[发明专利]一种耦合自适应的欠驱动仿人灵巧手指

权利要求书

1.一种耦合自适应的欠驱动仿人灵巧手指，其特征在于：包括远指节(1)，中指节(2)，近指节(3)，基座(4)，包括减速器(5)，电机(6)，编码器(7)，第一圆锥齿轮(9)，第二圆锥齿轮(10)，近指节轴(301)，中指节轴(201)，远指节轴(101)以及近指节(3)、中指节(2)、远指节(1)中的连杆和弹性元件；所述减速器(5)与基座(4)固接，电机(6)的输出轴与减速器(5)的输入轴连接，减速器(5)的输出轴与所述的第一圆锥齿轮(9)连接，第一圆锥齿轮(9)与所述的第二圆锥齿轮(10)啮合，第二圆锥齿轮(10)与所述的近指节轴(301)采用键连接；所述的近指节(3)与基座(4)通过近指节轴(301)转动连接，中指节(2)与近指节(3)通过中指节轴(201)转动连接，远指节(1)与中指节(2)通过远指节轴(101)转动连接；所述的近指节轴(301)、中指节轴(201)、远指节轴(101)的轴线相互平行，且轴线的初始位置在同一竖直平面内；所述的近指节(3)、中指节(2)、远指节(1)中的连杆和弹性元件还包括中指节连杆(202)、中指节传动连杆(203)、中指节耦合连杆(204)、中指节滑块(205)、中指节压缩弹簧(206)、中指节限位块(207)、近指节连杆(302)、近指节传动连杆(303)、近指节耦合连杆(304)、近指节滑块(305)、近指节压缩弹簧(306)、近指节限位块(307)；

所述的近指节传动连杆(303)和中指节传动连杆(203)均由三部分构成，以近指节传动连杆(303)为例加以说明，近指节传动连杆(303)包括第一连接头(3031)、双头螺纹杆(3032)、第二连接头(3033)，第一连接头(3031)与近指节连杆(302)转动连接，第二连接头(3033)与中指节连杆(202)转动连接，双头螺纹杆(3032)的两端分别连接第一连接头(3031)和第二连接头(3033)，其与第二连接头(3033)连接的一端的螺纹柱比与其与第一连接头(3031)连接的一端的螺纹柱要长；

近指节(3)和中指节(2)各自存在一组具有耦合自适应特性的多连杆机构，以近指节(3)为例，近指节侧壁、近指节连杆(302)、近指节传动连杆(303)、中指节连杆(202)构成自适应连杆机构，近指节连杆(302)和近指节传动连杆(303)绕近指节传动连杆轴(309)转动连接，近指节传动连杆(303)和中指节连杆(202)绕中指节传动连杆轴(209)转动连接；近指节侧壁、近指节连杆(302)、近指节传动连杆(303)、近指节滑块(305)、近指节耦合连杆(304)构成等效耦合连杆机构，近指节传动连杆(303)与近指节滑块(305)同轴连接，近指节滑块(305)和近指节耦合连杆(304)转动连接，近指节耦合连杆(304)与基座(4)绕近指节耦合连杆轴(308)转动连接；

所述的中指节限位块(207)、近指节限位块(307)，以螺纹连接方式分别与中指节传动连杆(203)、近指节传动连杆(303)的螺纹杆部分连接。

2.根据权利要求1所述的一种耦合自适应的欠驱动仿人灵巧手指，其特征在于：以近指节限位块(307)为例，通过正转或者反转可以调节近指节限位块(307)在近指节传动连杆(303)上的相对位置，改变近指节滑块(305)和近指节压缩弹簧(306)的运动范围，进而调节近指节(3)中的等效耦合连杆机构的初始构型，从而改变手指装置运动前近指节(3)、中指节(2)、远指节(1)的初始位姿。

3.根据权利要求1所述的一种耦合自适应的欠驱动仿人灵巧手指，其特征在于：所述的中指节压缩弹簧(206)、近指节压缩弹簧(306)，也可以采用拉簧、片簧或者板簧，中指节压缩弹簧(206)和近指节压缩弹簧(306)初始处于压缩状态或自然伸长状态，可以实现如下效果：手指初始处于自然伸直状态，手指从初始位姿开始转动，在手指运动过程中，通过改变弹簧的状态，可以实现三个指节之间的耦合运动和自适应运动的切换，实现对物体(8)的捏取和包络抓握。

4.根据权利要求1所述的一种耦合自适应的欠驱动仿人灵巧手指，其特征在于：所述的电机(6)可以采用步进电机或者其他具有自锁装置的直流电机，且电机配置有所述编码器(7)。