专利名称：欠驱动自适应假手的联动机构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种拟人机械手装置，具体涉及一种欠驱动自适应假手的联动机构。
背景技术：
拟人机械人的重要装置就是机械手，机械手抓握物体的能力直接由机械手的结构所决定。而现有的欠驱动自适应假手装置(专利公开号为CN1557268A)通过中指基关节轴带动中指基座左侧的带轮，从而串联带动无名指和小拇指的弹簧支架运动，通过弹簧支架上的弹簧分别带动无名指和小拇指运动。由于该机构的带轮和弹簧支架以串联方式连接，所以仅能够实现中指、无名指和小指的串动，即当中指开始抓握运动时，无名指和小指可以跟随进行抓握运动，当其中有一个手指在抓握时被阻挡时，带轮停止运动，则三个手指都停止运动，其抓握自适应性不强，在抓握时不能很好的包络复杂形状物体，达到稳定的抓握状态，该假手装置的抓握能力和真正的人手差距比较大。
发明内容
本发明的目的是为解决已有的欠驱动自适应假手装置只能实现中指、无名指和小指的串动，不能实现联动，并且在使用中还存在抓握自适应不强，抓握时不能很好的包络复杂形状物体问题而提供的一种既能实现手指的联动，又有较好的自适应能力的欠驱动自适应假手的联动机构。
本发明包括手掌、与手掌固定连接的基座、依次装在基座的凹槽中的小拇指、无名指和中指，所述的小拇指包括与小拇指指尖相连接的小拇指指尖轴；所述的无名指包括固定在无名指中关节轴上的无名指中关节连杆销轴；所述的中指包括固定在中指中关节轴上的中指中关节连杆销轴；其特征在于所述的联动机构还包括基关节轴；所述的小拇指还包括小拇指连杆销轴、小拇指连杆、弹簧支架、弹簧挡销、小拇指力矩传感器、小拇指左侧板、小拇指右侧板、小拇指扭簧；所述的无名指还包括大伞齿轮、大伞齿轮轴套、无名指力矩传感器、无名指扭簧、无名指扭簧套筒、小伞齿轮、小伞齿轮轴套、电机座、减速器、电机、无名指近指节左侧板、无名指近指节右侧板、无名指连杆、无名指连杆销轴；所述的中指还包括中指连杆、中指近指节左侧板、中指近指节右侧板、中指弹簧支架、中指弹簧挡销、中指力矩传感器、中指扭簧、中指近指节连杆销轴；所述的基座的两翼、小拇指左侧板、小拇指右侧板、无名指近指节左侧板、无名指近指节右侧板、中指近指节左侧板、中指近指节右侧板分别与基关节轴铰接，弹簧支架固定装在小拇指右侧板左端的基关节轴上，弹簧支架与小拇指左侧板之间的基关节轴上套装有小拇指力矩传感器，小拇指力矩传感器的销轴孔内装有与小拇指连杆的一端相连接的小拇指连杆销轴，小拇指连杆的另一端与小拇指指尖轴相连接，弹簧支架的左端面与弹簧挡销的一端固定连接，弹簧支架与小拇指力矩传感器之间的基关节轴上装有小拇指扭簧，小拇指扭簧的左端与小拇指力矩传感器固定连接，小拇指扭簧的右端与弹簧支架固定连接；所述的大伞齿轮通过大伞齿轮轴套固定装在无名指近指节左侧板右端的基关节轴上，大伞齿轮与小伞齿轮啮合，小伞齿轮通过小伞齿轮轴套固定装在减速器的输出轴上，电机座的上端与基座固定连接，电机座的下端与减速器的上端固定连接，减速器的输入端与电机的输出端固定连接，无名指近指节左侧板和无名指近指节右侧板之间的基关节轴上套装有无名指力矩传感器，无名指力矩传感器的销轴孔内装有与无名指连杆的一端相连接的无名指连杆销轴，无名指连杆的另一端与无名指中关节连杆销轴相连接，无名指近指节右侧板与中指近指节左侧板之间的基关节轴上装有无名指扭簧套筒，无名指扭簧套筒上装有无名指扭簧，无名指扭簧的左端与无名指力矩传感器固定连接，无名指扭簧的右端与中指弹簧支架固定连接；所述的中指近指节左侧板右端的基关节轴上固定装有中指弹簧支架，中指弹簧支架与中指近指节右侧板之间的基关节轴上套装有中指力矩传感器，中指力矩传感器的销轴孔内装有与中指连杆一端相连接的中指近指节连杆销轴，中指连杆的另一端与中指中关节连杆销轴相连接，中指弹簧支架的右端面与中指弹簧挡销的一端固定连接，中指扭簧装在中指弹簧支架与中指力矩传感器之间的基关节轴上，中指扭簧的左端与中指弹簧支架固定连接，中指扭簧的右端与中指力矩传感器固定连接。
本发明具有以下有益效果一、本发明由于中指、无名指和小拇指共用一个基关节轴，该基关节轴直接由大伞齿轮带动转动，在手指抓握过程中，手指始终保持运动，小拇指扭簧、无名指扭簧及中指扭簧分别与相对应的弹簧支架和力矩传感器固定连接，每个手指连杆的一端分别与固定在所对应的力矩传感器上的连杆销轴相连接，保证了三个手指的连杆相互并联在基关节轴上，其中任何一个手指的连杆运动不受其它手指约束和干扰，所以能够实现中指、无名指和小指的并动，即在这三个手指的抓握运动中，当其中一个手指接触到物体时，其它两个手指能够继续运动，直至与物体接触，其抓握的自适应性更强，抓握时能够更好的包络形状复杂的物体，抓握比较稳定，该联动机构和人手的抓握情况比较接近。二、由于该机构是通过一个电机驱动实现三个手指并动的，因而本发明与已有技术相比，能更大限度的节省假手的体积，减轻整体重量，简化整体结构。
图1是本发明的主视图(假手的正面图)，图2是图1的后视图(假手的背面图)。
具体实施例方式
具体实施方式
一结合图1、图2说明本实施方式，本实施方式由手掌1、与手掌1固定连接的基座2、依次装在基座2的凹槽中的小拇指3、无名指4和中指5、基关节轴6组成；所述的小拇指3由与小拇指指尖3-1相连接的小拇指指尖轴3-2、小拇指连杆销轴3-3、小拇指连杆3-4、弹簧支架3-5、弹簧挡销3-6、小拇指力矩传感器3-7、小拇指左侧板3-8、小拇指右侧板3-9、小拇指扭簧3-10组成；所述的无名指4由固定在无名指中关节轴4-1上的无名指中关节连杆销轴4-2、大伞齿轮4-3、大伞齿轮轴套4-4、无名指力矩传感器4-5、无名指扭簧4-6、无名指扭簧套筒4-7、小伞齿轮4-8、小伞齿轮轴套4-9、电机座4-10、减速器4-11、电机4-12、无名指近指节左侧板4-13、无名指近指节右侧板4-14、无名指连杆4-15、无名指连杆销轴4-16组成；所述的中指5由固定在中指中关节轴5-1上的中指中关节连杆销轴5-2、中指连杆5-3、中指近指节左侧板5-4、中指近指节右侧板5-5、中指弹簧支架5-6、中指弹簧挡销5-7、中指力矩传感器5-8、中指扭簧5-9、中指近指节连杆销轴5-10组成；所述的基座2的两翼2-1、小拇指左侧板3-8、小拇指右侧板3-9、无名指近指节左侧板4-13、无名指近指节右侧板4-14、中指近指节左侧板5-4、中指近指节右侧板5-5分别与基关节轴6铰接，弹簧支架3-5固定装在小拇指右侧板3-9左端的基关节轴6上，弹簧支架3-5与小拇指左侧板3-8之间的基关节轴6上套装有小拇指力矩传感器3-7，小拇指力矩传感器3-7的销轴孔内装有与小拇指连杆3-4的一端相连接的小拇指连杆销轴3-3，小拇指连杆3-4的另一端与小拇指指尖轴3-2相连接，弹簧支架3-5的左端面与弹簧挡销3-6的一端固定连接，弹簧支架3-5与小拇指力矩传感器3-7之间的基关节轴6上装有小拇指扭簧3-10，小拇指扭簧3-10的左端与小拇指力矩传感器3-7固定连接，小拇指扭簧3-10的右端与弹簧支架3-5固定连接；所述的大伞齿轮4-3通过大伞齿轮轴套4-4固定装在无名指近指节左侧板4-13右端的基关节轴6上，大伞齿轮4-3与小伞齿轮4-8啮合，小伞齿轮4-8通过小伞齿轮轴套4-9固定装在减速器4-11的输出轴上，电机座4-10的上端与基座2固定连接，电机座4-10的下端与减速器4-11的上端固定连接，减速器4-11的输入端与电机4-12的输出端固定连接，无名指近指节左侧板4-13和无名指近指节右侧板4-14之间的基关节轴6上套装有无名指力矩传感器4-5，无名指力矩传感器4-5的销轴孔内装有与无名指连杆4-15的一端相连接的无名指连杆销轴4-16，无名指连杆4-15的另一端与无名指中关节连杆销轴4-2相连接，无名指近指节右侧板4-14与中指近指节左侧板5-4之间的基关节轴6上装有无名指扭簧套筒4-7，无名指扭簧套筒4-7上装有无名指扭簧4-6，无名指扭簧4-6的左端与无名指力矩传感器4-5固定连接，无名指扭簧4-6的右端与中指弹簧支架5-6固定连接；所述的中指近指节左侧板5-4右端的基关节轴6上固定装有中指弹簧支架5-6，中指弹簧支架5-6与中指近指节右侧板5-5之间的基关节轴6上套装有中指力矩传感器5-8，中指力矩传感器5-8的销轴孔内装有与中指连杆5-3一端相连接的中指近指节连杆销轴5-10，中指连杆5-3的另一端与中指中关节连杆销轴5-2相连接，中指弹簧支架5-6的右端面与中指弹簧挡销5-7的一端固定连接，中指扭簧5-9装在中指弹簧支架5-6与中指力矩传感器5-8之间的基关节轴6上，中指扭簧5-9的左端与中指弹簧支架5-6固定连接，中指扭簧5-9的右端与中指力矩传感器5-8固定连接。
本实施方式中，所用的电机4-12和减速器4-11均由瑞士Portescap公司生产制造，电机型号为escap 17N78D.C.、减速器型号为escap R16。
具体实施方式
二结合图说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式
一的不同点是本实施方式的小拇指3还增加有弹簧支架定位销3-11；所述的弹簧支架3-5通过弹簧支架定位销3-11与所述的基关节轴6固定连接。采用上述结构，具有结构简单、使用安全可靠的优点。
工作原理电机4-12的输出轴驱动减速器4-11转动，减速器4-11的输出轴驱动小伞齿轮4-8转动，小伞齿轮4-8带动大伞齿轮4-3运动；大伞齿轮4-3的运动通过大伞齿轮轴套4-4带动基关节轴6转动，从而带动中指5、小拇指3的弹簧支架3-5和中指弹簧支架5-6运动，中指弹簧支架5-6和小拇指3的弹簧支架3-5的转动分别使中指扭簧5-9、无名指扭簧4-6和小拇指扭簧3-10产生一定的扭矩，从而分别驱动中指力矩传感器5-8、无名指力矩传感器4-5和小拇指力矩传感器3-7转动，手指的力矩传感器分别带动手指的连杆驱动整个手指运动。当其中有一个手指接触到物体后(以中指5为例)，中指力矩传感器5-8停止运动，中指弹簧支架5-6和小拇指3的弹簧支架3-5仍然可以向前转动，使无名指扭簧4-6和小拇指扭簧3-10产生扭矩，继续带动无名指4和小拇指3旋转，直至这两个手指完全包络物体。
权利要求
1.一种欠驱动自适应假手的联动机构，其组成包括手掌(1)、与手掌(1)固定连接的基座(2)、依次装在基座(2)的凹槽中的小拇指(3)、无名指(4)和中指(5)，所述的小拇指(3)包括与小拇指指尖(3-1)相连接的小拇指指尖轴(3-2)；所述的无名指(4)包括固定在无名指中关节轴(4-1)上的无名指中关节连杆销轴(4-2)；所述的中指(5)包括固定在中指中关节轴(5-1)上的中指中关节连杆销轴(5-2)；其特征在于所述的联动机构还包括基关节轴(6)；所述的小拇指(3)还包括小拇指连杆销轴(3-3)、小拇指连杆(3-4)、弹簧支架(3-5)、弹簧挡销(3-6)、小拇指力矩传感器(3-7)、小拇指左侧板(3-8)、小拇指右侧板(3-9)、小拇指扭簧(3-10)；所述的无名指(4)还包括大伞齿轮(4-3)、大伞齿轮轴套(4-4)、无名指力矩传感器(4-5)、无名指扭簧(4-6)、无名指扭簧套筒(4-7)、小伞齿轮(4-8)、小伞齿轮轴套(4-9)、电机座(4-10)、减速器(4-11)、电机(4-12)、无名指近指节左侧板(4-13)、无名指近指节右侧板(4-14)、无名指连杆(4-15)、无名指连杆销轴(4-16)；所述的中指(5)还包括中指连杆(5-3)、中指近指节左侧板(5-4)、中指近指节右侧板(5-5)、中指弹簧支架(5-6)、中指弹簧挡销(5-7)、中指力矩传感器(5-8)、中指扭簧(5-9)、中指近指节连杆销轴(5-10)；所述的基座(2)的两翼(2-1)、小拇指左侧板(3-8)、小拇指右侧板(3-9)、无名指近指节左侧板(4-13)、无名指近指节右侧板(4-14)、中指近指节左侧板(5-4)、中指近指节右侧板(5-5)分别与基关节轴(6)铰接，弹簧支架(3-5)固定装在小拇指右侧板(3-9)左端的基关节轴(6)上，弹簧支架(3-5)与小拇指左侧板(3-8)之间的基关节轴(6)上套装有小拇指力矩传感器(3-7)，小拇指力矩传感器(3-7)的销轴孔内装有与小拇指连杆(3-4)的一端相连接的小拇指连杆销轴(3-3)，小拇指连杆(3-4)的另一端与小拇指指尖轴(3-2)相连接，弹簧支架(3-5)的左端面与弹簧挡销(3-6)的一端固定连接，弹簧支架(3-5)与小拇指力矩传感器(3-7)之间的基关节轴(6)上装有小拇指扭簧(3-10)，小拇指扭簧(3-10)的左端与小拇指力矩传感器(3-7)固定连接，小拇指扭簧(3-10)的右端与弹簧支架(3-5)固定连接；所述的大伞齿轮(4-3)通过大伞齿轮轴套(4-4)固定装在无名指近指节左侧板(4-13)右端的基关节轴(6)上，大伞齿轮(4-3)与小伞齿轮(4-8)啮合，小伞齿轮(4-8)通过小伞齿轮轴套(4-9)固定装在减速器(4-11)的输出轴上，电机座(4-10)的上端与基座(2)固定连接，电机座(4-10)的下端与减速器(4-11)的上端固定连接，减速器(4-11)的输入端与电机(4-12)的输出端固定连接，无名指近指节左侧板(4-13)和无名指近指节右侧板(4-14)之间的基关节轴(6)上套装有无名指力矩传感器(4-5)，无名指力矩传感器(4-5)的销轴孔内装有与无名指连杆(4-15)的一端相连接的无名指连杆销轴(4-16)，无名指连杆(4-15)的另一端与无名指中关节连杆销轴(4-2)相连接，无名指近指节右侧板(4-14)与中指近指节左侧板(5-4)之间的基关节轴(6)上装有无名指扭簧套筒(4-7)，无名指扭簧套筒(4-7)上装有无名指扭簧(4-6)，无名指扭簧(4-6)的左端与无名指力矩传感器(4-5)固定连接，无名指扭簧(4-6)的右端与中指弹簧支架(5-6)固定连接；所述的中指近指节左侧板(5-4)右端的基关节轴(6)上固定装有中指弹簧支架(5-6)，中指弹簧支架(5-6)与中指近指节右侧板(5-5)之间的基关节轴(6)上套装有中指力矩传感器(5-8)，中指力矩传感器(5-8)的销轴孔内装有与中指连杆(5-3)一端相连接的中指近指节连杆销轴(5-10)，中指连杆(5-3)的另一端与中指中关节连杆销轴(5-2)相连接，中指弹簧支架(5-6)的右端面与中指弹簧挡销(5-7)的一端固定连接，中指扭簧(5-9)装在中指弹簧支架(5-6)与中指力矩传感器(5-8)之间的基关节轴(6)上，中指扭簧(5-9)的左端与中指弹簧支架(5-6)固定连接，中指扭簧(5-9)的右端与中指力矩传感器(5-8)固定连接。
2.根据权利要求1所述的欠驱动自适应假手的联动机构，其特征在于所述的小拇指(3)还包括弹簧支架定位销(3-11)；所述的弹簧支架(3-5)通过弹簧支架定位销(3-11)与所述的基关节轴(6)固定连接。
全文摘要
欠驱动自适应假手的联动机构，它涉及一种拟人机械手装置。本发明解决了已有欠驱动自适应假手装置只能实现中指、无名指和小指串动，不能实现联动问题。本发明的小拇指扭簧(3－10)与装在基关节轴(6)上的小拇指力矩传感器(3－7)和弹簧支架(3－5)固接，固定在基关节轴(6)上的大伞齿轮(4－3)与装在减速器(4－11)上的小伞齿轮(4－8)啮合，减速器(4－11)与电机(4－12)固接，无名指扭簧(4－6)与装在基关节轴(6)上的无名指力矩传感器(4－5)和中指弹簧支架(5－6)固接，中指扭簧(5－9)与装在基关节轴(6)上的中指弹簧支架(5－6)和中指力矩传感器(5－8)固接。该机构可实现手指联动。
文档编号B25J15/08GK1807031SQ20061000967
公开日2006年7月26日 申请日期2006年1月27日 优先权日2006年1月27日
发明者刘宏, 姜力, 刘伊威, 黄海 申请人:哈尔滨工业大学