[发明专利]变位欠驱动机器人手装置

摘要

变位欠驱动机器人手装置，属于拟人机器人技术领域。该装置具有5个独立控制手指和15个关节自由度，由10个电机驱动，其中指、无名指、小指与食指结构相同，为双电机驱动三关节转动；拇指可侧摆，并采用双电机驱动两关节转动。各手指结构相似，均利用电机、传动机构、柔性件和簧件综合实现了手指可变初始构型的自适应抓取功能，即手指在抓取前弯曲中间关节以达到良好的准备姿态，抓取时自适应物体尺寸。通过调节手指初始构型大为提高抓取稳定性。该装置结构紧凑、集成度高，外观、尺寸和形态动作接近人手，可以稳定抓取和自动适应不同形状、尺寸的物体，适合用于拟人机器人。

主权项

1. 一种变位欠驱动机器人手装置，包括拇指(2)、食指(3)、中指(4)、无名指(5)、小指(6)和手掌(1)；其特征在于：所述的拇指包括拇指基座(21)、拇指第一电机(221)、拇指近关节轴(24)、拇指中部指段(27)、拇指远关节轴(214)、拇指末端指段(215)、拇指第一传动机构(233)、拇指第二传动机构(232)和拇指第一簧件(212)；所述的拇指第一传动机构包括拇指第一齿轮(32)和拇指第二齿轮(33)，所述的拇指第一电机与拇指第一齿轮固接，拇指第一齿轮与拇指第二齿轮相啮合形成齿轮传动关系，拇指第二齿轮套固在拇指近关节轴上；所述的拇指第二传动机构包括拇指主动轮(26)、拇指传动件(28)和拇指从动轮(213)；所述的拇指还包括拇指第二电机(223)、拇指第三传动机构(231)、拇指柔性件(211)和拇指第二簧件(25)；所述的拇指第一电机与拇指基座固接，拇指第一传动机构的输入轴与拇指第一电机输出轴相连，拇指第一传动机构的输出轴与拇指近关节轴相连；所述的拇指近关节轴套设在拇指基座中，拇指中部指段套接在拇指近关节轴上，拇指远关节轴套设在拇指中部指段中，拇指末端指段套固在拇指远关节轴上；拇指近关节轴和拇指远关节轴相互平行；所述的拇指第二传动机构的输入轴与拇指近关节轴相连，拇指第二传动机构的输出轴与拇指远关节轴相连，拇指近关节轴与拇指远关节轴的转动方向相同；所述的拇指第一簧件的两端分别连接拇指中部指段和拇指末端指段；所述的拇指主动轮与拇指近关节轴相连，拇指从动轮与拇指远关节轴相连，拇指传动件连接拇指主动轮与拇指从动轮；所述的拇指第二电机与拇指中部指段固接，拇指第三传动机构的输入端与拇指第二电机的输出端相连，拇指柔性件的一端与拇指第三传动机构的输出端相连，拇指柔性件的另一端连接拇指末端指段，所述的拇指第二簧件作为连接件串联安装在从拇指近关节轴到拇指第二传动机构再到拇指远关节轴的传动链中；所述的食指包括食指基座(31)、食指第一电机(321)、食指近关节轴(34)、食指第一中部指段(37)、食指中关节轴(314)、食指第二中部指段(315)、食指远关节轴(319)、食指末端指段(342)、食指第一传动机构(333)、食指第二传动机构(332)、食指第三传动机构(334)、食指第一簧件(312)和食指第二簧件(341)；所述的食指第二传动机构包括食指第一主动轮(36)、食指第一传动件(38)和食指第一从动轮(313)；所述的食指第三传动机构包括食指第二主动轮(316)、食指第二传动件(317)和食指第二从动轮(318)；所述的食指还包括食指第二电机(323)、食指第四传动机构(331)、食指柔性件(311)和食指第三簧件(35)；所述的食指第一传动机构包括食指第一齿轮(32)和食指第二齿轮(33)；所述的食指第一电机与食指基座固接，所述的食指第一传动机构的输入轴与食指第一电机输出轴相连，食指第一传动机构的输出轴与食指近关节轴相连；所述的食指近关节轴套设在食指基座中，食指第一中部指段套接在食指近关节轴上，食指中关节轴套设在食指第一中部指段中，食指第二中部指段套设在食指中关节轴上，食指远关节轴套设在食指第二中部指段中，食指末端指段套固在食指远关节轴上；食指近关节轴、食指中关节轴和食指远关节轴相互平行；所述的食指第二传动机构的输入轴与食指近关节轴相连，食指第二传动机构的输出轴与食指中关节轴相连；所述的食指第三传动机构的输入轴与食指中关节轴相连，食指第三传动机构的输出轴与食指远关节轴相连，食指近关节轴、食指中关节轴和食指远关节轴的转动方向相同；所述的食指第一簧件的两端分别连接食指第一中部指段和食指第二中部指段，食指第二簧件的两端分别连接食指第二中部指段和食指末端指段；所述的食指第一电机与食指第一齿轮固接，食指第一齿轮与食指第二齿轮相啮合形成齿轮传动关系，食指第二齿轮套固在食指近关节轴上；所述的食指第一主动轮与食指近关节轴相连，食指第一从动轮与食指中关节轴相连，食指第一传动件连接食指第一主动轮与食指第一从动轮；所述的食指第二主动轮与食指中关节轴相连，食指第二从动轮与食指远关节轴相连，食指第二传动件连接食指第二主动轮与食指第二从动轮；所述的食指第二电机与食指第一中部指段固接，食指第四传动机构的输入端与食指第二电机的输出端相连，食指柔性件的一端与食指第四传动机构的输出端相连，食指柔性件的另一端连接食指第二主动轮，所述的食指第三簧件作为连接件串联安装在从食指近关节轴到食指第二传动机构再到食指中关节轴的传动链中；所述的中指、无名指、小指与食指结构相同；所述的手掌包括手掌骨架(11)、手掌电机(121)、手掌第一齿轮(13)、手掌第二齿轮(16)、手掌关节轴(12)；所述的手掌电机与手掌骨架固接，手掌电机的输出轴与手掌第一齿轮固接，手掌第一齿轮与手掌第二齿轮啮合，手掌第二齿轮套固在手掌关节轴上，手掌关节轴套设在手掌骨架中，拇指基座套固在手掌关节轴上；所述的食指通过食指基座与手掌骨架固接，所述的中指、无名指、小指分别与手掌骨架固接，连接方式同食指一致；所述的食指、中指、无名指、小指、拇指和手掌之间的相对位置模仿人手各手指和手掌的相对位置。