[实用新型]一种绳驱动欠驱五指机械手

说明书

本实用新型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；本实用新型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；本实用新型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

本实用新型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。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型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，本实用新型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 的每根手指由近关节26、中关节24和远关节杆21构成；拇指组件3包括大拇指的拇指近关节杆35、拇指远关节杆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。

本实用新型结构紧凑、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、远关节杆21组成；钢丝绳一220绕过近关节滑轮一218，一端连接拉伸弹簧一110，另一端连接手掌内第一动滑轮15，第一动滑轮15直线运动驱动近关节的弯曲；钢丝绳二212绕过双槽滑轮一210，一端连接拉伸弹簧二111，另一端连接手掌内第二动滑轮16，钢丝绳三217绕过双槽滑轮一210与中关节滑轮一25形成同步传动，第二动滑轮16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二215与远关节滑轮一213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。

优选的，所述的拇指组件由掌骨关节314、拇指近关节杆35、拇指远关节杆31组成；电机三118控制掌骨关节摆动；钢丝绳八312绕过近关节滑轮二310，一端连接拉伸弹簧三120，另一端连接手掌内第一动滑轮，第一动滑轮直线运动驱动拇指近关节弯曲；钢丝绳九313绕过近关节双槽滑轮二36，一端连接拉伸弹簧四121，另一端连接手掌内第二动滑轮，钢丝绳七39绕过双槽滑轮一与远关节滑轮二34形成同步传动，第二动滑轮直线运动驱动拇指远关节弯曲。

电机三驱动拇指组件摆动配合自适应抓取，同时电机三可以驱动拇指组件主动进行姿态的调整以适应不同要求的抓取任务。