[发明专利]一种欠驱动14自由度仿生灵巧手

说明书

本发明提供了一种欠驱动14自由度仿生灵巧手，属于机器人技术领域。它解决了现有机器人的机械手控制精度差等技术问题。本灵巧手包括手掌、拇指、食指、中指、无名指和小指，拇指包括第一上指节、第一中指节和第一下指节，第一上指节的下端部与第一中指节的上端部相铰接，第一下指节的上端部与第一中指节的下端部相铰接，第一下指节的下端部与手掌转动连接，第一上指节、第一中指节和第一下指节上连接有第一绳索，第一绳索的一端与第一驱动电机的输出轴相连接，第一绳索的另一端固定在第一上指节上。本灵巧手采用欠驱动的结构形式，且能够提高灵巧手的控制精度。

技术领域

本发明属于机器人技术领域，涉及一种欠驱动14自由度仿生灵巧手。

背景技术

随着工业现代化发展，我国以及世界科技水平的发展日新月异，一次又一次的工业革命带来越来越多科技的创新，直至今日我们的工业发展将促使新一轮的工业革命的开始，而随着中国2025计划对接德国工业4.0的实施落地，未来社会对机器人的需求量将会迅猛增长。据相关数据统计显示，到2023年，人形机器人的市场将会增长超10倍，预计在未来6年内市场规模有望超过38亿美元。目前，人形机器人主要市场以美洲为主，但是据预测，该行业未来增长率最快的地方将会是亚太地区。随着中国和日本等亚太地区的老年人数量不断增多，预计将采用更多的人形机器人来提供个人帮助和护理服务。

人形机器人是一个全方面技术的混合产物，它的设计难点有很多方面，其中一个方面就是有力灵巧机械手的设计。目前国内外在人形机器人仿生灵巧手的设计上，大多采用可变的欠驱动结构，这也是符合人体仿生学的，但是在负荷能力上有所欠缺，尤其是传统线传动灵巧手的设计，其负荷能力远小于连杆欠驱动机械手，而且控制精度很差，但是连杆欠驱动灵巧手占用空间较大，难以实施。

发明内容

本发明针对现有的技术存在的上述问题，提供一种欠驱动14自由度仿生灵巧手，它采用欠驱动的结构形式且能够提高灵巧手的控制精度。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：

一种欠驱动14自由度仿生灵巧手，包括手掌、拇指、食指、中指、无名指和小指，其特征在于，所述拇指包括第一上指节、第一中指节和第一下指节，所述第一上指节的下端部与第一中指节的上端部相铰接，第一下指节的上端部与第一中指节的下端部相铰接，第一下指节的下端部与所述手掌转动连接，所述第一上指节、第一中指节和第一下指节上连接有第一绳索，所述第一绳索的一端与第一驱动电机的输出轴相连接，第一绳索的另一端固定在第一上指节上。

该欠驱动14自由度仿生灵巧手包括手掌、拇指、食指、中指、无名指和小指，拇指包括第一上指节、第一中指节和第一下指节，第一上指节、第一中指节和第一下指节分别为第一转动架、第二转动架和第三转动架，第一转动架自由度为绕左右方向转动的转动副，目的是实现第一上指节的转动，第二转动架自由度也为绕左右方向转动的转动副，目的是实现第一中指节以及第一上指节联动弯曲动作。第三转动架自由度为绕手掌前后方向转动的转动副，目的是实现第一下指节相对于掌心的内外转动动作，其中第一转动架和第二转动架共用第一驱动电机，实现欠驱动转动，第一电机驱动第一绳索，在第一绳索的牵动下，实现第一上指节相对于第一中指节的转动以及第一中指节相对于第一下指节的转动，本灵巧手的结构能够提高灵巧手的控制精度。

在上述的一种欠驱动14自由度仿生灵巧手中，所述食指、中指、无名指和小指均包括第二上指节、第二中指节和第二下指节，各第二上指节的下端部均与对应的第二中指节的上端部相铰接，各第二下指节的上端部均与对应的第二中指节的下端部相铰接，各第二下指节的下端部与所述手掌相铰接，各第二上指节、对应的第二中指节和对应的第二下指节上均连接有第二绳索，各第二绳索的一端分别与对应的第二驱动电机的输出轴相连接，各第二绳索的另一端固定在对应的第二上指节上。

各第二上指节和第二中指节分别由对应的第二驱动电机驱动，所以称为欠驱动，各第二电机驱动对应的第二绳索，在第二绳索的牵动下，实现第二上指节相对于第二中指节的转动以及第二中指节相对于第二下指节的转动。