一种欠驱动机器人灵巧手的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属机械领域，具体涉及一种新型的欠驱动机器人灵巧手。
【背景技术】
[0002]机器人灵巧手作为人类活动肢体的有效延伸，以其能够完成灵活、精细的抓取操作，从20世纪后半期开始，作为机器人领域的热门研究方向之一，被各国的科技人员所研究。相对于简单的末端操作器，机器人灵巧手具有通用性强、感知能力丰富、能够实现满足几何封闭和力封闭的精确、稳固抓取等特点。
[0003]机器人灵巧手技术经过长时间发展，产生了大量的代表性机构，如SHADOW手采用五根手指，由气动肌肉控制手指的运动；HIT/DLR手和NASA手均采用多电机驱动，驱动单元布置在手指关节和手掌上。
[0004]发明人在实施本发明的过程中发现，现有技术中的机器人灵巧手设计结构复杂，系统控制难度高，且生产费用巨大，极大的降低了机器人灵巧手的实用性。
【发明内容】
[0005]本发明为了解决机器人灵巧手设计结构复杂，控制难度高等限制实用性的问题，提供了一种新型的欠驱动机器人灵巧手。本领域技术人员可以理解的是，“欠驱动”是指系统的独立控制变量个数小于系统自由度个数的一类非线性系统；具体到机器人灵巧手中，“欠驱动”是指机器人灵巧手驱动系统的独立控制变量(通常是指独立的驱动电机，液压轴等)个数小于机器人灵巧手的自由度个数(通常是指可相对活动的关节)的一类非线性系统，例如，机器人灵巧手共有10个可活动的关节，但只有3个驱动电机。
[0006]本发明提供的欠驱动机器人灵巧手在节约能量、降低造价、减轻重量、增强系统灵活度等方面都较完全驱动系统优越。该新型欠驱动机器人灵巧手的驱动系统集成在手掌中，该手掌部件少，只用一个舵机就可实现多手指(手指数量η > 3)的联动驱动、结构简单、控制安装便捷、具有较高的性价比，扩大了多指灵巧手的实用性及适用范围。
[0007]本发明提供的欠驱动机器人灵巧手包括:手掌座(I)、支承座(2)、单驱动机构、两套连接机构以及至少三根手指；固定连接在手掌座(I)两侧的支承座(2 )、固定连接在手掌座(I)上的驱动机构；
[0008]其中所述驱动机构包括:固定连接在手掌座(I)上的舵机(3);舵盘(4)通过两个立柱(5 )安装在舵机(3 )的输出端，同时两个立柱(5 )分别穿插在两套连接机构的两个滑槽
(11)内；
[0009]所述连接机构包括:套设有驱动机构立柱(5)的滑槽(11);滑杆(12)的一端与滑槽(11)的端头连接，滑杆(12)的另一端通过轴承(6)与支承座(2)的槽口相连；
[0010]所述手指至少包括:基指节(14)、中指节(15)和端指节(16)三个指节；基指节
(14)的一端活动连接在手掌座(I)的凸耳(31)上，另一端与中指节(15)活动连接；中指节
(15)两端分别与基指节(14)和端指节(16)活动连接；
[0011]驱动杆(17)—端活动连接在滑杆(12)上，另一端与第一辅助杆(18)活动连接，同时驱动杆(17)中部与基指节(14)活动连接；第一辅助杆(18)—端与驱动杆(17)活动连接，另一端与第二辅助杆(19)活动连接，同时第一辅助杆(18)中部与中指节(15)活动连接；第二辅助杆(19)与端指节(16)连接。
[0012]其中，所述舵机(3)固定连接在手掌座(I)中部。
[0013]其中,两个支承座(2)分别固定连接在手掌座(I)相对的两侧,手掌座(I)另外两侧设有的凸耳(31)。
[0014]其中，所述手指交错安装在所述手掌座(I)两侧的凸耳(31)上。
[0015]其中，所述滑槽(11)中间开设有滑道，用于与驱动机构的立柱(5)连接，使立柱
(5)可以在该滑道中自由滑动。
[0016]其中，所述滑槽(11)两端加工螺纹孔用于连接滑杆(12)。
[0017]其中，所述滑杆(12 ) —端加工凸台用于连接轴承(6 )。
[0018]其中，所述驱动机构驱动两套连接机构相互靠近时，手指向内收拢；所述驱动机构驱动两套连接机构相互远离时，手指向外放开。
[0019]其中，所述驱动机构驱动手指向内收拢时，舵机(3)带动舵盘(4)旋转，通过立柱
(5)使滑槽(11)带动滑杆(12)向手掌座(I)中心靠拢，带动驱动杆(17)—端做直线运动，基指节(14)在驱动杆(17)的带动下绕手掌座(I)的凸耳(31)中心向内(图所示的逆时针方向)运动，第一辅助杆(18)相对驱动杆(17)做向内(图所示的逆时针方向)运动，带动中指节(15)以中指节15与基指节(14)的关节轴向内(图所示的逆时针方向)运动；相对第一辅助杆(18)与中指节(15)的辅助关节轴，第一辅助杆(18)以该辅助关节轴为旋转轴向外(图所示的顺时针方向)运动，从而带动第二辅助杆(19)以第一辅助杆(18)与第二辅助杆
[19]的关节轴为旋转轴向内(图所示的逆时针方向)运动，进一步带动端指节(16)以端指节(16)与中指节(15)的关节轴为旋转轴向内(图所示的逆时针方向)运动，使手指呈向内收拢趋势。
[0020]其中，所述驱动机构驱动手指向外放开时，舵机(3)带动舵盘(4)旋转，通过立柱(5 )使滑槽(11)带动滑杆(12 )向远离手掌座(I)方向运动，带动驱动杆(17 )—端做直线运动，基指节(14)在驱动杆(17)的带动下绕手掌座(I)的凸耳(31)中心向外(图所示的顺时针方向)运动，第一辅助杆(18)相对驱动杆(17)做向外(图所示的顺时针方向)运动，带动中指节(15)以中指节15与基指节(14)的关节轴向外(图所示的顺时针方向)运动；相对第一辅助杆(18)与中指节(15)的辅助关节轴，第一辅助杆(18)以该辅助关节轴为旋转轴向内(图所示的逆时针方向)运动，从而带动第二辅助杆(19)以第一辅助杆(18)与第二辅助杆(19)的关节轴为旋转轴向外(图所示的顺时针方向)运动,进一步带动端指节(16)以端指节(16)与中指节(15)的关节轴为旋转轴向外(图所示的顺时针方向)运动，使手指呈向外放开趋势。
[0021]本发明提供的欠驱动机器人灵巧手在节约能量、降低造价、减轻重量、增强系统灵活度等方面都较完全驱动系统优越。该新型欠驱动机器人灵巧手的驱动系统集成在手掌中，该手掌部件少，只用一个舵机就可实现多手指(手指数量η > 3)的联动驱动、结构简单、控制安装便捷、具有较高的性价比，扩大了多指灵巧手的实用性及适用范围。
【附图说明】
[0022]为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0023]图1为本发明提供的欠驱动机器人灵巧手手掌结构示意图；
[0024]图2为本发明提供的欠驱动机器人灵巧手手指结构及与手掌连接示意图；
[0025]图3为本发明提供的欠驱动机器人灵巧手手指位置布置示意图；
[0026]图4为本发明提供的欠驱动机器人灵巧手手指位置另一布置示意图；
[0027]图5为本发明提供的欠驱动机器人灵巧手支承座的结构示意图。
【具体实施方式】
[0028]为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0029]本发明提供的欠驱动机器人灵巧手主要包括手掌座、支承座、驱动机构、连接机构、包装件。驱动机构与连接机构均安装在手掌上，该发明是可用于连接三手指灵巧手的手掌机构，手指对称交错分布在手掌座的两侧，由单电机驱动。但手指数量并不局限于此，可根据实际要求增加手指数量。在舵机的驱动下由连接机构带动手指以手掌座上的凸耳中心为转轴实现多手指的联动。
[0030]参见图1?5，图1为本发明提供的欠驱动机器人灵巧手手掌结构示意图；图2为本发明提供的欠驱动机器人灵巧手手指结构及与手掌连接示意图；图3为本发明提供的欠驱动机器人灵巧手手指位置布置示意图；图4为本发明提供的欠驱动机器人灵巧手手指位置另一布置示意图；图5为本发明提供的欠驱动机器人灵巧手支承座的结构示意图。
[0031]需要说明的是，在本发明提供的机器人灵巧手实施例中均已三手指灵巧手为例进行说明，本领域技术人员可以理解的是，本发明提供的机器人灵巧手手指数量并不局限于此，可根据实际要求增加手指数量，因此不能以此限定本发明的保护范围。
[0032]如图所示，该欠驱动机器人灵巧手包括:手掌座1、支承座2、单驱动机构、两套连接机构以及至少三根手指；固定连接在手掌座I两侧的支承座2、固定连接在手掌座I上的驱动机构；
[0033]其中所述驱动机构包括:固定连接在手掌座I上的舵机3 ;舵盘4通过两个立柱5安装在舵机3的输出端，同时两个立柱5分别穿插在两套连接机构的两个滑槽11内；
[0034]所述连接机构包括:套设有驱动机构立柱5的滑槽11 ;滑杆12的一端与滑槽11的端头连接，滑杆12的另一端通过轴承6与支承座2的槽口相连；
[0035]所述手指至少包括:基指节14、中指节15和端指节16三个指节；基指节14的一端活动连接在手掌座I的凸耳31上，另一端与中指节15活动连接；中指节15两端分别与基指节14和端指节16活动连接；
[0036]驱动杆17 —端活动连接在滑杆12上，另