[发明专利]牵拉式仿生机器人手

说明书

技术领域

本发明涉及一种机器人仿生手结构，属于机器人技术领域。

背景技术

机器人手是机器人领域里必不可少的一部分，在近年得到了很大的重视与发展，目前一些灵巧手已经能够实现人手的部分复杂操作功能，但是灵巧手结构复杂、控制难度高，并不适用于如导览、家居等普通机器人的简单操作。一些简单的机器人手通常具有三至五个可以弯曲的手指，通过多个手指的配合实现机器人手的抓取动作。在结构上，目前的机器人手指关节通常采用铰链式关节，关节两个部分的转轴同轴，可以实现相对转动，但是由于机器人手指空间小，不便安装电机，且在旋转时存在摩擦阻力及磨损等问题，这对机器人手的工作效率及操作精度有很大的影响。同时随着高仿真技术的发展，机器人表面通常会设计成仿真硅胶表皮，这对机械电子结构的设计又增加了难度。因此迫切需要一种结构紧凑、运动灵活、控制简单的机器人手指结构及驱动方式，若能采用仿生设计理念及间接驱动的方式，以实现机器人手的简单操作功能。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提出一种结构紧凑、运动灵活、控制简单的机器人手。该机器人手的手指采用仿生设计理念及间接驱动方式，保证机器人手完成简单的操作功能。

本发明的牵拉式仿生机器人手有五个手指，其中大拇指与手掌成夹角并相对固定，其他四个手指为可运动手指，每一个都具有三个旋转关节，可运动手指的第一指节通过第一旋转关节与手掌相连，第二指节通过第二旋转关节与第一指节相连，第三指节通过第三旋转关节与第二指节相连，可运动手指靠近掌心侧有一根牵拉钢丝穿过各指节上的线孔与电机相连，钢丝另一端在第三指节末端固定，通过电机的转动使手心侧钢丝的长度发生变化，从而使手指发生弯曲。

所述旋转关节的两部分分别由一个半圆弧面构成，在装配时两圆弧面相切。

可运动手指的每个手指都具有沿手指节纵向分布的三条线槽，在三条线槽中分别有左连线、中连线和右连线，在关节处三条连线交叉连接，使关节两半圆的轴线在运动时保持相对位置固定不变。所述左、中和右连线为具有一定弹性的尼龙线。

可运动手指由第一指节、第二指节和第三指节组成，指节间通过所述旋转关节串联，第一指节上包括三条线槽，用于嵌入固定关节用的连线，第一指节手掌侧靠近关节半圆附近有两个突起圆孔为固定引导牵拉钢丝的线孔。

第二指节的长度较第一指节短，包括三条线槽、两端对称的关节半圆及两个线孔用于穿过牵拉钢丝，第三指节较第二指节短，与第二指节相连的一端为关节半圆，另一端作为手指末端是一个半球形。在第三指节的表面有三条线槽，并且在线槽靠手指末端处有三个固定孔配合螺钉用于固定左连线、中连线、右连线及牵拉钢丝的线端，在第三指节前后面有两个线孔用于穿过牵拉钢丝。在所述机器人手外侧套一层按照人手比例设计的硅胶表皮。

机器人手的手掌与每个可运动手指相连处为关节半圆，手掌上对应有12条线槽，并且在每条线槽靠近手掌端有固定孔配合螺钉用于固定左连线、中连线和右连线，在手掌掌心面靠近关节处共有四个用于固定引导牵拉钢丝的线孔16。前后牵引钢丝13的末端与电机相连。在本发明中，手指关节采用了仿生结构设计，关节的两部分分别由一个半圆弧面构成，在装配时两圆弧面相切，并且通过三根弹性尼龙线以十字交叉式固定。本发明是一种结构紧凑、运动灵活、控制简单的机器人手指结构及驱动方式，采用了仿生设计理念及间接驱动的方式，可以实现机器人手的简单操作功能。

附图说明

图1为本发明的机械原理图的三维实体图；

图2为本发明的仿生关节正视图及沿指节上左中右三条线槽的关节剖面左示图；

图3为本发明的手指三维实体图；

图4为本发明的第一指关节三维实体图；

图5为本发明的第二指关节三维实体图；

图6为本发明的第三指关节三维实体图；

图7为本发明的手掌三维实体图；

图8为本发明的硅胶表皮三维实体图。

具体实施方式

以下结合附图进一步说明本发明。