一种欠驱动二指抓取灵巧手及其工作方法与流程

技术领域：

本发明涉及一种欠驱动二指抓取灵巧手及其工作方法。

背景技术：
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末端夹持机械手是机器人与所需物体直接接触的工具，属于机器人的一种，在自动化生产中起着非常重要的作用。欠驱动灵巧手由于其结构特点，能够使用较少的驱动器，同时驱动多个自由度，带动手指进行抓取，与一般专用夹持器相比，具有更好的自适应性。但现有的机器人灵巧手设计结构复杂，系统控制难度较高，且生产费用巨大，极大的降低了灵巧手的实用性。

技术实现要素：
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本发明的目的在于针对以上不足之处，提供一种结构设计简单、控制方便的欠驱动二指抓取灵巧手及其工作方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种欠驱动二指抓取灵巧手，包括基座、两个夹持手指以及绳驱机构，所述夹持手指包括基指节、中指节以及端指节，所述基指节的一端固联在基座上，基指节的另一端经一第一铰接轴与中指节铰接，所述中指节远离基指节端经一第二铰接轴与端指节铰接，所述第一铰接轴和第二铰接轴的中部分别套设有第一滑轮和第二滑轮；所述绳驱机构包括两个安装在基座上的驱动电机，每一所述驱动电机的输出端固联有一缠线轮，所述缠线轮上缠绕有一驱动绳，所述驱动绳的伸出端依次缠绕过与其同侧的第一滑轮和第二滑轮并与端指节固联。

进一步的，所述基座的一端设置有一凸耳，两个基指节分别经螺栓固定连接于所述凸耳的两侧，所述基座上于凸耳的旁侧设有一电机仓，两个所述驱动电机上下叠置在所述电机仓内部，两个驱动电机的输出轴分别穿过电机仓的两侧壁并向外延伸。

进一步的，两个所述驱动电机均为步进电机，两个驱动电机分别与外接控制模块电性连接。

进一步的，所述中指节靠近基指节端设有两个以利第一铰接轴穿过的第一连接板，所述第一滑轮设于两个第一连接板之间，所述第一铰接轴与第一连接板和第一滑轮之间分别经轴承转动连接；所述端指节靠近中指节端设有两个以利第二铰接轴穿过的第二连接板，所述第二滑轮设于两个第二连接板之间，所述第二铰接轴与第二连接板和第二滑轮之间分别经轴承转动连接。

进一步的，所述第一铰接轴和第二铰接轴上分别套接有第一扭簧和第二扭簧，所述第一扭簧和第二扭簧的端部分别抵接住中指节和端指节，以提供夹持手指的张开力。

进一步的，所述端指节远离中指节端设有一用于与驱动绳的伸出端固联的连接轴。

进一步的，所述基指节和中指节的中部分别经螺栓安装以利有一以利于驱动绳缠绕的绕线套筒。

进一步的，所述端指节的内侧面设有防滑橡胶片。

本发明一种欠驱动二指抓取灵巧手的工作方法，工作时：控制模块驱使两个驱动电机同步启动，两个驱动电机分别带动缠线轮旋转并对驱动绳进行缠绕，驱动绳在缠绕过程中带动端指节与中指节向内侧弯曲，两侧的端指节夹紧物体，实现抓取物体；当需要放置物体时，控制模块驱动两个驱动电机同步反向旋转，两个驱动电机通过缠线轮对驱动绳进行放卷，驱动绳放卷过程时，第一扭簧和第二扭簧带动中指节和端指节向外侧张开，实现放置物体。

与现有技术相比，本发明具有以下效果：本发明结构简单、设计合理，通过驱动电机的正反转来实现驱动绳的缠绕与放卷，即可控制两个夹持手指的夹紧与张开，进而实现取放物体，控制简单、灵活性好。

附图说明：

图1是本发明实施例的结构示意图一；

图2是本发明实施例的结构示意图二；

图3是本发明实施例中驱动绳的缠绕方式示意图。

图中：

1-基座；101-凸耳；102-电机仓；2-基指节；3-中指节；301-第一连接板；4-端指节；401-第二连接板；5-第一铰接轴；6-第二铰接轴；7-第一滑轮；8-第二滑轮；9-驱动电机；10-缠线轮；11-驱动绳；12-连接轴；13-绕线套筒。

具体实施方式:

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。

如图1-2所示，本发明一种欠驱动二指抓取灵巧手，包括基座1、两个夹持手指以及绳驱机构，所述夹持手指包括基指节2、中指节3以及端指节4，所述基指节2的一端固联在基座1上，基指节2的另一端经一第一铰接轴5与中指节3铰接，所述中指节3远离基指节2端经一第二铰接轴6与端指节4铰接，所述第一铰接轴5和第二铰接轴6的中部分别套设有第一滑轮7和第二滑轮8；所述绳驱机构包括两个安装在基座1上的驱动电机9，每一所述驱动电机9的输出端固联有一缠线轮10，所述缠线轮10上缠绕有一驱动绳11，所述驱动绳11的伸出端依次缠绕过与其同侧的第一滑轮和第二滑轮并与端指节4固联，如图3所示；两个驱动电机分别带动一个缠线轮旋转，进而拉紧驱动绳，即可实现端指节与中指节的弯曲夹紧，完成抓取物体，结构简单、控制方便。

本实施例中，所述基座1的一端设置有一凸耳101，两个基指节2分别经螺栓固定连接于所述凸耳101的两侧，所述基座1上于凸耳101的旁侧设有一电机仓102，两个所述驱动电机9上下叠置在所述电机仓102内部，两个驱动电机9的输出轴分别穿过电机仓102的两侧壁并向外延伸。

本实施例中，两个所述驱动电机9均为步进电机，两个驱动电机分别与外接控制模块电性连接。

所述外接控制模块包括控制电路板以及电池，控制电路板上使用arduino2560型控制器对步进电机进行控制。

本实施例中，所述中指节3靠近基指节端2设有两个以利第一铰接轴5穿过的第一连接板301，所述第一滑轮7设于两个第一连接板301之间，所述第一铰接轴5与第一连接板301和第一滑轮7之间分别经轴承转动连接；所述端指节4靠近中指节3端设有两个以利第二铰接轴6穿过的第二连接板401，所述第二滑轮8设于两个第二连接板401之间，所述第二铰接轴6与第二连接板401和第二滑轮8之间分别经轴承转动连接；轴承的设置可大大减少摩擦力，增加了转动的顺滑度，保证夹持手指的灵活转动。

本实施例中，所述第一铰接轴5和第二铰接轴6上分别套接有第一扭簧和第二扭簧，所述第一扭簧和第二扭簧的端部分别抵接住中指节3和端指节4，以提供夹持手指的张开力。

本实施例中，所述端指节4远离中指节3端设有一用于与驱动绳11的伸出端固联的连接轴12。

所述第一铰接轴5、第二铰接轴6以及连接轴12均为螺栓轴，第一铰接轴5、第二铰接轴6以及连接轴12分别经自锁螺母锁紧。

本实施例中，所述基指节2和中指节3的中部分别经螺栓安装以利有一以利于驱动绳11缠绕的绕线套筒13。

本实施例中，所述端指节4的内侧面设有防滑橡胶片，增加抓取摩擦力。

本发明一种欠驱动二指抓取灵巧手的工作方法，工作时：控制模块驱使两个驱动电机9同步启动，两个驱动电机9分别带动缠线轮10旋转并对驱动绳11进行缠绕，驱动绳11在缠绕过程中带动端指节4与中指节3向内侧弯曲，两侧的端指节4夹紧物体，实现抓取物体；当需要放置物体时，控制模块驱动两个驱动电机9同步反向旋转，两个驱动电机9通过缠线轮10对驱动绳11进行放卷，驱动绳11放卷过程时，第一扭簧和第二扭簧带动中指节3和端指节4向外侧张开，实现放置物体。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。