[发明专利]一种绳驱动模块化变关节机械手

说明书

本发明提供了一种绳驱动模块化变关节机械手，其包括底座、以可拆卸方式接合至所述底座的多个手指单元。底座包括多个条状通孔。每个手指单元包括层叠的多个关节模块、两个套管和两根驱动绳，其中，相邻的两个关节模块以可拆卸方式彼此接合，每个关节模块包括上关节部和可转动地连接至该上关节部的下关节部，每个关节模块的上关节部的顶面均适于与任何另一关节模块的下关节部的底面接合，每个关节模块的两侧均形成有引导孔，两根驱动绳适于分别穿过层叠的多个关节模块的位于同一侧的引导孔和对应的套管，并且适于向机械手提供驱动力。该机械手采用绳驱动的方式进行驱动，通过模块化方式实现自由组装，便于抓取不同尺寸和不同形状的目标物。

技术领域

本发明涉及一种机械手，尤其涉及一种绳驱动模块化变关节机械手。

背景技术

机械手一方面可以代替人类实现准确抓取、精细操作等功能，另一方面可以在危险、复杂及非结构化的环境中工作，因此，目前在家庭服务、工业化生产、以及太空、深海等领域得到了广泛的应用。为实现抓取操作的多样性，在驱动方式和形状等方面都对机械手提出了较高的要求。

在驱动方式上，目前的主要方法是将电机安装于关节的位置，并直接驱动机械手的运动，通过电机直接驱动的方式可以实现较好的控制性能，但由于电机的体积较大，因此这种方式增加了机械手整体的体积。在形状方面，由于被抓取目标形状的差异，固定形状的机械手难以胜任抓取多种目标的任务。采用绳驱动的方式可以使驱动部分远离机械手本体，解决机械手体积较大的问题，而采用变关节结构和可拆装的模块化结构可以使机械手适应被抓取目标的形状，解决了机械手的形状适应性问题。

在现有的技术中，例如，中国专利公开文件CN103009398B公开了一种机械手——欠驱动精巧传动结构的仿人手，该机械手具有五个手指，大拇指由两个关节组成，其他手指均由三个关节组合。这种机械手通过一个电机驱动实现每个手指的转动，在驱动方式上采用了欠驱动。然而，由于电机受到体积的限制只能提供较小的驱动力，这种机械手的抓握力较小。中国专利公开文件CN101244563A公开了一种机械手——仿人手家庭服务用机器手，该机械手具有四个手指，小指、中指和食指均通过各自的直线电机驱动，而拇指通过拇指电机驱动，三个直线电机和一个拇指电机工作后，通过各自的驱动传动机构，使各自的传动推杆和包络推杆转动并沿各自的导轨进行往复运动，从而使手指机构处于不同的抓握、捏取或松开状态。然而，该机械手功能单一，无法完成复杂的抓取任务。

此外，现有的机械手，如CN103009398B、CN101244563A所公开的机械手，通常具有固定的手指数，每个手指也具有固定的关节数，一旦完成设计、生产和组装，难以根据实际应用情况进行改变，不利于成本管理，并且具有较大应用局限性。同时，现有的机械手结构复杂，维护和维修成本较高。

发明内容

基于此，有必要针对现有技术中存在的缺点，提供一种新型机械手，其采用绳驱动的方式进行驱动，通过模块化方式实现自由组装，便于抓取不同尺寸和不同形状的目标物。