[发明专利]一种应用于机器人灵巧手的两自由度关节

说明书

本发明公开了一种应用于机器人灵巧手的两自由度关节，旨在为了实现两个发明目的，第一个是为了解决现在采用欠驱动的方式进行驱动，具有不灵巧的缺点，另一个发明目的是为了保证关节的运动过程中的力臂恒定，便于实际操控。该发明包括三节可相对转动的指节以及转动连接在指节之间的转动关节，转动关节包括腱绳固定轴、所述远离灵巧手根部的指节下方相邻的指节上转动连接有转动滑轮和辅助滑轮，转动关节滑轮和辅助滑轮的外侧套设有腱绳，腱绳固定轴上设有通线孔，腱绳通过通线孔，腱绳端部直径较通线孔大。采用全驱动的方式驱动灵巧手，操纵性好；关节的运动过程中的力臂恒定，使控制器的输出量工作在合理的区间内。

技术领域

本发明涉及机器人领域，尤其是机器人灵巧手领域。

背景技术

目前腱传动的灵巧手主要是采用欠驱动的方式，即多个关节通过一个驱动器进行驱动。欠驱动的驱动方式虽然可以减少驱动器个数的优势，但是由于多个关节由单一驱动器进行驱动，多个关节运动之间存在一定的耦合问题，降低了灵巧手的灵巧程度。如果给每个关节架设一个驱动器，关节与关节运动之间仍然可能会无法避免耦合问题。关节之间驱动的耦合会导致控制系统的复杂性上升、精确性下降等不良效果，甚至引起非目标关节的运动。

中国专利公开号CN109745157A，名称为“一种多关节仿生灵巧腱传动假手”，该申请案公开了一种多关节仿生灵巧腱传动假手，包括手掌腔体，手掌腔体上安装有多个多关节仿生手指，手掌腔体内设置有被动部分，手掌腔体外设置有能安装在手臂上且能以手臂关节相对转动作为动力来驱动被动部分逐渐推进的主动部分；主动部分与被动部分联动并通过腱传动部分带动多关节仿生手指，以使得假手上所有多关节仿生手指随着被动部分逐渐推进而逐渐地闭合或张开。它具有采用欠驱动方式进行联合，灵巧手的灵巧程度下降。

发明内容

本发明克服了现在的灵巧手具有采用欠驱动方式驱动不灵巧的问题，提供了一种应用于机器人灵巧手的两自由度关节，是为了实现一种力臂一致的全驱动灵巧手，该灵巧手较欠驱动灵巧手更灵活，该机械手全驱动，无耦合，在这个过程中保证关节的运动过程中的力臂恒定，便于实际操控，使得腱绳的位移与关节角位移的变化关系为线性关系，降低因被控对象的非线性特性会使得控制难度增加，使控制器的输出量工作在合理的区间内。

为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种应用于机器人灵巧手的两自由度关节，包括三节可相对转动的指节以及转动连接在两两指节之间的两转动关节，转动关节包括与远离灵巧手根部的指节连接的腱绳固定轴、所述远离灵巧手根部的指节下方相邻的指节上转动连接有转动滑轮和辅助滑轮，辅助滑轮设置在转动滑轮下方，转动关节滑轮和辅助滑轮的外侧套设有腱绳，腱绳固定绕接在转动滑轮和辅助滑轮上，腱绳固定轴上设有通线孔，腱绳通过通线孔，腱绳端部直径较通线孔大。

本方案的每个关节均可以独立控制， 具有更好的操控性，较欠驱动的驱动方式更为灵巧，可以做出更多的运动。对于一个关节，其设置在两个指节之间，上方的指节铰接连接在下方指节上。具体的，上方的指节端部具有两个通孔，下方的指节也具有两个对应的凹槽，上方指节端部插装在下方指节中，并通过一个转轴连接，该转轴在两个通孔之间的间隙套装固定有转动滑轮。转动滑轮的正下方也具有同样的辅助滑轮，两滑轮的周向面在同一面上。滑轮的外缘两端高中间低形成过线的槽，该槽通过腱绳，腱绳包合在两个滑轮上，其端部向上伸出进入通线孔，通线孔设置在腱绳固定轴上，该腱绳固定轴固定连接在对应转动的关节上。腱绳的固定方式可以为其端部打结使得其直接变大，也可以套有直径比该结构通过腱绳的收缩实现对应关节的转动，同时，腱绳的两端设置在转动滑轮上，手指运动过程中，腱绳相对于手指关节的力臂始终保持不变，不会手指关节角度的变化而变化。如果没有腱绳固定轴，那么转动滑轮会受到相当巨大的负荷，寿命较短。

作为优选，所述转动滑轮和辅助滑轮均固定套装在转轴上，所述转轴转动连接在指节上。转轴与对应的滑轮之间通过键连接或者轴体为非对称形状，滑轮芯部具有对对应该滑轮的槽。