CN107891438B - 一种驱动内置式多指灵巧手 - Google Patents
一种驱动内置式多指灵巧手 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107891438B CN107891438B CN201711426385.8A CN201711426385A CN107891438B CN 107891438 B CN107891438 B CN 107891438B CN 201711426385 A CN201711426385 A CN 201711426385A CN 107891438 B CN107891438 B CN 107891438B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- joint
- knuckle
- thumb
- finger
- metacarpophalangeal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 210000003811 finger Anatomy 0.000 claims abstract description 146
- 210000003813 thumb Anatomy 0.000 claims abstract description 121
- 210000004932 little finger Anatomy 0.000 claims abstract description 63
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims abstract description 29
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 21
- 210000000811 metacarpophalangeal joint Anatomy 0.000 claims description 86
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 9
- 210000000707 wrist Anatomy 0.000 claims description 6
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 claims description 3
- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims description 3
- 210000005224 forefinger Anatomy 0.000 claims 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 abstract description 2
- 210000001145 finger joint Anatomy 0.000 description 12
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 7
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 7
- 210000004247 hand Anatomy 0.000 description 4
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 3
- 210000002435 tendon Anatomy 0.000 description 3
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J15/00—Gripping heads and other end effectors
- B25J15/0009—Gripping heads and other end effectors comprising multi-articulated fingers, e.g. resembling a human hand
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J15/00—Gripping heads and other end effectors
- B25J15/02—Gripping heads and other end effectors servo-actuated
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J17/00—Joints
- B25J17/02—Wrist joints
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Robotics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Manipulator (AREA)
- Prostheses (AREA)
Abstract
本发明公开了一种驱动内置式多指灵巧手,包括手掌、大拇指、食指、中指、无名指和小拇指;所述大拇指、食指、中指、无名指和小拇指分布安装于手掌之上,本发明中的小拇指远指关节和近指关节采用平面四连杆机构耦合,四指共用两个掌指节,减少驱动器数目,有利于简化结构,同时对手的灵活性不造成较大影响。关节采用一级蜗轮蜗杆传动机构,结构简单且紧凑,具有自锁功能。长时间保持抓取工作状态,减少电能消耗。手掌、手指、关节等部件均可以模块化,增强了部件的互换性和整手的可维护性。结构紧凑,集成度高,所有的驱动器、传动机构、控制器、传感器都可以布置在灵巧手上。
Description
技术领域
本发明涉及一种灵巧手,具体是一种驱动内置式多指灵巧手。
背景技术
手是人类意识的延伸,在日常生活中具有重要的作用。机械灵巧手作为自然人手的替代,需要具有仿人手的外形和灵活操作物体的功能。随着机器人技术的进步,机械手作为机器人与外界环境相互作用的最后环节和执行部件,对其高水平作业能力的需求越来越迫切。机械灵巧手也是类人型机器人中最复杂的一部分,其难度主要在于,在有限的手部空间内不但要集成驱动、传动、传感器及电气***为一体,还要保证足够的抓握力和抓握精度。
按照自由度数目和驱动器数目的比较,现有的机械灵巧手可以分为:欠驱动、全驱动冗余驱动三大类。
欠驱动手的驱动器个数少于自由度数目,所以其内部存在耦合的自由度,即多个自由度由一个驱动器来驱动。常见的耦合传动方式有:腱绳和滑轮机构、连杆机构等。欠驱动手所需驱动器少,传动结构也相对简单,制造成本更低;但是由于存在耦合的自由度,手指各个关节不能独立控制,所以不能精确控制手指的位置和姿态。在抓取物体时,只能被动地适应被抓物体的轮廓。现在市面上的假肢手以欠驱动手居多,一般一个手指2~4个自由度,但是只配置一个驱动器。其灵活程度和自然人手有很大差距,在完成精细操作时,表现令人不满意。
全驱动手的驱动器数目等于自由度数目,每一个自由度都有一个驱动器独立驱动。因此,全驱动手的手指位姿较灵活多变,在控制得当的情况下,能实现更多精细的操作。但是全驱动手的驱动和传动机构数目往往很多,给高度集成带来了很大的困难。
冗余驱动是指驱动器数目多于自由度数目。在采用腱绳传动的灵巧手中,就可能会出现冗余驱动,因为腱绳只能传递拉力,所以一个关节的正反两个方向运动就需要两个驱动。此时采用关节处安装复位弹簧的方式可以减少冗余。对于腱绳传动的机械手,N个自由度,需要2N个驱动才能精确控制每一个关节的位置。采用复位弹簧在减少冗余的同时,也意味着不能精确控制该关节的位置。
全驱动机械手驱动、传动元件最多,结构最复杂,实现难度大,所以目前欠驱动手更加实用。在设计欠驱动机械灵巧手时,应着重考虑哪些自由度耦合在一起不会对整手的灵活性造成较大的不利影响、以及如何采用更简单的传动方案来简化每一个关节的结构。
发明内容
本发明的目的在于提供一种驱动内置式多指灵巧手,以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
一种驱动内置式多指灵巧手,包括手掌、大拇指、食指、中指、无名指和小拇指;所述大拇指、食指、中指、无名指和小拇指分布安装于手掌之上,所述手掌包括手掌基体、掌盖、手腕接口、掌指关节连接块、掌指关节减速电机、掌指关节传动机构、掌指关节角位移传感器、掌指关节端盖、掌指关节蜗杆支撑架以及驱动器和控制器,手掌基体作为整手的安装基础,其中部的凹槽内安装减速电机、驱动器和控制器,手掌基体的正反两面均安装有掌盖,手腕接口通过螺钉安装在手掌下部正中央的位置,掌指关节传动机构包括掌指关节蜗杆、掌指关节蜗轮、掌指关节蜗轮轴、平键、轴承、垫圈和套筒,蜗杆套装在减速电机输出轴上,采用小过盈配合,蜗杆支撑架通过螺钉安装在手掌基体上,对蜗杆悬臂的一端进行径向支撑,掌指节连接块中开设放置蜗轮的凹槽,蜗轮正好沿宽度方向嵌入槽内,蜗轮和掌指节连接块的孔上开键槽,二者和平键一起装在掌指关节蜗轮轴上,掌指节连接块获得掌指关节蜗轮轴传递来的动力,掌指关节蜗轮轴、轴承、垫圈、套筒安装进手掌基体上的掌指关节孔内,掌指关节端盖的一个端面通过套筒顶在轴承外圈的端面从而使轴承得以轴向定位,端盖又通过螺钉紧固在手掌基体的掌指关节孔端面上,所述掌指关节角位移传感器是一个磁性编码器,由磁体和编码器芯片组成,为了将磁体安装到掌指关节蜗轮轴上,还包括一个塑料做的磁体转接筒,磁体通过磁体转接筒固定安装在掌指关节蜗轮轴轴端,编码器芯片安装在掌指关节端盖上,掌指关节转动时,磁体相对编码器芯片就会出现相同的转角位移,大拇指掌指关节减速电机安装于手掌基体左下侧的凹槽内,该关节轴线沿着竖直方向,实现了大拇指绕手掌的左右摆动。其余四指的两个掌指关节的驱动用减速电机安装在手掌中部的凹槽内,该关节轴线沿着水平方向,实现其余四指向手心方向的弯曲。
作为本发明进一步的方案:大拇指由大拇指掌指节、大拇指近指节、大拇指远指节三大部分构成,形成两个关节,分别为大拇指近指关节和大拇指远指关节,具有两个独立的自由度,当大拇指摆动到和手掌基体平面重合时,大拇指掌指节会嵌入到手掌基体右下侧的凹槽内,大拇指掌指节与手掌连接的一端起着掌指节连接块的作用,另一端为大拇指近指关节孔,大拇指掌指节内部的凹槽用来安装大拇指近指关节减速电机,大拇指掌指节和大拇指近指节连接处即大拇指近指关节,大拇指近指关节传动机构和掌指关节基本一样,唯一的区别是蜗轮轴和蜗轮及近指节连接块的不是采用键连接来传动,而是将大拇指近指关节蜗轮轴铣扁后使用紧定螺钉拧进蜗轮和近指节连接块的方式来传递转矩,大拇指近指节连接块另一端和大拇指近指节用螺钉连接紧固,大拇指近指节为一端封口的筒形结构,筒内用来放置安装大拇指远指关节减速电机,大拇指远指关节的传动机构和大拇指近指关节类似,近指节带封口的外端面上有两个耳朵型的凸台,凸台上开有大拇指远指关节孔;端面上还开有通孔和螺纹孔,通孔是远指关节减速电机输出轴伸出的通道,螺纹孔用来安装固定远指关节蜗杆支撑架,大拇指远指关节蜗轮和大拇指远指节连接块用螺钉连接紧固,大拇指远指节也是一端封口的筒形结构,只是在封口的一端做出了一个倾斜的坡度,大拇指远指节连接块和大拇指远指节的内壁紧贴,用螺钉紧固在一起。
作为本发明进一步的方案:所述食指包括食指掌指节、食指近指节、食指远指节三大部分,共有两个关节,分别为食指近指关节和食指远指关节,具有两个独立自由度,这两个关节的轴线均和掌指关节轴线平行,三个指节都是一端封口的筒形结构,食指远指节和大拇指远指节一样,在封口的一端做出了一个倾斜的坡度,食指近指关节和食指远指关节的结构相同,都与大拇指远指关节类似,食指掌指节和食指近指节的筒内分别放置安装食指近指关节减速电机和食指远指关节减速电机,食指掌指节与掌指节连接块(食指和中指共用)上端通过螺钉连接紧固,食指近指节和食指近指节连接块上端通过螺钉连接紧固,食指远指节和食指远指节连接块上端通过螺钉连接紧固。
作为本发明进一步的方案:所述小拇指包括小拇指掌指节、小拇指近指节、小拇指远指节三大部分,共两个关节,分别是小拇指近指关节和小拇指远指关节,小拇指近指关节的结构和其余四指的近指关节类似,但它的远指关节和其余四指不同,小拇指远指节通过一个平面四连杆机构与小拇指近指节连接在一起,小拇指掌指节是四连杆机构的机架;小拇指远指节是四连杆机构的连杆;小拇指近指节是一个连架杆,此连架杆被小拇指近指关节蜗杆和蜗轮驱动绕着小拇指近指关节蜗轮轴旋转;另一个连架杆是一个曲形杆件,两个连架杆形成交叉。小拇指三个指节也都是一端带封口的筒形,为了避让四连杆机构中的曲形杆件,小拇指近指节封口端被削去一部分,小拇指近指节和远指节的筒壁上都开出了纵向的槽,小拇指掌指节的上端面安装一个带圆孔的支撑架,圆孔作为曲形杆件和机架的铰接点,同时也作为小拇指近指关节蜗杆支撑架。
作为本发明进一步的方案:所述食指、中指、无名指的结构相同,只是长度上略有差异,中指最长,食指最短,无名指介于二者之间。
作为本发明进一步的方案:所述小拇指和无名指共用一个掌指关节,二者的掌指节下端和同一个掌指节连接块用螺钉紧固在一起。
作为本发明进一步的方案:灵巧手的各关节采用微型减速电机驱动,一级蜗轮蜗杆传动。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:1.本发明中的小拇指远指关节和近指关节采用平面四连杆机构耦合,四指共用两个掌指节,减少驱动器数目,有利于简化结构,同时对手的灵活性不造成较大影响。
2.本发明中的关节,采用一级蜗轮蜗杆传动机构,结构简单且紧凑,具有自锁功能。长时间保持抓取工作状态,减少电能消耗。
3.本发明中的手掌、手指、关节等部件均可以模块化,增强了部件的互换性和整手的可维护性。
4.本发明的结构紧凑,集成度高,所有的驱动器、传动机构、控制器、传感器都可以布置在灵巧手上。
附图说明
图1整手三维结构示意图;
图2手掌结构示意图;
图3掌指关节结构示意图;
图4大拇指结构示意图;
图5大拇指剖视图;
图6食指结构示意图;
图7食指剖视图;
图8小拇指结构示意图。
图中:1-手掌;2-大拇指;3-食指;4-中指;5-无名指;6-小拇指;
101-手掌基体;102-掌盖;103-手腕接口;104-掌指节连接块;105-掌指关节减速电机;106-掌指关节传动机构;107-掌指关节角位移传感器;108-掌指关节端盖;109-掌指关节蜗杆支撑架;110-驱动器;111-控制器;
10601-掌指关节蜗轮;10602-掌指关节蜗杆;10603-掌指关节蜗轮轴;10604-平键;10605-轴承;10606-垫圈;10607-套筒;10608-磁体转接筒;10609-大拇指掌指关节蜗杆;10610-大拇指掌指关节蜗轮轴;10611-大拇指掌指关节减速电机;
10701-磁体;10702-编码器芯片;
201-大拇指掌指节;202大拇指近指节;203-大拇指远指节;204-大拇指近指节连接块;205-大拇指掌指关节蜗轮;206-大拇指近指关节蜗轮;207-大拇指近指关节蜗杆;208-大拇指近指关节蜗轮轴;209-大拇指远指关节蜗轮轴;210-大拇指近指关节减速电机;211-大拇指远指关节减速电机;212-大拇指远指关节蜗杆;213-大拇指远指关节蜗轮;214-大拇指远指节连接块;215-大拇指远指关节蜗杆支撑架;216大拇指近指关节紧定螺钉;
301-食指掌指节;302-食指近指节;303-食指远指节;304-食指近指关节减速电机;305-食指近指关节蜗杆;306-食指近指关节蜗轮;307-食指近指关节蜗轮轴;308-食指近指节连接块;309-食指近指关节蜗杆支撑架;310食指远指关节蜗杆;311-食指远指关节蜗轮;312-食指远指关节蜗轮轴;313-食指远指节连接块;314-食指远指关节蜗杆支撑架;315-食指远指关节减速电机;
601-小拇指掌指节;602-小拇指近指节;603-小拇指远指节;604-小拇指近指关节蜗杆;605-小拇指近指关节蜗杆支撑架;606-小拇指近指关节蜗轮;607-小拇指近指关节蜗轮轴;608-小拇指近指节连接块;609-曲形连架杆。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-8,本发明实施例中,一种驱动内置式多指灵巧手,包括手掌1、大拇指2、食指3、中指4、无名指5、小拇指6等六大部分,手指分布安装于手掌1之上。整手共十三个关节,十二个独立的自由度。十三个关节包括三个掌指关节,十个指节间关节。十个指节间关节又分为五个近指关节和五个远指关节。每个手指都有一个近指关节和远指关节。
如图2手掌结构示意图所示,手掌1上有三个掌指关节,包括的零部件有:手掌基体101、掌盖102、手腕接口103、掌指关节连接块104、掌指关节减速电机105、掌指关节传动机构106、掌指关节角位移传感器107、掌指关节端盖108、掌指关节蜗杆支撑架109以及驱动器110、控制器111等硬件电路等。手掌基体101作为整手的安装基础,其中部的凹槽内安装减速电机105、驱动器110和控制器111等硬件电路。手掌基体1的正反两面分别安装有掌盖102。手腕接口103通过螺钉安装在手掌的下部正中央的位置。
如图2和图3掌指关节结构示意图所示,掌指关节传动机构包括掌指关节蜗杆10602、掌指关节蜗轮10601、掌指关节蜗轮轴10603、平键10604、轴承10605、垫圈10606和套筒10607。蜗杆10602套装在减速电机105输出轴上,采用小过盈配合。蜗杆支撑架109通过螺钉安装在手掌基体101上,对蜗杆10602悬臂的一端进行径向支撑。掌指节连接块104中开设放置蜗轮10601的凹槽,蜗轮10601正好沿宽度方向嵌入槽内。蜗轮10601和掌指节连接块104的孔上开键槽,二者和平键10604一起装在掌指关节蜗轮轴10603上,掌指节连接块104获得掌指关节蜗轮轴10603传递来的动力。掌指关节蜗轮轴10603、轴承10605、垫圈10606、套筒10607安装进手掌基体101上的掌指关节孔内。掌指关节端盖108的一个端面通过套筒10607顶在轴承10605外圈的端面从而使轴承得以轴向定位,端盖又通过螺钉紧固在手掌基体的掌指关节孔端面上。掌指关节角位移传感器107是一个磁性编码器,由磁体10701和编码器芯片10702组成。为了将磁体10701安装到掌指关节蜗轮轴10603上,还有一个塑料做的磁体转接筒10608。磁体10701通过磁体转接筒10608固定安装在掌指关节蜗轮轴10603轴端。编码器芯片10702安装在掌指关节端盖108上。掌指关节转动时,磁体10701相对编码器芯片10702就会出现相同的转角位移,从而获得了关节转角数据以实现关节的位置精准闭环控制。
如图2所示,大拇指掌指关节减速电机10611安装于手掌基体101左下侧的凹槽内,该关节轴线沿着竖直方向,实现了大拇指2绕手掌1的左右摆动。其余四指的两个掌指关节的驱动用减速电机105电机安装在手掌1中部的凹槽内,该关节轴线沿着水平方向,实现其余四指向手心方向的弯曲。
如图4大拇指结构示意图和图5大拇指剖视图所示,大拇指2由大拇指掌指节201、大拇指近指节202、大拇指远指节203三大部分构成,形成两个关节,分别为大拇指近指关节和大拇指远指关节,具有两个独立的自由度。当大拇指2摆动到和手掌基体101平面重合时,大拇指掌指节201会嵌入到手掌基体101右下侧的凹槽内。大拇指掌指节201与手掌连接的一端起着掌指节连接块的作用,另一端为大拇指近指关节孔。大拇指掌指节内部的凹槽用来安装大拇指近指关节减速电机210。大拇指掌指节201和大拇指近指节202连接处即大拇指近指关节。大拇指近指关节传动机构和掌指关节基本一样,唯一的区别是蜗轮轴208和蜗轮206及近指节连接块204的不是采用键连接来传动,而是将大拇指近指关节蜗轮轴208铣扁后使用紧定螺钉216拧进蜗轮和近指节连接块的方式来传递转矩。大拇指近指节连接块204另一端和大拇指近指节202用螺钉连接紧固。大拇指近指节202为一端封口的圆筒形结构,筒内用来放置安装大拇指远指关节减速电机211。大拇指远指关节的传动机构和大拇指近指关节类似。近指节202带封口的外端面上有两个耳朵型的凸台,凸台上开有大拇指远指关节孔;端面上还开有通孔和螺纹孔,通孔是远指关节减速电机211输出轴伸出的通道,螺纹孔用来安装固定远指关节蜗杆支撑架215。大拇指远指关节蜗轮213和大拇指远指节连接块214用螺钉连接紧固。大拇指远指节203也是一端封口的圆筒形结构,只是在封口的一端做出了一个倾斜的坡度。大拇指远指节连接块214和大拇指远指节203的内壁紧贴,用螺钉紧固在一起。
食指3、中指4、无名指5的结构相同,只是长度上略有差异,中指4最长,食指3最短,无名指5介于二者之间。长度差异来源于手指的掌指节、近指节长度不同。以食指3为例来说明这三个手指的结构。
如图6食指结构示意图和图7食指剖视图所示,食指3包括食指掌指节301、食指近指节302、食指远指节303三大部分,共有两个关节,分别为食指近指关节和食指远指关节,具有两个独立自由度。这两个关节的轴线均和掌指关节轴线平行。三个指节都是一端封口的圆筒形结构,食指远指节303和大拇指远指节203一样,在封口的一端做出了一个倾斜的坡度。食指近指关节和食指远指关节的结构相同,都与大拇指远指关节类似。食指掌指节301和食指近指节302的筒内分别放置安装食指近指关节减速电机304和食指远指关节减速电机315。食指掌指节301与掌指节连接块104(食指和中指共用)上端通过螺钉连接紧固,食指近指节302和食指近指节连接块308上端通过螺钉连接紧固,食指远指节303和食指远指节连接块313上端通过螺钉连接紧固。
如图1所示,小拇指6和无名指5共用一个掌指关节,二者的掌指节下端和同一个掌指节连接块用螺钉紧固在一起。
如图8小拇指结构示意图所示,小拇指6包括小拇指掌指节601、小拇指近指节602、小拇指远指节603三大部分,共两个关节,分别是小拇指近指关节和小拇指远指关节。小拇指近指关节的结构和其余四指的近指关节类似,但它的远指关节和其余四指不同。小拇指远指节603通过一个平面四连杆机构与小拇指近指节602连接在一起。小拇指掌指节601是四连杆机构的机架;小拇指远指节603是四连杆机构的连杆;小拇指近指节602是一个连架杆,此连架杆被小拇指近指关节蜗杆605和蜗轮606驱动绕着小拇指近指关节蜗轮轴607旋转;另一个连架杆是一个曲形杆件609,两个连架杆形成交叉。小拇指三个指节也都是一端带封口的圆筒形。为了避让四连杆机构中的曲形杆件609,小拇指近指节602封口端被削去一部分,小拇指近指节602和远指节603的筒壁上都开出了纵向的槽。小拇指掌指节601的上端面安装一个带圆孔的支撑架605,圆孔作为曲形杆件609和机架的铰接点,同时也作为小拇指近指关节蜗杆支撑架。
Claims (6)
1.一种驱动内置式多指灵巧手,包括手掌(1)、大拇指(2)、食指(3)、中指(4)、无名指(5)和小拇指(6),所述大拇指(2)、食指(3)、中指(4)、无名指(5)和小拇指(6)分布安装于手掌(1)之上,其特征在于,所述手掌(1)包括手掌基体(101)、掌盖(102)、手腕接口(103)、掌指节连接块(104)、掌指关节减速电机(105)、掌指关节传动机构(106)、掌指关节角位移传感器(107)、掌指关节端盖(108)、掌指关节蜗杆支撑架(109)以及驱动器(110)和控制器(111),手掌基体(101)作为整手的安装基础,其中部的凹槽内安装减速电机(105)、驱动器(110)和控制器(111),手掌基体(101)的正反两面均安装有掌盖(102),手腕接口(103)通过螺钉安装在手掌(1)的下部正中央的位置,掌指关节传动机构(106)包括掌指关节蜗杆(10602)、掌指关节蜗轮(10601)、掌指关节蜗轮轴(10603)、平键(10604)、轴承(10605)、垫圈(10606)和套筒(10607),蜗杆(10602)套装在减速电机(105)输出轴上,采用小过盈配合,蜗杆支撑架(109)通过螺钉安装在手掌基体(101)上,对蜗杆(10602)悬臂的一端进行径向支撑,掌指节连接块(104)中开设放置掌指关节蜗轮(10601)的凹槽,掌指关节蜗轮(10601)正好沿宽度方向嵌入槽内,掌指关节蜗轮(10601)和掌指节连接块(104)的孔上开键槽,二者和平键(10604)一起装在掌指关节蜗轮轴(10603)上,掌指节连接块(104)获得掌指关节蜗轮轴(10603)传递来的动力,掌指关节蜗轮轴(10603)、轴承(10605)、垫圈(10606)、套筒(10607)安装进手掌基体(101)上的掌指关节孔内,掌指关节端盖(108)的一个端面通过套筒(10607)顶在轴承(10605)外圈的端面从而使轴承得以轴向定位,端盖又通过螺钉紧固在手掌基体(101)的掌指关节孔端面上,所述掌指关节角位移传感器(107)是一个磁性编码器,由磁体(10701)和编码器芯片(10702)组成,为了将磁体(10701)安装到掌指关节蜗轮轴(10603)上,还包括一个塑料做的磁体转接筒(10608),磁体(10701)通过磁体转接筒(10608)固定安装在掌指关节蜗轮轴(10603)轴端,编码器芯片(10702)安装在掌指关节端盖(108)上,掌指关节转动时,磁体(10701)相对编码器芯片(10702)就会出现相同的转角位移,大拇指掌指关节减速电机(10611)安装于手掌基体(101)左下侧的凹槽内,大拇指掌指关节的轴线沿着竖直方向,实现了大拇指(2)绕手掌(1)的左右摆动,其余四指的两个掌指关节的驱动用减速电机(105)安装在手掌(1)中部的凹槽内,其余四指的轴线沿着水平方向,实现其余四指向手心方向的弯曲,所述小拇指(6)和无名指(5)共用一个掌指关节,二者的掌指节下端和同一个掌指节连接块用螺钉紧固在一起。
2.根据权利要求1所述的一种驱动内置式多指灵巧手,其特征在于,大拇指(2)由大拇指掌指节(201)、大拇指近指节(202)、大拇指远指节(203)三大部分构成,形成两个关节,分别为大拇指近指关节和大拇指远指关节,具有两个独立的自由度,当大拇指(2)摆动到和手掌基体(101)平面重合时,大拇指掌指节(201)会嵌入到手掌基体(101)右下侧的凹槽内,大拇指掌指节(201)与手掌连接的一端起着掌指节连接块的作用,另一端为大拇指近指关节孔,大拇指掌指节内部的凹槽用来安装大拇指近指关节减速电机(210),大拇指掌指节(201)和大拇指近指节(202)连接处即大拇指近指关节,大拇指近指关节传动机构和掌指关节基本一样,唯一的区别是蜗轮轴(208)和大拇指近指关节蜗轮(206)及近指节连接块(204)不是采用键连接来传动,而是将大拇指近指关节蜗轮轴(208)铣扁后使用紧定螺钉(216)拧进大拇指近指关节蜗轮(206)和近指节连接块(204)的方式来传递转矩,大拇指近指节连接块(204)另一端和大拇指近指节(202)用螺钉连接紧固,大拇指近指节(202)为一端封口的筒形结构,筒内用来放置安装大拇指远指关节减速电机(211),大拇指远指关节的传动机构和大拇指近指关节类似,近指节(202)带封口的外端面上有两个耳朵型的凸台,凸台上开有大拇指远指关节孔;端面上还开有通孔和螺纹孔,通孔是远指关节减速电机(211)输出轴伸出的通道,螺纹孔用来安装固定远指关节蜗杆支撑架(215),大拇指远指关节蜗轮(213)和大拇指远指节连接块(214)用螺钉连接紧固,大拇指远指节(203)也是一端封口的筒形结构,只是在封口的一端做出了一个倾斜的坡度,大拇指远指节连接块(214)和大拇指远指节(203)的内壁紧贴,用螺钉紧固在一起。
3.根据权利要求2所述的一种驱动内置式多指灵巧手,其特征在于,所述食指(3)包括食指掌指节(301)、食指近指节(302)、食指远指节(303)三大部分,共有两个关节,分别为食指近指关节和食指远指关节,具有两个独立自由度,这两个关节的轴线均和掌指关节轴线平行,三个指节都是一端封口的筒形结构,食指远指节(303)和大拇指远指节(203)一样,在封口的一端做出了一个倾斜的坡度,食指近指关节和食指远指关节的结构相同,都与大拇指远指关节类似,食指掌指节(301)和食指近指节(302)的筒内分别放置安装食指近指关节减速电机(304)和食指远指关节减速电机(315),食指掌指节(301)与掌指节连接块(104)上端通过螺钉连接紧固,食指近指节(302)和食指近指节连接块(308)上端通过螺钉连接紧固,食指远指节(303)和食指远指节连接块(313)上端通过螺钉连接紧固。
4.根据权利要求1所述的一种驱动内置式多指灵巧手,其特征在于,所述小拇指(6)包括小拇指掌指节(601)、小拇指近指节(602)、小拇指远指节(603)三大部分,共两个关节,分别是小拇指近指关节和小拇指远指关节,小拇指近指关节的结构和其余四指的近指关节类似,但它的远指关节和其余四指不同,小拇指远指节(603)通过一个平面四连杆机构与小拇指近指节(602)连接在一起,小拇指掌指节(601)是四连杆机构的机架;小拇指远指节(603)是四连杆机构的连杆;小拇指近指节(602)是一个连架杆,此连架杆被小拇指近指关节蜗杆支撑架(605)和小拇指近指关节蜗轮(206)驱动绕着小拇指近指关节蜗轮轴(607)旋转;另一个连架杆是一个曲形杆件(609),两个连架杆形成交叉;小拇指三个指节也都是一端带封口的筒形,为了避让四连杆机构中的曲形杆件(609),小拇指近指节(602)封口端被削去一部分,小拇指近指节(602)和远指节(603)的筒壁上都开出了纵向的槽,小拇指掌指节(601)的上端面安装一个带圆孔的小拇指近指关节蜗杆支撑架(605),圆孔作为曲形杆件(609)和机架的铰接点,同时也作为小拇指近指关节蜗杆支撑架。
5.根据权利要求1所述的一种驱动内置式多指灵巧手,其特征在于,所述食指(3)、中指(4)、无名指(5)的结构相同,只是长度上略有差异,中指(4)最长,食指(3)最短,无名指(5)介于二者之间。
6.根据权利要求1所述的一种驱动内置式多指灵巧手,其特征在于,所述灵巧手的各关节采用微型减速电机驱动,一级蜗轮蜗杆传动。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201711426385.8A CN107891438B (zh) | 2017-12-26 | 2017-12-26 | 一种驱动内置式多指灵巧手 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201711426385.8A CN107891438B (zh) | 2017-12-26 | 2017-12-26 | 一种驱动内置式多指灵巧手 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN107891438A CN107891438A (zh) | 2018-04-10 |
CN107891438B true CN107891438B (zh) | 2024-01-26 |
Family
ID=61808333
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201711426385.8A Active CN107891438B (zh) | 2017-12-26 | 2017-12-26 | 一种驱动内置式多指灵巧手 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN107891438B (zh) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108312174B (zh) * | 2018-04-11 | 2023-05-26 | 河北工业大学 | 一种机器人灵巧手 |
CN109822618B (zh) * | 2019-04-18 | 2023-08-22 | 北京因时机器人科技有限公司 | 手腕结构和机器人 |
CN111110408B (zh) * | 2019-12-16 | 2022-03-18 | 中国科学院深圳先进技术研究院 | 一种仿人手指指节、仿人手指及手掌结构 |
CN113618757B (zh) * | 2020-05-08 | 2023-09-26 | 京东科技信息技术有限公司 | 一种仿生机械手及仿生机器人 |
CN112589824A (zh) * | 2021-03-04 | 2021-04-02 | 天津德沃尔智能科技有限公司 | 一种带有自锁功能的大力矩仿人机械手 |
CN113262088B (zh) * | 2021-05-27 | 2022-08-02 | 山东大学 | 一种具有力反馈的多自由度混合控制假肢手及控制方法 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101007405A (zh) * | 2007-01-26 | 2007-08-01 | 清华大学 | 机器人拟人手欠驱动多指装置 |
JP2010269397A (ja) * | 2009-05-21 | 2010-12-02 | Honda Motor Co Ltd | ロボットハンド装置 |
CN102357884A (zh) * | 2011-10-14 | 2012-02-22 | 清华大学 | 快速抓取欠驱动机器人手装置 |
CN205129886U (zh) * | 2015-12-03 | 2016-04-06 | 西安蒜泥电子科技有限责任公司 | 基于3d打印技术的仿人欠驱动机械手 |
CN210081755U (zh) * | 2017-12-26 | 2020-02-18 | 上海哲谦应用科技有限公司 | 一种驱动内置式多指灵巧手 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4918004B2 (ja) * | 2006-11-24 | 2012-04-18 | パナソニック株式会社 | 多指ロボットハンド |
-
2017
- 2017-12-26 CN CN201711426385.8A patent/CN107891438B/zh active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101007405A (zh) * | 2007-01-26 | 2007-08-01 | 清华大学 | 机器人拟人手欠驱动多指装置 |
JP2010269397A (ja) * | 2009-05-21 | 2010-12-02 | Honda Motor Co Ltd | ロボットハンド装置 |
CN102357884A (zh) * | 2011-10-14 | 2012-02-22 | 清华大学 | 快速抓取欠驱动机器人手装置 |
CN205129886U (zh) * | 2015-12-03 | 2016-04-06 | 西安蒜泥电子科技有限责任公司 | 基于3d打印技术的仿人欠驱动机械手 |
CN210081755U (zh) * | 2017-12-26 | 2020-02-18 | 上海哲谦应用科技有限公司 | 一种驱动内置式多指灵巧手 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN107891438A (zh) | 2018-04-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN107891438B (zh) | 一种驱动内置式多指灵巧手 | |
WO2021110060A1 (zh) | 32自由度仿生柔顺内骨骼灵巧手 | |
CN100410028C (zh) | 可实现整周回转的四自由度混联抓放式机器人机构 | |
CN111098320B (zh) | 一种12自由度五指机械手 | |
CN100439048C (zh) | 机器人拟人手欠驱动多指装置 | |
CN104802180A (zh) | 欠驱动拟人三指机械手 | |
CN101116971A (zh) | 一种可用作机器人腕关节的运动解耦球面转动并联机构 | |
CN110549355B (zh) | 一种基于螺母丝杠和肌腱传动的触觉感知仿人手 | |
CN110253614A (zh) | 一种驱控一体化的智能电动机械手 | |
WO2019140929A1 (zh) | 一种仿人机械手 | |
CN110614648A (zh) | 一种欠驱动自适应两指夹爪 | |
CN101590650B (zh) | 解耦的三转动自由度并联机构 | |
CN109807915A (zh) | 一种基于变胞原理的可变刚度的欠驱动仿生机械手 | |
CN210081755U (zh) | 一种驱动内置式多指灵巧手 | |
CN206105843U (zh) | 一种四自由度并联机器人 | |
CN110253603A (zh) | 一种仿生机械手臂 | |
CN105500400A (zh) | 一种三指机械手爪 | |
CN202948907U (zh) | 一种基底传输机器手 | |
CN102085666B (zh) | 仿人机械手 | |
CN211137149U (zh) | 一种多关节偏置高集成度七轴协作机器人 | |
CN109968338B (zh) | 一种由气动肌肉驱动的18自由度的仿人灵巧手 | |
CN109849047B (zh) | 一种具有可控刚度的机械臂关节 | |
CN103009398B (zh) | 一种欠驱动精巧传动结构的仿人手 | |
CN113580125A (zh) | 一种具有多自由度的机械臂 | |
KR101306766B1 (ko) | 리니어 액추에이터 방식 관절 모듈 및 이를 포함하는 로봇 암 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |