[发明专利]一种三指三自由度构型机器人手爪

说明书

技术领域

本发明涉及一种机器人手爪，属于机器人技术领域。

背景技术

机器人手爪作为机器人末端的操作工具，其抓握能力、操作能力、可靠性等对机器人系统的工作水平具有重要的影响。

目前应用的机器人手爪，主要有两类。一类是以模仿人手能力为目标的机器人灵巧手，具有很强的抓握能力和操作能力，但其主要问题是自由度多、结构复杂、可靠性低、控制算法复杂，限制了其广泛应用。另一类是只有单一自由度的夹持器，动作简单、可靠性高，问题是难以对不同形状、尺寸物体的抓取，通用性和扩展性差。综上，在机器人领域亟待需要一种介于灵巧手以及单一自由度的夹持器之间的机器人手爪，能够满足对不同形状、尺寸物体的抓握。

发明内容

本发明的目的是提供一种三指三自由度构型机器人手爪，它是一种介于灵巧手以及单一自由度的夹持器之间的机器人手爪，能够满足对不同形状、尺寸物体的抓握。

本发明的发明目的是通过以下技术方案实现的：

一种三指三自由度构型机器人手爪，包括手掌、连接法兰、电路板、转动支撑部件一、转动支撑部件二和三个手指，所述的三个手指结构均相同，三个手指分别是手指一、手指二及手指三；所述的手掌包括手掌盖板、手掌外壳、支架一及支架二，所述的手掌外壳上端与手掌盖板固连，手掌外壳下端与连接法兰固连，所述的支架一和支架二均设置在手掌外壳内并与手掌盖板固连，所述的电路板设置在手掌外壳内并与支架一和支架二固连；所述的三指三自由度构型机器人手爪还包括三个手指基关节同步弯曲机构、三个手指末端关节同步弯曲机构以及手指二和手指三相对手掌耦合相向转动机构，所述的手指一的底部固定于手掌盖板上表面，手掌盖板上设有通孔一和通孔二，所述的手指二的底部穿过手掌盖板的通孔一设置在手掌外壳内，且手指二的底部通过转动支撑部件一与手掌盖板转动连接，所述的手指三的底部穿过手掌盖板的通孔二设置在手掌外壳内，且手指三的底部通过转动支撑部件二与手掌盖板转动连接，手指一的底部中心、手指二的底部中心及手指三的底部中心的连线构成等边三角形；所述的三个手指基关节同步弯曲机构、三个手指末端关节同步弯曲机构以及手指二和手指三相对手掌耦合相向转动机构均设置在手掌外壳内，且三个手指基关节同步弯曲机构和三个手指末端关节同步弯曲机构均通过支架一支撑，所述的手指二和手指三相对手掌耦合相向转动机构通过支架二支撑；三个手指基关节同步弯曲机构通过三个手指的基关节腱鞘驱动机构驱动三个手指的基关节同步弯曲转动；三个手指末端关节同步弯曲机构通过三个手指的末端关节腱鞘驱动机构驱动三个手指的末端关节同步弯曲转动。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明能实现三指三自由度驱动，即分别能实现三个手指基关节同步转动、三个手指末端关节同步转动、手指二和手指三相对手掌的耦合相向旋转。

2、手掌的上表面布置了三个手指，其中手指一的基座相对手掌不能转动，手指二和手指三的基座相对手掌可耦合相向转动，转动范围为0～90°。

3、在手掌内部集成的三个驱动器(基关节同步转动驱动器、末端关节同步转动驱动器以及手指二和手指三耦合相向转动驱动器)，基关节同步转动驱动器实现了三个手指基关节的同步弯曲转动，末端关节同步转动驱动器实现了三个手指末端关节的同步弯曲转动，手指二和手指三耦合相向转动驱动器实现了手指二和手指三相对手掌耦合相向转动。

4、本发明在机器人灵巧手与简单夹持工具之间进行了平衡，降低了机器人灵巧手的自由度、复杂度，提高了简单夹持工具的操作能力，利用尽可能少的自由度，来完成对不同形状、尺寸物体的抓握，同时具有操作能力强、结构简单、可靠性高的突出优点。

附图说明

图1是本发明的三指三自由度构型机器人手爪的手指的主视立体图；

图2是图1的后视立体图；

图3是本发明的三指三自由度构型机器人手爪的手指的主剖视图；

图4是腱鞘驱动机构一(也称力传动链)的立体图；

图5是集成有力矩过载保护块一的近指节力矩传感器的主视图；

图6是集成有力矩过载保护块二的末端指节力矩传感器的主视图；

图7是图4的A部分的局部放大图；

图8是图4的B部分的局部放大图；

图9是图4的C部分的局部放大图；

图10是图4的D部分的局部放大图；

图11是本发明的三指三自由度构型机器人手爪的整体结构的立体图；

图12是本发明的三指三自由度构型机器人手爪的主剖视图；