[发明专利]多关节联动多指灵巧手

说明书

技术领域

本发明涉及一种夹持装置，更具体地说，涉及一种可用于科学实验、航空航天、工业、娱乐等多个领域的多关节联动多指灵巧手，属于机器人领域。

背景技术

随着科技的发展，机器人得到了越来越广泛的应用，而机器人中的灵巧手或机器人夹持器是机器人完成操作的基本工具。尽管目前已经有各种各样的灵巧手或夹持器出现，但通常夹持器是由刚性的指部组合而成，从而造成夹持器功能单一、适应性差，抓持不同的物体需要更换不同的夹持器，不仅使用不方便，而且成本增加；机器人灵巧手虽然由多个关节的指部构成，适应性很强，但指部的每一关节均需由一电机驱动，从而导致整个灵巧手的控制装置复杂、价格昂贵，而且在抓持操作时一般采用指端夹持的方式，抓持不稳定，难以得到广泛应用。

为此，本发明提出一种结构简单、成本低、抓持适应性强及可对物体进行包络抓持的多关节联动多指灵巧手。

发明内容

本发明的主要目的在于解决现有夹持器由于指部的刚性特性而导致抓持适应性差的问题，以及机器人灵巧手由于需要多个电机驱动而存在控制复杂、成本高的问题。

本发明中的多关节联动多指灵巧手包括有一掌部，及多个用于抓持物件的指部，每一指部的一端通过转轴与所述掌部枢接；所述每一指部均包括有多个通过转轴依序枢接成一体的指杆，所有指杆上的转轴的轴线互相平行，即每个指部只能做平面内的转动，每一指杆的有效长度(即一个指杆上的两个转轴之间的距离)皆相等，各指杆之间设置有联动的传动装置，传动比为1∶1，该传动装置与设在所述掌部内的驱动装置联结。指部的数量可以为两个、三个、四个、五个或更多，所有指部呈交错分布在掌部的两侧，如果指部的数量为偶数则两侧的数量相等，如果指部的数量为奇数则一侧的数量比另一侧的多一个。一侧指部的安装位置要与另一侧的指部位置错开，这样可保证一侧的指部运动不会与另一侧的指部发生干涉，而且在所有的指部运动到一起时可保证两侧的指部交错在一起，但不发生干涉，这样的布局主要是为了提高抓持物体时指部与被抓持物体之间接触点的对称性，使抓持更可靠。同一侧所有指部与掌部枢接的转轴在同一条直线上，且两侧指部与掌部枢接转轴之间的距离与指杆的有效长度相同，即掌部可假想成一个指杆。在灵巧手的每一个指部运动过程中，相邻指杆之间及与掌部枢接的指杆与掌部平面之间的夹角皆相等，即可保证位于掌部两侧的指部上的所有指杆的中心点包络成一圆形，而这个内包络圆的直径会随着指部的运动而发生变化，这样的话当驱动该灵巧手的指部运动时即可实现对不同大小物体的包络抓持。所有的指部只用一个电机即可驱动，驱动电机通过齿轮或同步带等运动传递装置等传动比地将运动传递到各个指部与掌部相连的转轴处。

另外，所述掌部也可包括有一壳体，该壳体内部设置有多个电机，该每一电机通过齿轮组等传动装置分别与所述各个指部内的传动装置联结。

本发明中的多关节联动多指灵巧手借助于指部间的传动装置和指杆间的联动装置，可以减少驱动装置，从而简化控制装置，降低成本。

本发明中的多关节联动多指灵巧手进一步借助于指部关节及呈交错布置于掌部两侧的指部且内部可形成不同直径大小的包络圆，使得灵巧手可以抓持不同形状的物体，如圆柱体、长方体、球状体及弹性物体等等。

本发明中的多关节联动多指灵巧灵巧手具有下述优点：

1.本发明中的灵巧手采用指杆有效尺寸相同和相邻指杆夹角相同的指部结构，且指部交错布置在掌部的两侧，每个指部采用1∶1的同速传动方式，可保证灵巧手的所有指杆在运动过程中指杆的中点构成一个直径变化的包络圆，使得该灵巧手可实现对不同直径的圆形、球形或矩形物体的包络抓持，且由于接触点数量多，抓持比较可靠；

2.本发明中的灵巧手在抓持物体时每个指部的所有关节联动，可像人手一样对物体进行包络抓持，只用一个电机即可驱动所有的指部，也可使每个指部由一独立的电机驱动，使得控制结构相对简单。

附图说明

图1是本发明中多关节联动多指灵巧手的立体外观示意图；

图2是本发明中指杆的尺寸、两侧掌部枢接指部的转轴之间的距离、指杆之间的夹角、第一指杆与掌部的夹角及内包络圆图；

图3是本发明中三指杆间的传动示意图；

图4本发明中掌部内的驱动装置及传动主视图；

图5是本发明中掌部内的驱动装置及传动侧视图。

图中：

1-指部A        2-指部B        3-指部C      4-掌部

20-指杆A       21-指杆B       22-指杆C     30-指杆D