腱C（8）一端与第2导绳轮（3）固接，另一端绕过第7导绳轮（10）并穿过大拇指各指节与远拇指节（41）固接，腱B（6）一端套在第2导绳轮（3）上，被分成两段，一段绕过第4、6、5导绳轮（5,9,7）与第8导绳轮（11）固接，另一段绕过第3、14导绳轮（4,34）与第13导绳轮（32）固接，腱D、E（11，29）套在第7、13导绳轮（11,32）上经第9、10、11、12导绳轮（12,14,30,31）穿过各指节并与远指节固接，大拇指基座与手掌立柱（38）固接。2根据权利要求1所述的多自由度欠驱动机械手，其特征在于：所述手掌内部各导绳轮的布局是基于驱动拇指的力要比较大，在不计较摩擦的情况下，腱C（8）上的力等于电机驱动力，腱B（6）上的力为驱动力的一半，腱D、E（11,29）上的力为腱B（6）上的一半。3.根据权利要求1所述的多自由度欠驱动机械手，其特征在于：所述第1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15导绳轮(2，3，4，5，7，9，10，11，12，14，30，31，32，34，36)中间外部开有小槽，能够使腱更好地与导绳轮连接。4.根据权利要求1所述的多自由度欠驱动机械手，其特征在于：所述手掌（37）形状为一个无盖中空的盒子，手掌底部开有滑槽（13，33,36）以便第8、13、2导绳轮（11,32,3），滑槽行程在20-35mm之间，与人手指节长度相仿，在其间滑动改变行程从而带动各个指节运动。5.根据权利要求1所述的多自由度欠驱动机械手，其特征在于：所述腱D、E（11、29）不通过各关节的旋转中心，腱D、E（11、29）的张力对各关节产生力矩，驱动各指节向安装有腱D、E（11、29）的一侧弯曲。6.根据权利要求1所述的多自由度欠驱动机械手，其特征在于：所述簧片（43,44）为一细长薄片，所述腱A、B、C、D、E（1，6，8，17，29）为钢丝或绳索。7.据权利要求1所述的多自由度欠驱动机械手，其特征在于：各个簧片是在每个指节上放置一个垫块，然后通过螺钉将垫块固定至簧片上，垫块能够紧固簧片、增加强度。8.据权利要求1所述的多自由度欠驱动机械手，其特征在于：除第8、13、2导绳轮（11,32,3）能够在各自滑槽内移动，导绳轮通过铆钉与手掌固接，各腱在手掌外部依次穿过近指节、中指节和远指节的端部小孔并最终与远指节固接。9.根据权利要求1所述的多自由度欠驱动机械手，其特征在于：所述各个指节（15,18,19