[发明专利]腱-连杆混合传动的可自伸展两自由度机构

摘要

本发明提供了一种腱‑连杆混合传动的可自伸展两自由度机构，主要应用于仿人机械手以实现机械手对目标物的抓取，也可称为两自由度机械手指。该手指包括基座、近指节、中指节和远指节，各部分之间通过旋转轴连接，近指节和中指节通过腱实现传动，远指节与中指节之间通过连杆实现耦合传动，手指共有两个自由度。在基座与近指节之间、近指节与中指节之间分别设计有扭转弹簧，以实现近指节和中指节在弯曲状态下的自展开。在近指节和中指节的旋转轴上安装有编码器，在远指节末端安装有六维力传感器，在近指节和中指节的驱动腱上设计有拉力传感器，控制系统通过拉力信息可实现手指抓取过程的力控制，该拉力传感器还可以实现控制系统对腱松弛程度的检测。

主权项

1.一种腱‑连杆混合传动的可自伸展两自由度机构，用于机械手上并且通过腱‑连杆混合传动来实现可自伸展两自由度机械手指的作用，其特征在于，包括：基座，其包括基座支架、轴端法兰、中心轴和滑轮，其中，所述滑轮经所述中心轴安装于所述基座支架上，所述滑轮与所述中心轴之间为间隙配合，两者之间可发生相对转动；近指节，其包括编码器、轴承法兰、轴承、第一近指节滑轮、扭簧挡板、扭簧、第二近指节滑轮、腱固定座、近指节壳体、近指节中心轴、驱动滑轮和近指节盖，其中，所述编码器被安装在所述基座支架上，用于测量中心轴旋转的角度和速度信息，所述近指节中心轴通过所述轴承安装在所述基座支架上，使得所述近指节中心轴在所述基座支架上发生自由转动，所述轴承法兰用于实现所述轴承的轴向定位，所述第一近指节滑轮套在所述近指节中心轴上形成间隙配合，两者之间可发生自由转动，所述扭簧挡板用于将所述扭簧限制在所述驱动滑轮内部，所述驱动滑轮与所述近指节壳体之间固连，所述扭簧的一端摇臂与所述驱动滑轮接触而另一端摇臂与所述基座支架接触，进而形成所述近指节壳体以所述近指节中心轴为轴线相对于所述基座支架的转动，所述第二近指节滑轮安装在所述近指节壳体上并用于实现对第一驱动腱的导向，所述第二近指节滑轮与所述近指节壳体之间可发生相对转动，所述腱固定座被固定在所述近指节壳体上，所述近指节盖固连在所述近指节壳体上，作为所述机械手指的外包装以实现其美观化；中指节，其包括中指节驱动滑轮、中指节扭簧、中指节扭簧挡板、中指节腱固定座、中指节壳体、连杆、中指节编码器、连杆座、中指节中心轴、中指节轴承和中指节盖，其中，所述中指节扭簧挡板将所述中指节扭簧限制在所述中指节驱动滑轮内部，所述中指节驱动滑轮与所述中指节壳体之间固连，所述中指节扭簧的一端摇臂与所述中指节驱动滑轮接触而另一端摇臂与所述中指节壳体接触，从而形成所述中指节壳体以所述中指节中心轴为轴线相对于所述近指节壳体的转动，所述中指节中心轴通过所述中指节轴承安装在所述近指节壳体上，所述中指节壳体与所述近指节壳体之间通过中指节中心轴实现转动连接，所述中指节编码器被安装在所述近指节壳体上并用于测量所述中指节中心轴转动的角度的速度，所述中指节腱固定座被固定在所述中指节壳体上，所述连杆座被固定在所述中指节壳体上，所述连杆的一端通过所述连杆座与所述中指节壳体形成转动连接而另一端与远指节壳体形成转动连接，所述中指节盖固连在所述中指节壳体上并作为所述机械手指的外包装以实现其美观化；远指节，其包括远指节轴承、远指节壳体、六维力传感器、远指节中心轴和远指节盖，其中，所述远指节中心轴通过所述远指节轴承安装在所述远指节壳体上且与所述远指节壳体之间形成转动连接，所述六维力传感器被安装在所述远指节壳体上，所述远指节盖与所述六维力传感器固连；所述第一驱动腱，其经所述滑轮、所述近指节第一滑轮、所述近指节第二滑轮、所述中指节驱动滑轮后被所述中指节腱固定座固连在所述中指节壳体上，并且当被拉动时，引起所述中指节壳体绕所述近指节壳体转动，使得所述机械手指弯曲；第二驱动腱，其经所述滑轮、所述驱动滑轮后被所述腱固定座固连在所述近指节壳体上，并且当被拉动时，引起所述近指节壳体绕所述基座支架转动，使得所述机械手指弯曲；以及第一和第二拉力传感器，被分别安装在所述第一驱动腱和所述第二驱动腱上，用于测量所述第一驱动腱和所述第二驱动腱所受的拉力。