[发明专利]一种三指绳驱灵巧手

说明书

本发明公开一种三指绳驱灵巧手，涉及非结构化环境应用的三指机械手技术领域，包括手指模块、指掌关节模块和手掌模块；手掌模块中间底部两侧分别设置有一指掌关节模块，指掌关节模块用于连接位于两侧的手指模块；手掌模块的顶部设置有一手指模块。手指的绳轮机构和耦合连杆机构分别提升了手指的抓握力和包覆性，实现手指各关节的协同控制，使手指抓握物体时满足自适应性以简化控制过程。互锁关节通过正交分布的弹簧‑滑轮机构实现对指间关节回转与侧摆的运动控制，实现指掌关节与手指关节传动系统的融合与协同，实现对关节正交运动的协同控制。在双驱的情况下实现三指机械手的多自由度灵巧控制，且极大地降低了电机数量与协同控制的复杂度。

技术领域

本发明涉及非结构化环境应用的三指机械手技术领域，特别是涉及一种三指绳驱灵巧手。

背景技术

三指机械手可以覆盖几乎所有抓握功能。当前三指灵巧手多以欠驱动机构为代表，从而简化了驱动电机数量，但缺少灵巧性，仅能满足基本抓握。如专利申请号为CN201310574100.0的发明公开了一种欠驱动机器人灵巧手的驱动系统集成在手掌中，只用一个舵机就可实现多手指(手指数量n≥3)的联动驱动、结构简单、控制安装便捷、扩大了多指灵巧手的实用性及适用范围，但是指掌关节不具有侧摆与回转控制能力，使手指的灵巧性下降，且指关节驱动机构活动范围和传动比偏小。专利申请号为CN202011343866.4的发明涉及一种基于全驱动手指的三指灵巧手。该发明基于全驱动手指的三指灵巧手结构灵活，控制简单、位置精度高、稳定性好，各个指尖具有更加大的可达空间，可以根据指令实现位置控制以及力矩控制抓取，提高了对于结构复杂物体的抓取稳定性，但关节全驱动增加了控制的复杂度，也限制了手指关节的驱动力，同时包覆过程的力位混合控制复杂。专利申请号为CN202110725355.7一种刚软耦合欠驱动灵巧手装置，其中拇指通过手掌上的锥齿轮机构另外增加一个“摆动”自由度。手指的指节均由软体材料制成，关节均由刚性材料制成，指节和关节依次交替粘接形成刚软耦合结构。所有手指的根部固定于手掌上，手掌通过手掌连接底座与固定平台连接。五个手指通过腱绳驱动，所有驱动系统集成于灵巧手装置内部。本发明整个手指在非结构环境下能够避免与环境发生碰撞后而损坏，增强抓取的稳定性；有利于实现指尖捏取物体；采用模块化设计思想，五个手指与手掌完全独立，加工和装配更加简洁，该发明的四指没有侧摆运动，且关节数量偏多；手指的关节仅具有弯曲驱动，没有伸展驱动，尚未实现指间关节的欠驱动灵巧操作。

发明内容

为解决以上技术问题，本发明提供一种三指绳驱灵巧手，以解决多关节欠驱动控制问题，从而改善三指机械手的控制复杂度与抓取能力。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种三指绳驱灵巧手，包括手指模块、指掌关节模块和手掌模块；所述手掌模块中间底部两侧分别设置有一所述指掌关节模块，所述指掌关节模块用于连接位于两侧的所述手指模块；所述手掌模块的顶部设置有一所述手指模块；

其中，与所述指掌关节模块连接的所述手指模块分别为手指一和手指二，与所述手掌模块的顶端连接的所述手指模块分别为手指三。

可选的，所述手掌模块包括依次连接的掌壳、上支撑板、指立柱和下支撑板；所述指立柱与所述手指三连接；所述下支撑板朝向所述上支撑板的一侧设置有L型机架，所述L型机架与所述上支撑板之间设置有两个所述指掌关节模块，两个所述指掌关节模块分别连接所述手指一和所述手指二。

可选的，所述L型机架朝向所述上支撑板的一侧设置有电机一，所述电机一的输出轴上设置有大轮盘一和大轮盘二；

所述上支撑板朝向所述下支撑板的一侧设置有电机二，所述电机二的输出轴上设置有大轮盘三；

所述大轮盘一上设置有指伸展绳二，所述指伸展绳二用于驱动所述手指模块伸展和侧摆；

所述大轮盘二上设置有指伸展绳三，所述指伸展绳三用于驱动所述手指三的伸展和回转锁止；