[发明专利]一种绳驱动欠驱五指机械手

说明书

本发明涉及一种绳驱动欠驱五指机械手，包括手掌组件，以及安装在手掌组件上的拇指组件与四指组件、钢丝绳；本发明通过手掌内三个旋转电机的分步工作与同步工作，可以实现机械手以多种方式抓握物体；通过采用绳驱动的绳‑滑轮系统结构，在不影响机械手日常生活功能的前提下，减少手指驱动电机的数量，从而减少机械手的制造成本与重量，将驱动元件紧凑在手掌内部，使手指本身更轻巧紧凑，运动更平稳；本发明既可以对物体进行自适应抓取，又可以主动调整手指的姿态至合适位置进行更精确的抓取。

技术领域

本发明涉及一种机器人技术领域，尤其是一种绳驱动欠驱五指机械手。

背景技术

近年来，随着经济的快速发展，机器人也得到了快速发展，并广泛运用于 各个领域，机械手是机器人工作的最终执行机构，其性能直接决定了机器人的 工作能力。

机器人与环境之间的接触依靠末端执行器，早期的机械手以简单的夹钳式 以及平行移动的机构为主，基本是用在工厂的自动化生产线上，通用性差；目 前，多指机械手不论从外部结构到内部的肌腱传动系统，都有多种多样的仿人 手的研究，国内有清华、北航、天大、哈工大等学校及研究所的研究成果，普 遍存在可靠性差、质量较大、柔性较低的问题，高欠驱动机械手往往只能实现 被动适应而无法实现主动控制；国外有英国Shadow公司、德国Schunk公司等 机械手的研究，智能性以及灵活性更高，但是驱动电机数量多、控制系统复杂、 成本高，不利于投入平价市场；所以具有高通用性、灵巧性、轻质量的五指柔 性欠驱机械手的开发十分必要。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种绳驱动欠驱五指机械手，由三个电 机驱动11个自由度以及4个耦合自由度，实现五个手指的弯曲以及大拇指的摆 动，可以自适应抓取，也可以主动调整姿态至合适位置。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。

一种绳驱动欠驱五指机械手，包括手掌组件1、安装在手掌组件上的四指组 件2与拇指组件3和三个驱动；五指机械手共有11个主动自由度和4个耦合自 由度；四指组件2包括完全一样的食指、中指、无名指和小拇指，四指组件2 的每根手指由近指节26、中指节24和远指节21构成；拇指组件3包括大拇指 的近指节35、远指节31和掌骨关节314；所述的绳驱动欠驱五指机械手具有力 性抓握模式和精确抓握模式。

本发明结构紧凑、质量轻，三个电机控制11个主动自由度与4个耦合自由 度，可完成自适应抓取，也可完成主动调整姿态至合适位置，操作轻便灵活。

优选的，所述的四指组件由近关节26、中关节24、远关节21组成；钢丝 绳一220绕过滑轮P₁218，一端连接拉伸弹簧一110，另一端连接手掌内动滑轮 P_m115，动滑轮P_m115直线运动驱动近关节的弯曲；钢丝绳二212绕过双槽滑轮 P₂₁210，一端连接拉伸弹簧二111，另一端连接手掌内动滑轮P_m216，钢丝绳三217 绕过双槽滑轮P₂₁210与中关节滑轮P₂25形成同步传动，动滑轮P_m216直线运动驱 动中关节弯曲；钢丝绳四214交叉缠绕中关节滑轮P₃₂215与远关节滑轮P₃213形 成交叉腱，使得近关节、中关节共同作用耦合驱动远关节弯曲。

四指组件中绳与滑轮交叉共同作用耦合驱动远关节弯曲，不需要多个电机 驱动，每个手指具有3个自由度，工作空间大，可以进行紧握、对捏、侧捏等 多种姿态的抓取动作。