[发明专利]一种基于单向传动的两指机械手

权利要求书

1.一种基于单向传动的两指机械手，其特征在于，包括底座，底座两侧分别固定有手指底座(105)，两个手指底座(105)分别铰接连接有左手指(1)和右手指(4)，左手指(1)和右手指(4)相对设置；左手指(1)和右手指(4)均包括远指节(101)，远指节(101)通过远指节关节轴铰接连接有近指节(5)，近指节(5)通过近指节关节轴(106)与手指底座(105)铰接连接，近指节关节轴(106)两端有轴承支撑固定；

远指节(101)与近指节(5)通过指节间关节轴铰接连接；近指节关节轴(106)上固定有近关节滑轮(110)；指节间关节轴上固定有远关节滑轮(6)，远指节(101)上轴接有远指节滑轮(102)；手指底座(105)上轴接有中部滑轮(108)；

底座上安装有旋转动力装置，旋转动力装置连接有绳轮(205)，绳轮(205)上缠绕有驱动绳(7)的一端，驱动绳(7)的另一端依次经过左手指(1)的近关节滑轮(110)顶部，然后缠绕左手指(1)的远关节滑轮(6)一周后依次经过手指(1)的远指节滑轮(102)、中部滑轮(108)底部、右手指(4)的远指节滑轮(102)后缠绕右手指(4)的远关节滑轮(6)一周，然后经过右手指(4)近关节滑轮(110)后缠绕到绳轮(205)上；

手指底座(105)与近指节(5)之间连接有弹簧(11)，手指底座(105)与远指节(101)之间安装有协同弹力带(103)。

2.如权利要求1所述的基于单向传动的两指机械手，其特征在于，所述近指节(5)包括两侧的近指节侧板(104)，近指节侧板(104)支架内固定有近指节母板(111)。

3.如权利要求1所述的基于单向传动的两指机械手，其特征在于，所述近指节(5)表面固定有近指节柔性表面(112)，远指节(101)表面固定有远指节柔性表面(113)。

4.如权利要求1所述的基于单向传动的两指机械手，其特征在于，所述近指节(5)上轴接有第一导向滑轮(8)，中部滑轮(108)两侧分别轴接有第二导向滑轮(109)。

5.如权利要求1所述的基于单向传动的两指机械手，其特征在于，所述旋转动力装置为舵机(207)。

6.如权利要求1所述的基于单向传动的两指机械手，其特征在于，所述底座包括底座上盖(201)和底座下盖(301)；所述绳轮(205)与底座上盖(201)轴接；底座上盖(201)上还轴接有第三导向轮(209)和第四导向轮(210)。

7.如权利要求6所述的基于单向传动的两指机械手，其特征在于，所述底座下盖(301)上安装有航空接头(302)和电路板(304)。

8.如权利要求6所述的基于单向传动的两指机械手，其特征在于，所述驱动绳(7)为钢丝绳或碳纤维绳。

9.如权利要求1所述的基于单向传动的两指机械手，其特征在于，所述远关节滑轮(6)和近关节滑轮(110)均为凹面滑轮，凹面滑轮包括中部的绕绳轮(9)，绕绳轮(9)两侧分别固定有圆形挡板(10)；驱动绳(7)与绕绳轮(9)接触传递动力；所述远指节关节轴和近指节关节轴(106)上均固定有凸环(1061)；所述协同弹力带(103)两端分别绕过远指节关节轴和近指节关节轴(106)上的凸环(1061)；所述弹簧(11)安装在近关节滑轮(110)的两个圆形挡板(10)之间，且不与驱动绳(7)接触。

10.如权利要求9所述的基于单向传动的两指机械手，其特征在于，限定：

r₁₁q₁+r₂₁q₂＝l₃

r₁₂q₁+r₂₂q₂＝l₂

r₁₃q₁＝l₁

R_qf＝0

其中，

T表示矩阵倒置；

根据R_qf＝0有：

其中

则

其中，f＝f₁或f₂；f₁表示回复弹簧的回复力，f₂表示柔性弹力带的回复力；F表示驱动绳的驱动力；r₁₁表示近关节滑轮的绕绳轮半径；r₂₁表示远关节滑轮的绕绳轮半径；q₁表示近指节的弯曲角度，q₂表示远指节的弯曲角度；l₃表示驱动绳的长度变化量；r₁₂表示近指节关节轴(106)上凸环(1061)的半径；r₂₂表示远指节关节轴上凸环(1061)的半径；l₂表示协同弹力带的长度变化量；r₁₃表示弹簧的半径；l₁表示弹簧的长度变化量；Rq表示手指弯曲角度q₁、q₂的矩阵；

然后调整r₁₃、r₁₁、r₁₂、r₂₁、k₁、k₂的值使得驱动绳的驱动力F最小；

其中，k₁表示弹簧的刚度，k₂表示弹力带的刚度，q₁表示近指节的弯曲角度。