[发明专利]一种轻质仿人五指灵巧手机构

说明书

技术领域

本发明涉及新型服务与仿生机器人技术领域，具体的说是一种轻质仿人五指灵巧手机构。

背景技术

传统的仿人灵巧手大多采用电机驱动，传统电机的功率密度比伴随着电机体积的减小而迅速降低，传动误差增加、摩擦力增大，这使得传统电机在需要高功率密度比和整体响应性能的仿人灵巧手在应用上受到限制。同时，采用电机驱动实现灵巧手的多自由度运动则必须采用多电机联动，从而使灵巧手的重量大大增加，降低了安全性，也使得传动机构复杂化，无法达到轻质、灵巧的性能要求，另一方面，结构和器件的复杂也导致了传动电机驱动灵巧手的制造和使用成本大幅度提高。目前市场上在售的灵巧手基本都是由电机驱动的，电机驱动的灵巧手在重量、体积、灵活度以及柔顺性上有较大的缺陷。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种轻质仿人五指灵巧手机构。该机构轻质、灵巧、自由度多、柔顺性好、传动效率高，机构简单、制造成本低，适用于假肢生产、科研机构控制方法研究等。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种轻质仿人五指灵巧手机构，包括手掌、拇指安装座、拇指、食指、中指、无名指及小拇指，其中拇指通过拇指安装座安装在手掌上，所述食指、中指、无名指及小拇指依次安装在手掌上，所述拇指包含两个关节，具有两个自由度，所述食指、中指、无名指及小拇指均包含三个关节，均具有三个自由度，所述拇指、食指、中指、无名指及小拇指的各关节分别通过一个与制动元件连接的钢丝绳驱动。

所述拇指包括拇指腕指骨、拇指近指骨、拇指远指骨及安装在拇指腕指 骨、拇指近指骨、拇指远指骨上的拇指外壳，其中拇指腕指骨的一端与拇指安装座连接，另一端通过关节与拇指近指骨的一端连接，所述拇指近指骨的另一端通过关节与拇指远指骨连接。

所述食指、中指、无名指及小拇指结构相同，均包括掌指骨、近指骨、指间骨、远指骨及安装在掌指骨、近指骨、指间骨和远指骨上的指节外壳，所述掌指骨、近指骨、指间骨及远指骨通过关节依次连接。

所述指节外壳包括左外壳和右外壳，所述左外壳和右外壳可拆卸连接。

所述拇指、食指、中指、无名指及小拇指的各关节上均安装有角度传感器。

所述关节包括关节轴和安装在该关节轴上的轴套和轴承，所述轴承的内圈通过轴套压紧，所述角度传感器安装关节轴上。

所述拇指、食指、中指、无名指及小拇指的指尖处安装有压力传感器。

所述压力传感器通过硅胶垫片粘接在各手指的指尖上。

所述拇指、食指、中指、无名指及小拇指的各关节处均设有一个用以关节复位的复位弹簧。

根据权利要求1所述的轻质仿人五指灵巧手机构，其特征在于：所述制动元件为舵机、气动肌腱或形状记忆合金丝驱动。

本发明的优点与积极效果为：

1.本发明结构简单、质量轻，所有的手指结构类似，所有的关节结构一样，均采用钢丝绳传动。如果使用齿轮传动方式，由于齿轮传动对齿轮组的中心距安装要求较高，所以需要较为复杂的调心机构，如果使用带传动方式，一般还需要皮带张紧装置，这就增加了结构的复杂程度。

2.本发明传动效率高、制造成本低，关节运动采用钢丝绳传动，不仅成本低，而且节能。整个传动结构无减速结构，大大降低了制造成本。

3.本发明柔顺性好，相比于电机驱动的齿轮传动、涡轮蜗杆传动、滚珠丝杠传动等其他刚性传动机构，本发明采用气动肌腱或形状记忆合金丝驱动、钢丝绳传动，在使用过程中具有一定的柔顺性，使用上更安全可靠。

附图说明

图1为本发明的结构示意图之一；

图2为本发明的结构示意图之二；

图3为本发明去掉指节外壳的结构示意图；

图4为本发明中食指的结构示意图。