[发明专利]一种驱动外置的线驱动灵巧手

说明书

技术领域

本发明涉及仿生机器人领域，特别涉及一种驱动外置的线驱动灵巧手。

背景技术

随着科技的不断发展，越来越多的工作被机器所取代。然而，在很多复杂的工作环境下，简单的机械手仍无法替代人去完成复杂而精密的操作。于是出现了一种仿生机械手，其能够模拟人手去执行各种动作，完成抓取任务。

目前，市场上现有的仿生机器人使用的灵巧手虽然能够代替人手去完成一些任务，但并不完美，仍存在以下问题：

1、自由度较小。一般靠置于手掌中的单个电机驱动，仅能完成单一的动作，无法进行复杂动作或操作。

2、承载能力低。因手掌体积较小，受限于较小的体积，一般灵巧手驱动电机也较小，无法提供大力矩，因此灵巧手无法抓取重物。

3、结构复杂。一般单电机驱动灵巧手，传动机构复杂，需要锥齿轮、蜗轮、蜗杆和连杆等机构实现动力分配和动作传递。

发明内容

基于上述现有技术中存在的问题，本发明的目的是：提供一种自由度高、多驱动和抓取力强，体积小，传动简单可靠的驱动外置的线驱动灵巧手，实现握、捏、按等复杂的动作或多手指协作的动作。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

驱动外置的线驱动灵巧手，由手指、手掌和小臂构成；所述手指包括四个指节，分别为远关节、中关节、基关节和指节座，且每个指节之间通过销轴连接，并依次串联，可自由转动；所述销轴上设有扭簧，该扭簧可使手指始终处于伸展状态；

所述手掌包括手掌外壳、绳轴和导绳环；所述手掌外壳上设有掌孔，所述指节座插入所述掌孔内，并通过螺栓固定；所述绳轴固定于所述掌孔的底部，所述导绳环置于掌心的一侧；

所述小臂由小臂外壳、腕部转动模块、角度传感器、穿绳转动轴和手指驱动模块构成；所述手掌与所述腕部转动模块连接；

所述手指内设有一传动绳，所述指节上还设有导向轴，所述传动绳的一端固定在所述远关节上的导向轴上，另一端绕过每个指节的导向轴穿过整个手指空腔，进入所述掌孔内，并汇聚至所述导绳环中，再穿过所述腕部转动模块，进入所述手指驱动模块。

进一步，所述指节由两个对称的指节单元件组成，且所述指节单元通过螺栓固定在一起。

进一步，所述手指包括五根，分别为拇指、食指、中指、无名指和小指，且五根手指在所述手掌上的布置与人手相似。

进一步，所述掌孔设有5个，并与所述手指一一对应。

进一步，所述手掌外壳包括掌心外壳和掌背外壳，且在所述掌心外壳上设有螺栓穿入孔，由螺栓穿入将两者固定在一起。

进一步，所述手掌外壳的末端设有腕关节连接单元，所述腕关节连接单元与所述腕部转动模块连接。

进一步，所述手指驱动模块由支架、若干个绕绳轮和若干个数字舵机构成；所述数字舵机通过螺栓固定在所述支架上，所述绕绳轮安装在所述数字舵机的输出轴上。

进一步，所述角度传感器与所述穿绳转动轴连接，置于所述腕部转动模块处；所述手指驱动模块位于所述腕部转动模块的后方。

本发明的有益效果是：本方案将驱动电机外置于小臂内，因此在选择电机时不受空间限制，可选用大功率的电机，可实现较大的抓取力，轻松抓取重物，且采用五个电机分别驱动五根手指，可实现多自由度，多驱动，使灵巧手动作更加灵活，可轻松实现握、捏、按等复杂的动作或多手指协作动作，采用线传动，使灵巧手体积与真人一致，体积小，传动更简单可靠。

附图说明

图1是灵巧手三视图和立体图。

图2是灵巧手爆炸图。

图3是手指三视图和立体图。

图4是手指爆炸图和剖视图。

图5是手指绕绳示意图。

图6是手掌三视图和立体图。

图7是手掌爆炸图和立体图。

图8是手掌绕绳示意图。

图9是小臂三视图和立体图。

图10是小臂爆炸图。

图11是手指驱动模块爆炸图。

图中：1-手指、2-手掌、3-小臂；11-远关节、12-中关节、13-基关节、14-指节座、15-固定螺栓、16-销轴、17-扭簧、18-导向轴、21-手掌外壳、22-绳轴、23-导绳轴、24-掌孔、25-螺栓穿入孔；31-小臂外壳、32-腕部转动模块、33-角度传感器、34-穿绳转动轴、35-腕部转动模块、41-绕绳轮、42-支架、43-数字舵机。

具体实施方式

以下结合附图。对本发明做进一步说明。