[发明专利]一种腱驱动的机器人手指机构

说明书

技术领域

本发明涉及一种机器人手爪的手指机构，属于机器人技术领域。

背景技术

手指作为机器人手爪的执行单元，其结构、操作能力以及可靠性等对手爪有重要的影响。

现有的机器人手指关节均采用正反双向的驱动方式，传动结构复杂、降低了手指的可靠性，但参照仿生学人手的结构，只用正向、抓握方向为需要驱动和输出力的方向，而反向的输出力很小、仅能提供回复运动，并且从机械手的实际抓握操作需要角度看，这种单向驱动、反向自回复的方式能够满足抓握操作的需要。

现有机械手的材料广泛应用的是铝合金，缺点是重量大、机械加工成本高。而机械手安装在机械臂的末端，其所需承载的力较小，具体到手指上，由于结构、位置的不同，手指各个零件的受力也差别很大，为手指大量采用非金属材料提供了应用可能。

发明内容

本发明的目的是提供一种腱驱动的机器人手指机构，其关节正向转动采用腱驱动方式，反向采用扭簧力回复驱动方式，结构简单、可靠，能够满足抓握操作的需要。

本发明的发明目的是通过以下技术方案实现的：

一种腱驱动的机器人手指机构，包括基座、近指节、末端指节及两个俯仰转动关节，所述的两个俯仰转动关节分别是基关节和末端关节；所述的近指节包括近指节外壳、近指节传力件及两个近指节支撑轴承，所述的近指节外壳包括近指节左侧板、近指节右侧板、近指节前盖板及近指节后盖板，所述的近指节后盖板和近指节前盖板分别与近指节左侧板和近指节右侧板连接；所述的基座的上端设置在所述的近指节外壳内的下部；所述的末端指节包括末端指节外壳、末端指节传力件及两个末端指节支撑轴承，所述的末端指节外壳包括末端指节左侧板、末端指节右侧板及两个末端指节盖板，所述的末端指节左侧板及末端指节右侧板分别与两个末端指节盖板连接；所述的近指节外壳的上部设置在所述的末端指节外壳内的下部；所述的基关节包括基关节轴、轴套及两个基关节轴端轴承；所述的末端关节包括末端关节轴及两个末端关节轴端轴承；

所述的腱驱动的机器人手指机构还包括腱鞘驱动机构，所述的腱鞘驱动机构包括基关节腱、基关节腱鞘、末端关节腱和末端关节腱鞘，所述的基关节还包括基关节腱轮和基关节回复扭簧，所述的末端关节还包括末端关节腱轮和末端关节回复扭簧；

所述的轴套固套装在基关节轴上，所述的近指节传力件上设有通孔，轴套固定设置在近指节传力件的通孔内，所述的基关节腱轮套设在轴套的外部并与近指节传力件固连，所述的基关节轴的两端各通过一个基关节轴端轴承支撑在基座上，轴套的外部套装有基关节回复扭簧，所述的基关节回复扭簧一端与近指节传力件连接，基关节回复扭簧另一端与基座连接；

所述的近指节左侧板和近指节右侧板各通过一个近指节支撑轴承支撑在基座上，近指节传力件通过近指节左侧板、近指节右侧板、近指节前盖板及近指节后盖板夹紧；

所述的末端指节传力件上设有凸起的套筒一和凸起的套筒二，所述的套筒一和套筒二同轴且相通，所述的末端关节轴固定穿入末端指节传力件的套筒一和套筒二内，末端关节轴与基关节轴平行设置，所述的末端关节腱轮套装在末端指节传力件的套筒二的外部，末端关节腱轮与末端指节传力件固连，末端关节轴的两端各通过一个末端关节轴端轴承支撑在近指节左侧板及近指节右侧板上；所述的末端指节左侧板和末端指节右侧板各通过一个末端指节支撑轴承支撑在近指节左侧板和近指节右侧板上，末端指节传力件通过末端指节左侧板、末端指节右侧板及两个末端指节盖板夹紧，套筒一的外部套装有末端关节回复扭簧，所述的末端关节回复扭簧一端与末端指节传力件连接，末端关节回复扭簧另一端与近指节左侧板连接；

所述的基关节腱一端固定缠绕在基关节腱轮的轮槽内，所述的基关节腱鞘固定在基座上，基关节腱另一端由上至下穿出基关节腱鞘；所述的末端关节腱一端固定缠绕在末端关节腱轮的轮槽内，所述的末端关节腱鞘固定在近指节传力件上，末端关节腱另一端由上至下穿出末端关节腱鞘。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明的机器人手指机构，零件数量少，结构简单，可靠性高，手指关节具有力矩感知能力。

2、手指关节俯仰方向，工作方向、抓握方向采用腱传动，而与之相反的非工作方向采用弹簧回复，简化了手指的驱动和传动。

3、利用腱鞘驱动机构实现手指弯曲关节与驱动器的分离，有利于手指内的空间布置，减轻手指重量、提高手指关节的可靠性。

4、本发明中的基座、近指节外壳和末端指节外壳均由聚酰亚胺非金属材料制成，非金属材料的采用，减轻了机器人手指机构的重量，降低了机器人手指机构的制造成本。