[发明专利]一种基于关节约束的欠驱动五指灵巧手

说明书

本发明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；食指包括食指远指节、食指中指节、食指近指节、食指连接架、食指远端旋转关节、食指中间旋转关节、食指近端旋转关节、二号腱绳、二号弹性回复绳和二号压力传感器；每个旋转关节均设置有锁紧轮、阶梯轴、衔铁、弹簧和电磁铁，每个旋转关节均能制动。通过电磁铁与衔铁的相互作用，使旋转关节转动至一定角度后停止，实现旋转关节的制动，各个旋转关节都可以单独制动，以欠驱动方式实现手指各个旋转关节的全驱动，提高了抓取的稳定性和自适应程度。

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，特别是涉及一种基于关节约束的欠驱动五指灵巧手。

背景技术

近年来，在医疗康复、灾难救援、空间探索、资源开采等领域需求的推动下，仿生机器人技术的研究进入了前所未有的发展时期。灵巧手作为仿生机器人的末端执行器，应具有灵活性高、可操作性强、稳定性好、结构简单等特点。

目前，根据灵巧手的驱动方式可以划分为全驱动型灵巧手和欠驱动型灵巧手。对于全驱动型灵巧手来说，每个运动关节具有自己独立的驱动器和传感器，可完成复杂的手指运动，灵活性强，刘菲在文献《弹性欠驱动四指灵巧手设计与试验》中指出全驱动灵巧手存在控制复杂、体积和重量过大、成本高昂等问题。对于欠驱动型灵巧手来说，将不同的运动关节以腱传动、齿轮传动、连杆传动等方式进行耦合，使得一个驱动器可以同时驱动多个运动关节运动，驱动器数量可得到有效控制，但是在不同类型物体抓取过程中，由于运动关节的耦合作用，使得该类型灵巧手的抓取稳定性差、自适应程度低。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种基于关节约束的欠驱动五指灵巧手。

本发明解决所述技术问题的技术方案是，提供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；