[发明专利]一种欠驱动轻质仿人五指灵巧手

说明书

本发明属于仿生机器人技术领域，具体地说是一种欠驱动轻质仿人五指灵巧手。包括：手掌；五指，包括通过固定座依次安装在手掌上的拇指、食指、中指、无名指及小指；五个手指屈伸驱动机构，分别安装在五个固定座上，分别用于对个手指的屈伸提供动力；五个绳传动机构，分别安装在五个手指内、且与相对应的手指屈伸驱动机构相连接，手指屈伸驱动机构通过绳传动机构驱动手指屈伸，形成欠驱动；拇指旋转驱动机构，安装在手掌内，用于驱动拇指的旋转运动。本发明结构简单紧凑、质量轻、成本低，模块化设计、易拆卸更换，具有集成度高、自由度多、小巧灵活、大小与人手相仿且稳定性好等特点。

技术领域

本发明属于仿生机器人技术领域，具体地说是一种欠驱动轻质仿人五指灵巧手。

背景技术

传统的驱动方式有液压驱动、气压驱动和电机驱动。液压驱动方式适用于高精度、负载较大的场合，缺点是成本高、易漏油；气压驱动方式具有安全性好、不污染环境的特点，缺点是功率质量比小，适用于负载小且精度要求不高的场合；电机驱动方式具有结构简单、较大的功率质量比，适合于中等负载；还有一些新型材料驱动方式，研究技术相对不成熟，控制不稳定，可靠性相对不好。对于要求集成度高、轻质简单的仿人灵巧手来说，选择电机是最合适的。而且经过调研，查到的驱动方式中尺寸较小，可以内嵌在仿人灵巧手内部的驱动系统基本只有电机，很适合做集成。

现有的仿人灵巧手结构较大、外形笨重、控制复杂，在体积、重量、灵巧度以及柔顺性方面有较大的缺陷。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种欠驱动轻质仿人五指灵巧手，该机构适用于康复系统、假肢研究、控制方法研究等。该发明结构简单、质量轻、成本低，模块化设计、易拆卸更换，具有集成度高、自由度多、小巧灵活、大小与人手相仿且稳定性好等特点。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种欠驱动轻质仿人五指灵巧手，包括：

手掌；

五指，包括通过固定座依次安装在手掌上的拇指、食指、

中指、无名指及小指；

五个手指屈伸驱动机构，分别安装在五个固定座上，用于各手指屈伸提供动力；

五个绳传动机构，分别安装在五指内、且与相对应的所述手指屈伸驱动机构相连接，所述手指屈伸驱动机构通过绳传动机构驱动手指屈伸，形成欠驱动；

拇指旋转驱动机构，安装在手掌内，用于驱动拇指的旋转运动。

所述拇指包括拇指近指节基座、拇指近指节、拇指远指节及拇指远指节指尖，其中拇指近指节基座与相对应的拇指固定座可转动地连接，拇指近指节与拇指近指节基座固定连接，拇指近指节与拇指远指节可转动地连接，拇指远指节指尖与拇指远指节固定连接；所述食指、中指、无名指及小指均包括依次转动连接的近指节基座、近指节、中指节Ⅰ、中指节Ⅱ及远指节，其中近指节基座与相对应的所述固定座可转动地连接，所述近指节与所述近指节基座固定连接，所述中指节Ⅰ与近指节可转动地连接，所述中指节Ⅱ与中指节Ⅰ固定，所述远指节与中指节Ⅱ可转动地连接，所述手指屈伸驱动机构设置于所述近指节基座内。

所述手指屈伸驱动机构为蜗轮蜗杆机构，包括蜗轮、蜗轮轴、蜗杆、蜗杆轴及步进电机，其中步进电机和蜗杆轴安装在所述近指节基座上、且步进电机的输出轴与蜗杆轴连接，所述蜗杆与蜗杆轴连接，所述蜗轮轴与所述固定座连接，所述蜗轮与蜗轮轴连接、且与所述蜗杆啮合，所述步进电机驱动蜗杆、蜗轮转动，从而驱动所述近指节基座相对于固定座转动。

所述绳传动机构包括传动绳及安装在各关节处的绳导向轴，所述传动绳通过各关节处的所述绳导向轴穿过整个手指，其一端与所述手指屈伸驱动机构连接，另一端与远指节连接。

各所述手指的关节处均设有弹性复位机构。所述弹性复位包括弹簧固定销和复位弹簧，其中复位弹簧的两端与设置于关节两端的弹簧固定销连接。