[发明专利]欠致动机器人手

说明书

本发明涉及欠致动机器人手，其包括：手掌(00)和掌骨(10)，所述掌骨构造成围绕旋转轴线(180)相对于所述手掌旋转；四个对齐手指和与所述四个对齐手指对生的对生手指，所述四个对齐手指大致对齐并约束到所述手掌，所述对齐手指中的每一个包括至少近侧指骨(21、31、41、51)、中间指骨(22、32、42、52)和远侧指骨(23、33、43、53)，并且所述对生手指包括近侧指骨(11)和远侧指骨(13)，所述对齐手指中的每一个的近侧指骨(21、31、41、51)在相应的旋转轴线(240、340、440、540)上铰接到所述手掌(00)，并且所述对生手指的近侧指骨(11)在相应的旋转轴线(140)上铰接到所述掌骨(10)；马达(100)；多个锥齿轮差动级，所述多个锥齿轮差动级将来自所述马达(100)的运动传递到所述对齐手指和所述对生手指，其中所述多个锥齿轮差动级包括第一差动级，所述第一差动级的行星齿轮架(04)通过所述马达(100)而运动，并且所述第一差动级的太阳齿轮(05、06)使第二差动级(14)的行星齿轮架和第五差动级(44)的行星齿轮架运动，所述第二差动级的太阳齿轮(15、16)与第三差动级的行星齿轮架和第四差动级的行星齿轮架(24、34)成一体，所述第三差动级的太阳齿轮和第四差动级的太阳齿轮(26、25、36、35)构造成使得它们分别与在所述手掌(00)和所述对齐手指的近侧指骨(21、31、41、51)之间具有与所述相应的旋转轴线(240、340、440、540)重合的轴线的四个齿轮(210、310、410、510)接合，并且所述第五差动级的太阳齿轮(45、46)构造成分别使所述掌骨(10)以及在所述掌骨(10)和所述对生手指的近侧指骨(11)之间具有与所述相应旋转轴线(140)重合的轴线的齿轮(110)旋转。

技术领域

本发明涉及一种欠致动机器人手。

“机器人手”的定义涉及具有拟人灵感的末端执行器。由于人手的复杂性，创建能够准确再现其功能的机制是非常具有挑战性的。

文献中提出的机器人手可以根据其自由度(DOF)的数量和它们的致动程度(DOA)分为三个主要类别：完全致动、欠致动和冗余致动。

完全致动的机器人手具有的自由度的数量等于致动程度的数量。欠致动的机器人手具有的自由度的数量高于致动程度的数量。冗余致动的机器人手具有的自由度的数量比致动程度的数量低。

完全致动的机器人手，虽然能够有效抓握，但是非常复杂，这导致高成本和整体缺乏稳健性。对于冗余致动的机器人手尤其如此。这就是为什么最近可以找到对欠致动设计越来越感兴趣的主要原因。

机器人抓取中的欠致动的基本思想是使用机械系统，通过弹簧和机械限制等被动元件，可以自动适应被抓物体的特定形状，以便所需的致动器的数量低于操纵器DOF的数量。这导致更简单的控制系统并降低操纵器成本。

获得欠致动机构的方式之一是使用差动系统，该系统自动将一个输入分配到多个输出，这些输出之间的比率由它们的运动状态和机构本身的设计参数来限定。

具体地，根据国际机制和机器理论联合会的术语，差动机构是一种“自由度为二且可以接受两个输入以产生一个输出或者可以解决单个输入两个输出的机构”。

为了获得两个以上的输出，可以使用多个差动模块，根据需要串联或并联配置，每个模块向系统添加1个DOF。通常，需要(n-1)个差动级来获得n个输出。

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