一種變剛度欠驅動的機器人靈巧手手指制造技術

本發明專利技術公開了一種變剛度欠驅動的機器人靈巧手手指，包括由遠至近依次連接的遠端指骨、遠端轉動關節、近端指骨和近端轉動關節，在所述近端轉動關節上繞有驅動牽引線，所述驅動牽引線的兩端分別與兩根傳動牽引線連接，兩根所述傳動牽引線分別纏繞在兩個繞線輪上，兩個所述繞線輪分別由兩個電機驅動，所述驅動牽引線和所述傳動牽引線通過彈簧連接；所述遠端轉動關節和所述近端轉動關節通過聯動線繩傳動；在所述遠端轉動關節上設有多個深度不同的聯動線繩繞線槽Ⅰ，在所述近端轉動關節上設有多個深度不同的聯動線繩繞線槽Ⅱ。本發明專利技術結構簡單緊湊，質量輕，體積小，指骨間聯動傳動比可變，欠驅動所需電機少，而且可以實現變剛度調節。

A variable stiffness underactuated robot dexterous hand finger

The invention discloses a variable stiffness under dexterous finger driven robot, including from far to near the distal phalanx, connected distal rotation joint, proximal phalanx and proximal revolute joints in the proximal revolute joints are wound on the traction drive line are respectively connected with the two transmission line of the traction the two ends of the driving pull wire, the traction transmission wires are respectively wound on two reel, two of the winding wheel are respectively driven by two motors and the traction drive transmission line and the traction line connected by a spring; the distal rotation joints and the proximal joint through rotation linkage cord transmission; in the joint is provided with a plurality of different depth linkage cord winding slot of the distal rotation in the proximal rotating joint is provided with a plurality of different depth linkage cord winding groove ii. The invention has the advantages of simple and compact structure, light weight, small size, variable transmission ratio between the fingers, less motor needed for the under drive, and variable stiffness adjustment.

【技術實現步驟摘要】
一種變剛度欠驅動的機器人靈巧手手指
本專利技術屬于機器人
，涉及一種剛度可變的欠驅動的機器人靈巧手手指。
技術介紹
傳統的工業機器人末端夾持器只能進行一些簡單的任務。然而，越來越多的實際應用要求機器人末端能實現更加復雜和更加智能的操作，簡單的末端夾持器不能滿足實際復雜操作任務的要求。機器人靈巧手具有通用性強，抓持精度高，靈巧性、穩定性好等優點，成為解決復雜操作任務的有效方案，從20世紀后期以來成為機器人領域一個熱門的研究方向之一。機器人靈巧手手指作為靈巧手的最重要組成部分，決定著靈巧手的抓持精度、靈巧性、穩定性等性能。中國專利技術專利文獻CN101941205A、中國專利技術專利文獻CN10163317A等現有技術中的機器人靈巧手設計結構復雜，靈巧手設計大都是總體尺寸比人手大很多，手指過于粗大、笨重，難以抓取細小物體。又如中國專利技術專利文獻CN1031228744，一種機器人靈巧手，每個手指設置三個關節由三組四連桿機構藕合，由一個電機驅動。三個關節的運動速率按固定角度1:1:1同時彎曲，不能實現不同傳動比的聯動傳動，靈巧性降低。又如中國專利技術專利文獻CN1418765中的靈巧手設計，因所需的驅動器多，系統控制難度高，生產費用巨大等原因，極大地降低了機器人靈巧手的實用性。而且靈巧手指剛度不可變，難以抓取易碎物體，不能滿足抓持不同物體所需不同剛度的柔順性要求。
技術實現思路
本專利技術為解決公知技術中存在的技術問題而提供一種變剛度欠驅動的機器人靈巧手手指，該手指結構簡單緊湊，質量輕，體積小，指骨間聯動傳動比可變，欠驅動所需電機少，可以實現變剛度調節。本專利技術為解決公知技術中存在的技術問題所采取的技術方案是：一種變剛度欠驅動的機器人靈巧手手指，包括由遠至近依次連接的遠端指骨、遠端轉動關節、近端指骨和近端轉動關節，在所述近端轉動關節上繞有驅動牽引線，所述驅動牽引線的兩端分別與兩根傳動牽引線連接，兩根所述傳動牽引線分別纏繞在兩個繞線輪上，兩個所述繞線輪分別由兩個電機驅動，所述驅動牽引線和所述傳動牽引線通過彈簧連接；所述遠端轉動關節和所述近端轉動關節通過聯動線繩傳動；在所述遠端轉動關節上設有多個深度不同的聯動線繩繞線槽Ⅰ，在所述近端轉動關節上設有多個深度不同的聯動線繩繞線槽Ⅱ。所述近端指骨和所述近端轉動關節通過連接片Ⅰ固定連接在一起。所述遠端轉動關節采用兩個側支撐端板支承，所述側支撐端板與所述近端指骨通過連接片Ⅱ固定連接在一起，所述遠端轉動關節與所述遠端指骨通過連接片Ⅲ固定連接在一起。本專利技術具有的優點和積極效果是：一)靈巧手手指采用欠驅動方式，結構簡單緊湊，質量輕，體積小，欠驅動所需驅動器數目少，也使得系統控制難度降低；二)靈巧手手指指骨間能實現不同傳動比的聯動傳動，相比傳統定傳動比運動速率按固定角度同時彎曲的靈巧手手指來說靈巧性更高；三)靈巧手指可以實現手指的彎曲、伸展運動以及變剛度的調節，能滿足抓持不同物體所需不同剛度的柔順性要求。綜上所述，本專利技術具有結構簡單緊湊，質量輕，體積小，指骨間聯動傳動比可變，變剛度，欠驅動等特點，能完成多種靈巧及復雜操作任務，可以在極限或是有害環境下代替人手實現抓取操作，在多個領域中有廣闊的應用前景和重要的社會意義。附圖說明圖1為本專利技術的結構示意圖；圖2為圖1的側示圖；圖3為本專利技術的遠端轉動關節與近端轉動關節傳動示意圖；圖4為本專利技術的遠端轉動關節結構示意圖；圖5為本專利技術的遠端轉動關節和遠端指骨及側支撐端板連接的結構示意圖。圖中：101、遠端指骨，102、連接片Ⅰ，103、側支撐端板，104、遠端轉動關節，105、近端指骨，106、近端關節，107、彈簧，108、繞線輪，109、聯動線繩，110、驅動牽引線，111、傳動牽引線，112、連接片Ⅱ，113連接片Ⅲ。具體實施方式為能進一步了解本專利技術的
技術實現思路
、特點及功效，茲例舉以下實施例，并配合附圖詳細說明如下：請參閱圖1～圖5，一種變剛度欠驅動的機器人靈巧手手指，包括由遠至近依次連接的遠端指骨101、遠端轉動關節104、近端指骨105和近端轉動關節106，在所述近端轉動關節106上繞有驅動牽引線110，所述驅動牽引線110的兩端分別與兩根傳動牽引線111連接，兩根所述傳動牽引線111分別纏繞在兩個繞線輪108上，兩個所述繞線輪108分別由兩個電機驅動，所述驅動牽引線110和所述傳動牽引線111通過彈簧107連接；所述遠端轉動關節104和所述近端轉動關節106通過聯動線繩109傳動；在所述遠端轉動關節104上設有多個深度不同的聯動線繩繞線槽Ⅰ，在所述近端轉動關節106上設有多個深度不同的聯動線繩繞線槽Ⅱ，聯動線繩109可以張緊在不同深度的聯動線繩繞線槽Ⅰ和聯動線繩繞線槽Ⅱ內，使得近端指骨105和遠端指骨101的聯動傳動比可以調節，也可通過更換不同的近端轉動關節和/或遠端轉動關節來實現不同傳動比的聯動傳動。當兩個電機轉動方向相同時實現手指的彎曲和伸展運動，當兩電機轉動方向不相同時實現手指的變剛度調節。在本實施例中，所述近端指骨105和所述近端轉動關節106通過連接片Ⅰ102固定連接在一起。所述遠端轉動關節106采用兩個側支撐端板103支承，所述側支撐端板103與所述近端指骨105通過連接片Ⅱ112固定連接在一起，所述遠端轉動關節104與所述遠端指骨101通過連接片Ⅲ113固定連接在一起。本專利技術的工作原理：當兩個電機都逆時針轉動時，帶動所述近端轉動關節106逆時針轉動，從而使得所述近端指骨105和所述遠端指骨101逆時針轉動，實現手指的伸展運動。當兩電機都順時針轉動時，帶動所述近端轉動關節106順時針轉動，所述近端指骨105和所述遠端指骨101順時針轉動，實現手指的彎曲運動。當電機一個順時針轉動，一個逆時針轉動時，實現手指的變剛度調節。盡管上面結合附圖對本專利技術的優選實施例進行了描述，但是本專利技術并不局限于上述的具體實施方式，上述的具體實施方式僅僅是示意性的，并不是限制性的，本領域的普通技術人員在本專利技術的啟示下，在不脫離本專利技術宗旨和權利要求所保護的范圍的情況下，還可以做出很多形式，這些均屬于本專利技術的保護范圍之內。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種變剛度欠驅動的機器人靈巧手手指，包括由遠至近依次連接的遠端指骨、遠端轉動關節、近端指骨和近端轉動關節，其特征在于，在所述近端轉動關節上繞有驅動牽引線，所述驅動牽引線的兩端分別與兩根傳動牽引線連接，兩根所述傳動牽引線分別纏繞在兩個繞線輪上，兩個所述繞線輪分別由兩個電機驅動，所述驅動牽引線和所述傳動牽引線通過彈簧連接；所述遠端轉動關節和所述近端轉動關節通過聯動線繩傳動；在所述遠端轉動關節上設有多個深度不同的聯動線繩繞線槽Ⅰ，在所述近端轉動關節上設有多個深度不同的聯動線繩繞線槽Ⅱ。

【技術特征摘要】
1.一種變剛度欠驅動的機器人靈巧手手指，包括由遠至近依次連接的遠端指骨、遠端轉動關節、近端指骨和近端轉動關節，其特征在于，在所述近端轉動關節上繞有驅動牽引線，所述驅動牽引線的兩端分別與兩根傳動牽引線連接，兩根所述傳動牽引線分別纏繞在兩個繞線輪上，兩個所述繞線輪分別由兩個電機驅動，所述驅動牽引線和所述傳動牽引線通過彈簧連接；所述遠端轉動關節和所述近端轉動關節通過聯動線繩傳動；在所述遠端轉動關節上設有多個深度不同的聯動...

【專利技術屬性】
技術研發人員：戴建生，萬昌雄，楊元卿，康熙，孫杰，
申請(專利權)人：天津大學，
類型：發明
國別省市：天津,12