[发明专利]一种基于非均匀弹性体构型的柔索牵引欠驱动仿人手

说明书

本发明涉及一种基于非均匀弹性体构型的柔索牵引欠驱动仿人手，包括手指组件、手掌组件、手腕组件以及手臂组件，手指组件包括拇指、食指、中指、无名指以及小指，拇指包括依次设置的拇指初端指节、拇指末端指节及拇指基座，拇指初端指节、拇指末端指节及拇指基座通过第一弹片连成整体，食指、中指、无名指以及小指均分别包括依次置的初端指节、中间指节、末端指节及基座，初端指节、中间指节、末端指节及基座通过第二弹片连成整体；拇指、食指、中指、无名指以及小指与驱动机构相连，驱动机构驱使手指组件弯曲产生抓握动作，第一弹片及第二弹片通过自身的回弹实现手指组件的复位。本发明具有结构简单紧凑、轻量化、小型化等优点。

技术领域

本发明涉及机器人领域，具体涉及一种基于非均匀弹性体构型的柔索牵引欠驱动仿人手。

背景技术

随着科学技术的发展，越来越多的机器人技术应用在工业生产、康复锻炼等各个领域，机械手分为康复用机械手和工业夹持器。机械手作为机器人系统与外界环境交互的终端，直接反映了机器人系统的操作性能。传统的工业机械手发展相对成熟，虽然其成本较低，结构简单，但一般仅能进行简单的开合夹持，应用上有很大的局限性。人手相对灵活很多，可以完成各种复杂的动作，多关节的仿人手因关节数较多，自由度较高，可以完成相对复杂的抓取动作，稳定性较高，但现有的大多数多关节仿人手为实现各关节的独立控制，一个关节对应着一个驱动器，并进行单独的控制，并配有大量的传感器，这样使得机械手的结构笨重，控制复杂，成本大大增加。欠驱动可以实现用较少的驱动数控制较多的自由度，采用欠驱动原理控制机械手很好的解决了实现多自由度与轻量性、低成本间的矛盾。公开号为CN109648589A的专利公布了一种基于气缸驱动的机器人灵巧机械手指装置，该发明专利虽然具有体积小巧、关节多的的特点，但一个手指具有多个驱动装置，且控制多个手指更加复杂。公开号为CN105583829A的专利公布了一种基于钢丝拉动的仿真机械手指，该发明专利虽然具有抓取物体适应力强和结构简单的优点，但每根机械指需要使用单动力驱动，控制复杂。公开号为CN106272492A的专利公布了一种拉线驱动的机械手指，该发明专利虽然具有成本较低和控制简单的优点，但手指关节较少，复位机构复杂。

因此，本发明引入弹性体构型的手指结构并采用欠驱动原理控制机械手，在结构设计和控制方面具有良好的创新性，可应用于工业操作和远程控制领域。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于非均匀弹性体构型的柔索牵引欠驱动仿人手，该仿人手采用一部电机驱动，且具有十四个自由度，是一种结构简单紧凑、抓握稳定的机械手。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：包括依次连接的手指组件、手掌组件、手腕组件以及手臂组件，所述的手指组件包括拇指、食指、中指、无名指以及小指，所述的拇指包括依次设置的拇指初端指节、拇指末端指节及拇指基座，所述的拇指初端指节、拇指末端指节及拇指基座的背面通过第一弹片连成整体，所述的食指、中指、无名指以及小指均分别包括依次设置的初端指节、中间指节、末端指节及基座，所述的初端指节、中间指节、末端指节及基座的背面通过第二弹片连成整体；

所述的拇指、食指、中指、无名指以及小指通过滑轮组件与驱动机构相连，所述的滑轮组件包括单独设置的第一动滑轮、并列设置的第二动滑轮和第三动滑轮、以及单独设置的第四动滑轮，所述的第一动滑轮、第二动滑轮、第三动滑轮、第四动滑轮分别固定在第一滑轮支架、第二滑轮支架、第三滑轮支架、第四滑轮支架上，所述的滑轮组件还包括连接驱动机构与第一滑轮支架的第一柔索、绕经第一动滑轮且两端分别与第二滑轮支架及第三滑轮支架相连的第二柔索、绕经第二动滑轮且两端分别与拇指及食指相连的第三柔索、绕经第三动滑轮且两端分别与中指及第四滑轮支架相连的第四柔索、绕经第四动滑轮且两端分别与无名指及小指相连的第五柔索，所述的驱动机构通过上述各柔索提供牵引的拉力以驱使手指组件弯曲产生抓握动作，所述的第一弹片及第二弹片通过自身的回弹实现手指组件的复位；