专利名称：绳驱动的灵巧指及其灵巧手的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种绳驱动的灵巧指及其灵巧手，属于机器人学及仿生学技术领域。
背景技术：
国外在多指灵巧手方面的研究展开相对较早，日本、美国、德国先后推出其相应的多指灵巧手模型。日本早在1974年成功研制了 Okada灵巧手，美国麻省理工学院和犹他大学于1980年联合研制成功了 Utah/MIT]。此后，美国斯坦福大学1983年研制成功Stanford/JPL多指灵巧手。为了执行复杂的舱内空间机器人操作任务，德国宇航中心研制出三指灵巧手和第一代、第二代四指灵巧手。目前，国内主要研究多指灵巧手的有哈尔滨工业大学、哈尔滨工程大学、北京航空航天大学等高校单位。其中，较早开展灵巧手方面的研究的是哈尔滨工业大学，他们在1999年进行了灵巧指的相关研究，其型号为HIT/DLR。北京航空航天大学机器人研究所也先后研制了一系列的BH灵巧手。以北京航空航天大学的专利(专利申请号为200920222603.0)为参照，由于采用欠驱动的方式，避免了各个关节处分别安置驱动电机所带来的高成本、大体积、控制复杂等问题，更具轻便化与实用化的特点，本实用新型更注重在此方面加以完善，在基关节处舵机驱动并用绳传动，降低了传动系统的复杂程度。此外，北航专利在端关节处对于抓取物体的自适应特性尚需完善，并不能很好地包络被抓持物体，易出现沿物体表面法向外扩的变形，本实用新型通过合理的绳线传动处理可以较好满足这方面的要求。
发明内容
本发明的目的在于给出一种结构简单，通用性强的绳驱动的三关节灵巧指。一种绳驱动灵巧指，其特征在于:包括基座、第一段指板、第二段指板、指端、舵机、第一关节轴、第二关节轴、第三关节轴、第一过渡轴、第二过渡轴；上述第一段指板下部和基座上部通过第一关节轴连接，其中第一关节轴与第一段指板下部过盈配合，与基座上部间隙配合；上述第二段指板下部与第一段指板上部通过第二关节轴连接，其中第二关节轴与第二段指板下部过盈配合，与第一段指板上部间隙配合；上述指端和第二段指板上部通过第三关节轴连接，其中第三关节轴与指端过盈配合，与第二段指板上部间隙配合；上述第一过渡轴采用过盈配合方式安装于第一段指板中部；上述第二过渡轴采用过盈配合方式安装于第二段指板中部；舵机安装于基座上，舵机连杆固定安装于舵机输出轴上；第一关节轴一号连杆固定安装在第一关节轴的一端；第一关节轴二号连杆采用间隙配合方式安装在第一关节轴上，并与基座固定连接；第一过渡轴连杆与第一过渡轴齿轮固定在一起，并采用间隙配合方式安装在第一过渡轴上；第二关节轴齿轮采用过盈配合方式安装在第二关节轴上；第二关节轴连杆采用间隙配合方式安装在第二关节轴上，并与第一段指板上部固定连接；第二过渡轴连杆与第二过渡轴齿轮固定在一起，并采用间隙配合方式安装在第二过渡轴上；第三关节轴齿轮采用过盈配合方式安装在第三关节轴上；舵机连杆和第一关节轴一号连杆通过一 组丝绳连接；第一关节轴二号连杆和第一过渡轴连杆通过一组丝绳连接；第一过渡轴齿轮和第二关节轴齿轮相啮合；第二关节轴连杆和第二过渡轴连杆通过一组丝绳连接；第二过渡轴齿轮和第三关节轴齿轮相啮合。所述的绳驱动灵巧指，其特征在于:上述第一段指板由第一段左指板和第一段右指板构成，第二段指板由第二段左指板和第二段右指板组成。一种灵巧手由手掌基座和η个权利要求1所述绳驱动灵巧指组成，η个绳驱动灵巧指沿周向均匀分布安装于手掌基座上，η在3-6之间。 本发明具有如下优点:1)结构简单，采用欠驱动结构，减少了动力源数量。2)采用模块化设计。灵巧指可通过重新设计基座，增加灵巧指数目，改变灵巧指相对位置关系，实现不同的操作和抓取。
图1为本发明单节手指示意 图2为本发明灵巧手不意 图中标号名称:
1、基座，2、舵机，3.1、舵机连杆，3.2、第一关节轴一号连杆，3.3、第一关节轴二号连杆，3.4、第一过渡轴连杆，3.5、第二关节轴连杆，3.6、第二过渡轴连杆，4.1、第一段左指板，
4.2第一段右指板，4.3、第二段左指板，4.4、第二段右指板，5.1、第一过渡轴齿轮，5.2、第二关节轴齿轮，5.3、第二过渡轴齿轮，5.4、第三关节轴齿轮，6、第一关节轴，7、第一过渡轴，8、第二关节轴，9、第二过渡轴，10、第三关节轴，11、指端，12、手掌基座。
具体实施例方式欠驱动三指灵巧指，其特征在于:
(1)采用了欠驱动结构，三个关节由一个电机驱动
(2)采用了模块化计
(3)采用换向齿轮机构 扩展功能
本柔灵巧指视功能需求不同，是可以被扩充的:可通过改进设计基座，增加灵巧指数量。并且，可以采用SMA丝代替钢丝，由于SMA丝有受热伸缩的性能，通过控制温度，可以实现对实际运动的微调，以及自由度的扩展。
权利要求
1.一种绳驱动灵巧指，其特征在于:包括基座(I)、第一段指板、第二段指板、指端(11)、舵机(2)、第一关节轴(6)、第二关节轴(8)、第三关节轴(10)、第一过渡轴(7)、第二过渡轴(9)； 上述第一段指板下部和基座(I)上部通过第一关节轴(6)连接，其中第一关节轴(6)与第一段指板下部过盈配合，与基座(I)上部间隙配合；上述第二段指板下部与第一段指板上部通过第二关节轴(8)连接，其中第二关节轴(8)与第二段指板下部过盈配合，与第一段指板上部间隙配合；上述指端(11)和第二段指板上部通过第三关节轴连接，其中第三关节轴(10)与指端(11)过盈配合，与第二段指板上部间隙配合； 上述第一过渡轴(7)采用过盈配合方式安装于第一段指板中部；上述第二过渡轴(9)采用过盈配合方式安装于第二段指板中部； 舵机(2)安装于基座(I)上，舵机连杆(3.1)固定安装于舵机(2)输出轴上；第一关节轴一号连杆(3.2)固定安装在第一关节轴(6)的一端； 第一关节轴二号连杆(3.3)采用间隙配合方式安装在第一关节轴(6)上，并与基座(I)固定连接；第一过渡轴连杆(3.4)与第一过渡轴齿轮(5.1)固定在一起，并采用间隙配合方式安装在第一过渡轴(7)上； 第二关节轴齿轮(5.2)采用过盈配合方式安装在第二关节轴(8)上；第二关节轴连杆(3.5)采用间隙配合方式安装在第二关节轴(8)上，并与第一段指板上部固定连接； 第二过渡轴连杆(3.6)与第二过渡轴齿轮(5.3)固定在一起,并米用间隙配合方式安装在第二过渡轴(9)上； 第三关节轴齿轮(5.4)采用过盈配合方式安装在第三关节轴(10)上； 舵机连杆(3.1)和第一关节轴一号连杆(3.2)通过一组丝绳连接；第一关节轴二号连杆(3.3)和第一过渡轴连杆(3.4)通过一组丝绳连接；第一过渡轴齿轮(5.1)和第二关节轴齿轮(5.2)相啮合；第二关节轴连杆(3.5)和第二过渡轴连杆(3.6)通过一组丝绳连接；第二过渡轴齿轮(5.3)和第三关节轴齿轮(5.4)相啮合。
2.根据权利要求所述的绳驱动灵巧指，其特征在于:上述第一段指板由第一段左指板(4.1)和第一段右指板(4.2)构成，第二段指板由第二段左指板(4.3)和第二段右指板(4.4)组成。
3.一种灵巧手由手掌基座(12)和η个权利要求1所述绳驱动灵巧指组成，η个绳驱动灵巧指沿周向均匀分布安装于手掌基座(12)上，η在3-6之间。
全文摘要
本发明涉及一种绳驱动的灵巧指及其灵巧手，属于机器人学及仿生学技术领域。主要包括基座(1)、第一段指板、第二段指板、指端(11)、舵机(2)、第一关节轴(6)、第二关节轴(8)、第三关节轴(10)、第一过渡轴(7)、第二过渡轴(9)；本发明具有如下优点1)结构简单，采用欠驱动结构，减少了动力源数量。2)采用模块化设计。
文档编号B25J17/02GK103231385SQ201310163980
公开日2013年8月7日 申请日期2013年5月7日 优先权日2013年5月7日
发明者戴昕林, 徐晋, 杨昊赟, 孙运玺, 陈柏 申请人:南京航空航天大学