繩驅動的靈巧指及其靈巧手的製作方法

2023-12-08 03:14:36 2

專利名稱：繩驅動的靈巧指及其靈巧手的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種繩驅動的靈巧指及其靈巧手，屬於機器人學及仿生學技術領域。
背景技術：
國外在多指靈巧手方面的研究展開相對較早，日本、美國、德國先後推出其相應的多指靈巧手模型。日本早在1974年成功研製了 Okada靈巧手，美國麻省理工學院和猶他大學於1980年聯合研製成功了 Utah/MIT]。此後，美國史丹福大學1983年研製成功Stanford/JPL多指靈巧手。為了執行複雜的艙內空間機器人操作任務，德國宇航中心研製出三指靈巧手和第一代、第二代四指靈巧手。目前，國內主要研究多指靈巧手的有哈爾濱工業大學、哈爾濱工程大學、北京航空航天大學等高校單位。其中，較早開展靈巧手方面的研究的是哈爾濱工業大學，他們在1999年進行了靈巧指的相關研究，其型號為HIT/DLR。北京航空航天大學機器人研究所也先後研製了一系列的BH靈巧手。以北京航空航天大學的專利(專利申請號為200920222603.0)為參照，由於採用欠驅動的方式，避免了各個關節處分別安置驅動電機所帶來的高成本、大體積、控制複雜等問題，更具輕便化與實用化的特點，本實用新型更注重在此方面加以完善，在基關節處舵機驅動並用繩傳動，降低了傳動系統的複雜程度。此外，北航專利在端關節處對於抓取物體的自適應特性尚需完善，並不能很好地包絡被抓持物體，易出現沿物體表面法向外擴的變形，本實用新型通過合理的繩線傳動處理可以較好滿足這方面的要求。

發明內容
本發明的目的在於給出一種結構簡單，通用性強的繩驅動的三關節靈巧指。一種繩驅動靈巧指，其特徵在於:包括基座、第一段指板、第二段指板、指端、舵機、第一關節軸、第二關節軸、第三關節軸、第一過渡軸、第二過渡軸；上述第一段指板下部和基座上部通過第一關節軸連接，其中第一關節軸與第一段指板下部過盈配合，與基座上部間隙配合；上述第二段指板下部與第一段指板上部通過第二關節軸連接，其中第二關節軸與第二段指板下部過盈配合，與第一段指板上部間隙配合；上述指端和第二段指板上部通過第三關節軸連接，其中第三關節軸與指端過盈配合，與第二段指板上部間隙配合；上述第一過渡軸採用過盈配合方式安裝於第一段指板中部；上述第二過渡軸採用過盈配合方式安裝於第二段指板中部；舵機安裝於基座上，舵機連杆固定安裝於舵機輸出軸上；第一關節軸一號連杆固定安裝在第一關節軸的一端；第一關節軸二號連杆採用間隙配合方式安裝在第一關節軸上，並與基座固定連接；第一過渡軸連杆與第一過渡軸齒輪固定在一起，並採用間隙配合方式安裝在第一過渡軸上；第二關節軸齒輪採用過盈配合方式安裝在第二關節軸上；第二關節軸連杆採用間隙配合方式安裝在第二關節軸上，並與第一段指板上部固定連接；第二過渡軸連杆與第二過渡軸齒輪固定在一起，並採用間隙配合方式安裝在第二過渡軸上；第三關節軸齒輪採用過盈配合方式安裝在第三關節軸上；舵機連杆和第一關節軸一號連杆通過一 組絲繩連接；第一關節軸二號連杆和第一過渡軸連杆通過一組絲繩連接；第一過渡軸齒輪和第二關節軸齒輪相嚙合；第二關節軸連杆和第二過渡軸連杆通過一組絲繩連接；第二過渡軸齒輪和第三關節軸齒輪相嚙合。所述的繩驅動靈巧指，其特徵在於:上述第一段指板由第一段左指板和第一段右指板構成，第二段指板由第二段左指板和第二段右指板組成。一種靈巧手由手掌基座和η個權利要求1所述繩驅動靈巧指組成，η個繩驅動靈巧指沿周向均勻分布安裝於手掌基座上，η在3-6之間。 本發明具有如下優點:1)結構簡單，採用欠驅動結構，減少了動力源數量。2)採用模塊化設計。靈巧指可通過重新設計基座，增加靈巧指數目，改變靈巧指相對位置關係，實現不同的操作和抓取。


圖1為本發明單節手指示意 圖2為本發明靈巧手不意 圖中標號名稱:
1、基座，2、舵機，3.1、舵機連杆，3.2、第一關節軸一號連杆，3.3、第一關節軸二號連杆，3.4、第一過渡軸連杆，3.5、第二關節軸連杆，3.6、第二過渡軸連杆，4.1、第一段左指板，
4.2第一段右指板，4.3、第二段左指板，4.4、第二段右指板，5.1、第一過渡軸齒輪，5.2、第二關節軸齒輪，5.3、第二過渡軸齒輪，5.4、第三關節軸齒輪，6、第一關節軸，7、第一過渡軸，8、第二關節軸，9、第二過渡軸，10、第三關節軸，11、指端，12、手掌基座。
具體實施例方式欠驅動三指靈巧指，其特徵在於:
(1)採用了欠驅動結構，三個關節由一個電機驅動
(2)採用了模塊化計
(3)採用換向齒輪機構 擴展功能
本柔靈巧指視功能需求不同，是可以被擴充的:可通過改進設計基座，增加靈巧指數量。並且，可以採用SMA絲代替鋼絲，由於SMA絲有受熱伸縮的性能，通過控制溫度，可以實現對實際運動的微調，以及自由度的擴展。
權利要求
1.一種繩驅動靈巧指，其特徵在於:包括基座(I)、第一段指板、第二段指板、指端(11)、舵機(2)、第一關節軸(6)、第二關節軸(8)、第三關節軸(10)、第一過渡軸(7)、第二過渡軸(9)； 上述第一段指板下部和基座(I)上部通過第一關節軸(6)連接，其中第一關節軸(6)與第一段指板下部過盈配合，與基座(I)上部間隙配合；上述第二段指板下部與第一段指板上部通過第二關節軸(8)連接，其中第二關節軸(8)與第二段指板下部過盈配合，與第一段指板上部間隙配合；上述指端(11)和第二段指板上部通過第三關節軸連接，其中第三關節軸(10)與指端(11)過盈配合，與第二段指板上部間隙配合； 上述第一過渡軸(7)採用過盈配合方式安裝於第一段指板中部；上述第二過渡軸(9)採用過盈配合方式安裝於第二段指板中部； 舵機(2)安裝於基座(I)上，舵機連杆(3.1)固定安裝於舵機(2)輸出軸上；第一關節軸一號連杆(3.2)固定安裝在第一關節軸(6)的一端； 第一關節軸二號連杆(3.3)採用間隙配合方式安裝在第一關節軸(6)上，並與基座(I)固定連接；第一過渡軸連杆(3.4)與第一過渡軸齒輪(5.1)固定在一起，並採用間隙配合方式安裝在第一過渡軸(7)上； 第二關節軸齒輪(5.2)採用過盈配合方式安裝在第二關節軸(8)上；第二關節軸連杆(3.5)採用間隙配合方式安裝在第二關節軸(8)上，並與第一段指板上部固定連接； 第二過渡軸連杆(3.6)與第二過渡軸齒輪(5.3)固定在一起,並米用間隙配合方式安裝在第二過渡軸(9)上； 第三關節軸齒輪(5.4)採用過盈配合方式安裝在第三關節軸(10)上； 舵機連杆(3.1)和第一關節軸一號連杆(3.2)通過一組絲繩連接；第一關節軸二號連杆(3.3)和第一過渡軸連杆(3.4)通過一組絲繩連接；第一過渡軸齒輪(5.1)和第二關節軸齒輪(5.2)相嚙合；第二關節軸連杆(3.5)和第二過渡軸連杆(3.6)通過一組絲繩連接；第二過渡軸齒輪(5.3)和第三關節軸齒輪(5.4)相嚙合。
2.根據權利要求所述的繩驅動靈巧指，其特徵在於:上述第一段指板由第一段左指板(4.1)和第一段右指板(4.2)構成，第二段指板由第二段左指板(4.3)和第二段右指板(4.4)組成。
3.一種靈巧手由手掌基座(12)和η個權利要求1所述繩驅動靈巧指組成，η個繩驅動靈巧指沿周向均勻分布安裝於手掌基座(12)上，η在3-6之間。
全文摘要
本發明涉及一種繩驅動的靈巧指及其靈巧手，屬於機器人學及仿生學技術領域。主要包括基座(1)、第一段指板、第二段指板、指端(11)、舵機(2)、第一關節軸(6)、第二關節軸(8)、第三關節軸(10)、第一過渡軸(7)、第二過渡軸(9)；本發明具有如下優點1)結構簡單，採用欠驅動結構，減少了動力源數量。2)採用模塊化設計。
文檔編號B25J17/02GK103231385SQ201310163980
公開日2013年8月7日 申請日期2013年5月7日 優先權日2013年5月7日
發明者戴昕林, 徐晉, 楊昊贇, 孫運璽, 陳柏 申請人:南京航空航天大學