[发明专利]一种基于螺母丝杠和肌腱传动的触觉感知仿人手

说明书

一种基于螺母丝杠和肌腱传动的触觉感知仿人手，涉及仿生机器人灵巧手领域；包括5个手指、手掌板、手腕、手腕支架、分线盘、螺母丝杠机构组、基座、旋转电机组、联轴器、张紧器组；旋转电机组固定安装在基座的上；螺母丝杠机构组同轴设置在旋转电机组的输出轴的上方；联轴器设置在旋转电机组输出轴和螺母丝杠机构组之间；分线盘设置在螺母丝杠机构组的顶端；张紧器组环绕设置在分线盘与螺母丝杠机构组之间；手腕支架设置在分线盘的顶端；手腕设置在手腕支架的顶端；手掌板设置在手腕的顶部；5个手指依次设置在手掌板的顶端；本发明实现了实时改变和传递旋转电机的输出力和输出力矩，提高灵巧手抓取运动的灵活性和适应性。

技术领域

本发明涉及一种仿生机器人灵巧手领域，特别是一种基于螺母丝杠和肌腱传动的触觉感知仿人手。

背景技术

在仿生机器人灵巧手领域，多指灵巧手具有与人手相同的功能，能够感知并抓取物体。在机器人系统中，灵巧手是一个复杂的多学科系统交叉的，涉及到多种领域，计算机图形学，力矩控制，运动轨迹规划，物体抓取，传感器结合和机器人情感交互等。灵巧手指间的信息交流和物体识别十分重要，能够提高灵巧手的精度和灵敏度。

灵巧手的传动部分多种多样，有齿轮传动，连杆传动，肌腱传动，带传动，液压传动等。如美国的NASA多指灵巧手，英国的Shadow灵巧手，日本的GIFI灵巧手，德国的DLR灵巧手以及哈工大的HIT/DLR灵巧手。这些灵巧手控制要求高，尺寸和重量大，并且系统复杂，成本高。

目前，灵巧手的研制存在一些难题，主要是由于灵巧手在抓取物体时难以形成完全的力封闭和几何封闭，造成抓取物体的稳定性和可靠性较低。在精细操作和助老助残方面，精度和准确度也不高。因此，在灵巧手有限的尺寸中采用简单可靠的机构传递运动核动力，精确地完成相应的抓取动作。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种基于螺母丝杠和肌腱传动的触觉感知仿人手，利用单向丝杠和双向丝杠法兰螺母运动的同步性和自锁性以及触觉传感器的反馈，实时改变和传递旋转电机的输出力和输出力矩，提高灵巧手抓取运动的灵活性和适应性。

本发明的上述目的是通过如下技术方案予以实现的：

一种基于螺母丝杠和肌腱传动的触觉感知仿人手，包括拇指、食指、中指、无名指、小指、手掌板、手掌触觉传感器、手腕、手腕支架、分线盘、丝杠上板、螺母丝杠机构组、丝杠下板、基座、旋转电机组、联轴器、张紧器组、手腕销轴和手腕滚筒；其中，基座水平放置；旋转电机组固定安装在基座的上表面，且旋转电机组的输出轴竖直向上放置；丝杠下板水平设置在旋转电机组的顶部；丝杠上板水平设置在丝杠下板的上方；螺母丝杠机构组同轴设置在旋转电机组的输出轴的上方；且螺母丝杠机构组轴向向上依次穿过丝杠上板和丝杠下板；联轴器设置在旋转电机组输出轴和螺母丝杠机构组之间，实现旋转电机组输出轴和螺母丝杠机构组对接；分线盘固定设置在螺母丝杠机构组的顶端；张紧器组环绕设置在分线盘与螺母丝杠机构组之间；手腕支架固定设置在分线盘的顶端；手腕设置在手腕支架的顶端；手腕销轴设置在手腕和手腕支架的连接处；实现手腕以手腕销轴为转轴，相对于手腕支架绕y轴旋转；手掌板设置在手腕的顶部；手腕滚筒设置在手掌板与手腕的连接处，实现手掌板与手腕滚筒为转轴，相对于手腕绕x轴旋转；拇指、食指、中指、无名指和小指依次设置在手掌板的顶端；手掌板的中部设置有手掌触觉传感器。

在上述的一种基于螺母丝杠和肌腱传动的触觉感知仿人手，所述的拇指包括拇指指尖、拇指第一指节、拇指第一关节轴、拇指第二指节、拇指第二关节轴、拇指基关节、拇指第三关节轴和拇指指尖触觉传感器；其中，拇指基关节与手掌板连接；拇指第三关节轴设置在拇指基关节与手掌板的连接处，实现拇指基关节相对于手掌板绕y轴旋转；拇指第二指节设置在拇指基关节的顶端；拇指第二关节轴设置在拇指第二指节与拇指基关节的连接处；实现拇指第二指节相对于拇指基关节绕x轴旋转；拇指第一指节设置在拇指第二指节的顶端；拇指第一关节轴设置在拇指第一指节与拇指第二指节的连接处；实现拇指第一指节相对于拇指第二指节绕x轴旋转；拇指指尖与拇指第一指节固定连接；拇指指尖触觉传感器固定安装在拇指指尖上。