[发明专利]一种仿人机械灵巧手装置

权利要求书

1.一种仿人机械灵巧手装置，其特征是：由五个手指、手掌(3)和机械接口(1)构成，其中五个手指分别是大拇指(2)、食指(4)、中指(5)、无名指(6)、小指(7)，各手指与手掌的布置与人手相似；每个手指具有三个关节，即基关节、中关节、远关节，关节间通过四连杆耦合运动，食指(4)、中指(5)、无名指(6)、小指(7)各具有一个自由度，大拇指(2)基关节具有侧摆和屈曲两个自由度；手掌(3)上具有安装螺钉和安装定位凸台，大拇指(2)由定位凸台(78)定位，由螺钉穿过手背(74)螺钉孔固定，其余四指安装方式一致，以无名指为例，通过凸台(76)定位，由螺钉(73)穿过手心(72)螺钉孔固定，为避免运动干涉，手指间均设有一合适的间距；整只灵巧手由六个微型直流电机驱动，大拇指由两个电机驱动，其余四指各一个，每个电机固定在基关节的电机固定板(34、41、46)上，在手背(74)上由凸台(79)支撑，手掌内部空间具有足够空间用于布置电路和线路，由手腕(1)接口引出；机械接口(1)通过定位凸台(81)和螺钉(80)连接机械手臂和灵巧手；控制系统由驱动器、控制卡、编码器、软件、计算机和传感器组成。

2.根据权利要求1所述的一种仿人机械灵巧手装置，其特征是：食指(4)、中指(5)、无名指(6)、小指(7)具有相同的结构，均具有三个指节和三个关节，食指的三个指节分别为近指节(65)、中指节(68)、远指节(70)，各指节的长度比例为2∶1.35∶1，与人手类似，且手指总长度接近正常人手，三个关节分别为基关节(63)、中关节(58)、远关节(62)，近指节(65)与手掌(3)通过基关节(63)连接；基关节(63)由一个电机驱动，经手掌内置的五级行星减速器、一级伞齿轮及耦合四连杆机构将运动和力传至指尖(70、71)，当手指抓握物体时，基关节(63)、中关节(58)、远关节(62)以近似于1∶1∶1的速率同基关节耦合运动。

3.根据权利要求1所述的一种仿人机械灵巧手装置，其特征是：耦合四连杆机构由基关节(63)、驱动杆(65)、近指节连杆(54)、近指节(65)、中关节驱动杆(57)、中关节(58)、中指节连杆(60)、中指节(68)、远关节驱动杆(69)、远关节(62)、指尖(70、71)组成。驱动杆(65)与大伞齿轮(53)及基关节轴(52)通过轴孔平面接触传动，可视为固连；近指节连杆(54)前端经连杆固定凸台(49)铰接于基关节，末端与中指节驱动杆(57)铰接；中关节驱动杆(57)前端与近指节连杆(54)铰接，末端与中指节(68)及中关节轴(58)通过轴孔平面接触传动，中关节连杆(60)前端经中关节连杆轴(55)和定位套筒(66)铰接于近指节(65)，末端铰接于远指节驱动杆(69)；远关节驱动杆(69)前端与中指节连杆(60)铰接，末端与远指节(68)及远关节轴(62)通过轴孔平面接触传动；各关节轴(52、58、62)分别由6个一样规格的轴承(59)承载；近指节连杆(54)和中指节连杆(60)传递运动和力，从而实现指节的耦合运动。

4.根据权利要求1所述的一种仿人机械灵巧手装置，其特征是：大拇指(2)由近指节(14)、中指节(11)、远指节(8、10)和三个关节组成，各指节比例为2∶1.35∶1，且总体长度与人手大拇指相当，三个关节分别是大拇指基关节传动系统(3)、中关节(25)、远关节(22)；拇指各关节轴(22、25、19)分别由6个一样规格的轴承(26)承载；两个电机(36、43)分别驱动伞齿轮(18、40)将动力和运动传至基关节十字交叉轴(19、20)进而驱动整个拇指侧摆与弯曲运动。