[发明专利]一种单电机驱动的仿人灵巧手装置

摘要

本发明公布了一种单电机驱动的仿人灵巧手装置。该装置主要依靠四个具有形状自适应功能的欠驱动结构手指和安装在手掌内的单电机驱动多指运动的传动单元进行抓取。由一个电机驱动，通过与每个手指都相连的传动单元传递运动和力，从而使手指弯曲，实现抓取动作。此灵巧手由拇指、食指、中指、小指和一个手掌组成，一共12个关节自由度，四个手指结构相同，大小不同。该装置设计紧凑，集成度高，抓取灵活、稳定。由于使用了欠驱动结构，控制难度降低，该装置可以采用模块化设计、结构集成度高，零件通用性强，制造维修成本低；材料选用高强度树脂，重量轻，抓取可靠。

主权项

一种单电机驱动的仿人灵巧手装置，包括四个手指、手掌、传动单元、驱动单元、手掌盖；所述的四个手指为拇指、食指、中指和小指；所述的手掌为外形参考人手设计的中空壳体，拇指与另外三个手指模拟人手布置在手掌上；所述的传动单元安装在手掌内部，所述的驱动单元为直流电机，其特征在于：所述的四个手指结构相同，大小不同，每个手指包括近关节、近关节盖、近关节销轴、近关节套筒、近关节扭簧、中关节、中关节盖、中关节销轴、中关节套筒、中关节扭簧、远关节、远关节盖、远关节销轴、远关节套筒、远关节扭簧，关节与对应关节盖通过螺钉相连，在每个关节盖上设有柔性绳索可穿过的通孔；手掌与近关节、近关节与中关节、中关节与远关节分别通过销轴相连，销轴上套有套筒，套筒上套有扭簧，扭簧两端分别固定在相连接的两个关节上，其中手掌与近关节连接处，扭簧一端固定在手掌上，一端固定在近关节上；所述的传动单元安装在手掌内部，包括拇指食指传动单元、中指小指传动单元、电机传动单元，电机传动单元安装在内底板中间，拇指食指传动单元、中指小指传动单元分别安装在内底板的左边和右边，内底板固定在手掌内部；拇指食指传动单元由拇指导向轮、食指导向轮、第一导轨动滑轮组成，中指小指传动单元由中指导向轮、小指导向轮、第二导轨动滑轮组成，电机传动单元由电机导向轮和第三导轨动滑轮组成；拇指导向轮、食指导向轮、中指导向轮、小指导向轮分别根据人手手指位置用螺钉安装在内底板上；在拇指导向轮与第一导轨动滑轮之间，中指导向轮与第二导轨动滑轮之间，小指导向轮与第二导轨动滑轮之间，第一导轨动滑轮与第三导轨动滑轮之间，第二导轨动滑轮与第三导轨动滑轮之间分别安装有一定数量的定滑轮；拇指导向轮、食指导向轮、中指导向轮、小指导向轮和电机导向轮完全相同，由导向轮支座、上销轴、下销轴、导向轮套筒、导向轮带轮组成，导向轮带轮套在上销轴上，导向轮套筒套在下销轴上，之间都为间隙配合；第一导轨动滑轮、第二导轨动滑轮、第三导轨动滑轮结构相同，只是导轨长度不同，由第一导轨支座、第二导轨支座、上圆柱销、下圆柱销、动滑轮滑块和动滑轮带轮组成，动滑轮滑块套在两圆柱销上，可顺畅滑动，动滑轮滑块与两圆柱销之间为间隙配合，动滑轮带轮套在动滑轮滑块上的突出圆柱上；第一导轨动滑轮中的导轨长度应大于拇指从初始状态到完全弯曲柔性绳索移动距离与食指从初始状态到完全弯曲柔性绳索移动距离和的二分之一，第二导轨动滑轮中的导轨长度应大于中指从初始状态到完全弯曲柔性绳索移动距离与小指从初始状态到完全弯曲柔性绳索移动距离和的二分之一，第三导轨动滑轮中的导轨长度应大于第一导轨动滑轮中的导轨长度与第二导轨动滑轮中的导轨长度和的二分之一；所述定滑轮都相同，通过定滑轮销钉固定的内底板上；导向轮套筒与导向轮带轮中心水平面、定滑轮带轮中心水平面、动滑轮带轮中心水平面在同一水平面上，在关节与关节连接处的内侧面安装有第一限位开关，在关节与关节连接处的背面安装有第二限位开关；所述的驱动单元为一直流电机，通过电机支架用螺钉固定在手掌内部，驱动单元在传动单元的上部；所述的手掌盖通过螺钉固定在手掌上，并且在手掌盖上装有压力传感器。