[发明专利]一种基于关节约束的欠驱动五指灵巧手

权利要求书

1.一种基于关节约束的欠驱动五指灵巧手，包括手掌和五个手指；其中拇指包括拇指远指节、拇指中指节、拇指近指节、拇指远端旋转关节、拇指近端旋转关节、一号腱绳、一号弹性回复绳和一号压力传感器；所述拇指远指节包括拇指远指节左侧连接板和拇指远指节右侧连接板；所述拇指中指节包括拇指中指节左侧连接板、拇指中指节右侧连接板、拇指中指节后侧连接板、一号预紧连接块、一号预紧杆和一号预紧螺母；所述拇指近指节包括拇指近指节左侧连接板和拇指近指节右侧连接板；所述拇指远端旋转关节包括一号锁紧轮、一号阶梯轴、一号衔铁、一号弹簧和一号电磁铁；所述拇指近端旋转关节包括二号锁紧轮、二号阶梯轴、二号衔铁、二号弹簧和二号电磁铁；

所述拇指远指节左侧连接板的上部和拇指远指节右侧连接板的上部固连；拇指中指节左侧连接板和拇指中指节右侧连接板与拇指中指节后侧连接板的左、右两侧固连；拇指中指节左侧连接板的上、下部分别设有齿槽；

所述一号阶梯轴为一端开口的空心轴，一号衔铁固定在一号阶梯轴空心区域的底部；一号阶梯轴的不开口端分别穿过拇指远指节左侧连接板的下部和拇指中指节左侧连接板的上部与一号锁紧轮固连，一号锁紧轮正对拇指中指节左侧连接板上部的齿槽；拇指远指节左侧连接板能相对于一号阶梯轴转动，一号阶梯轴能轴向移动；

所述二号阶梯轴为一端开口的空心轴，二号衔铁固定在二号阶梯轴空心区域的底部；二号阶梯轴的不开口端分别穿过拇指近指节左侧连接板的上部和拇指中指节左侧连接板的下部与二号锁紧轮固连，二号锁紧轮正对拇指中指节左侧连接板下部的齿槽；拇指中指节左侧连接板能相对于二号阶梯轴转动，二号阶梯轴能轴向移动；

所述拇指中指节右侧连接板的上、下部分别设有空心凸台，一号电磁铁嵌在上部的空心凸台内，二号电磁铁嵌在下部的空心凸台内，两个电磁铁分别与拇指中指节右侧连接板固连；拇指中指节右侧连接板上部的空心凸台穿过拇指远指节右侧连接板的下部，伸入一号阶梯轴内，使一号电磁铁正对一号衔铁，拇指远指节右侧连接板能相对于拇指中指节右侧连接板上部的空心凸台转动；一号弹簧嵌在一号阶梯轴的侧壁内，一号弹簧的一端伸出一号阶梯轴外与拇指远指节右侧连接板接触；

所述拇指中指节右侧连接板下部的空心凸台穿过拇指近指节右侧连接板的上部，伸入二号阶梯轴内，使二号电磁铁正对二号衔铁，拇指中指节右侧连接板下部的空心凸台能相对于拇指近指节右侧连接板转动；二号弹簧嵌在二号阶梯轴的侧壁内，二号弹簧的一端伸出二号阶梯轴外与拇指近指节右侧连接板接触；拇指近指节的下部与手掌转动连接；

所述一号预紧连接块的中部设有通孔，左、右两侧分别设有端耳，左侧的端耳与拇指中指节左侧连接板固连，右侧的端耳与拇指中指节右侧连接板固连；一号预紧杆的细端穿过一号预紧连接块的通孔，伸出一号预紧连接块外；一号预紧螺母与一号预紧连接块的通孔配合，一号预紧螺母顶着一号预紧杆的粗端；

所述一号腱绳的一端通过打结固定在拇指远指节的内部，依次穿过拇指远指节、放置于一号阶梯轴的外表面上、穿过一号预紧杆、放置于二号阶梯轴的外表面上、穿过拇指近指节，另一端与相应的外部电机固连；

所述一号弹性回复绳的一端依次穿过拇指近指节左侧连接板的通孔、拇指中指节后侧连接板的一个通孔、拇指远指节左侧连接板的通孔、拇指远指节右侧连接板的通孔、拇指中指节后侧连接板的另一个通孔以及拇指近指节右侧连接板的通孔，通过打结与一号弹性回复绳的另一端连接；

拇指远指节的指尖处以及一号预紧连接块上分别设有一号压力传感器，一号压力传感器位于拇指靠近食指的一侧。

2.根据权利要求1所述的基于关节约束的欠驱动五指灵巧手，其特征在于，一号阶梯轴开口的端面上设有安装一号弹簧的轴向环形凹槽，二号阶梯轴开口的端面上设有安装二号弹簧的轴向环形凹槽；一号阶梯轴和二号阶梯轴的外表面分别设有周向凹槽，用于放置一号腱绳。

3.根据权利要求1所述的基于关节约束的欠驱动五指灵巧手，其特征在于，所述拇指近指节的下部通过销轴与手掌转动连接，销轴分别与一号阶梯轴和二号阶梯轴在空间中垂直，使拇指近指节向手心方向转动，拇指远指节和拇指中指节分别向靠近食指的方向转动。