[发明专利]一种具有多点阵列压力传感器的全驱动仿人手装置

说明书

本发明为具有多点阵列压力传感器的全驱动仿人手装置，包括控制中心、掌心及多个手指；掌心包括掌心本体及设置在掌心本体内的多个固定卡位，掌心本体通过多个固定卡位分别与多个手指连接；每个手指均包括多个指节，均设有驱动器和齿轮传动装置，驱动器通过齿轮传动装置驱动指节旋转，为每个手指的各个指节提供动力；掌心及多个手指上均设有多点阵列压力传感器，控制中心分别与驱动器、多点阵列压力传感器连接，控制中心用于控制驱动器顺时针或逆时针旋转。本发明使用全驱动方案，每个指节均可自由运动，手指可正反弯曲，实现机械手的正握或反握，不必区分左手和右手，简化了仿人手装置的结构和体积，提高了机械手的工作效率。

技术领域

本发明涉及仿生机器人技术领域，具体为一种具有多点阵列压力传感器的全驱动仿人手装置。

背景技术

现有的机械手驱动方式主要有电机驱动、气动驱动和人工肌肉驱动。电机驱动的优点是体积小、扭矩大以及获取电能较为方便，适合放置于指节内部或者手掌内部；而气动驱动和人工肌肉驱动重量较重、体积较大，驱动器较为复杂，需要安置在前臂部分且占用较多的体积，便携性也不如电机驱动。一般使用的感知压力的传感器为薄膜压力传感器。

现有的机械手电机多采用欠驱动方案，其将驱动电机放置在机械手的掌心处，由于掌心处可用空间较小，无法放置下较多的电机，所以欠驱动电机方案无法为机械手提供较多的自由度，因为每根机械手指一般只使用1个驱动器，所以一般只有5到6个自由度，而较少的自由度导致机械手无法做出较为精密的动作。其压力传感多为指尖单点压力传感设计，一般用于测量指尖单点的压力数据，然而单点压力传感器测量到的数据较少，一般只有指尖的5个数据。

此外，现有机械手只能实现正握，如人手那样，因而很多应用场合都需要有机械手的左手和右手，以完成抓取等动作。

发明内容

为解决现有技术所存在的技术问题，本发明提供一种具有多点阵列压力传感器的全驱动仿人手装置，手掌的自由度较高，手指可正反弯曲，实现机械手的正握或反握，不必区分左手和右手，简化了仿人手装置的结构和体积，减小了机械手工作时所需活动空间，提高了机械手的工作效率。

本发明采用以下技术方案来实现：具有多点阵列压力传感器的全驱动仿人手装置，包括控制中心、掌心及多个手指；掌心包括掌心本体，以及设置在掌心本体内的多个固定卡位，掌心本体通过多个固定卡位分别与多个手指连接；

每个手指均包括多个指节，每个手指上均设有驱动器和齿轮传动装置，驱动器通过齿轮传动装置驱动指节旋转，为每个手指的各个指节提供动力；

掌心及多个手指上均设有多点阵列压力传感器，控制中心分别与驱动器、多点阵列压力传感器连接，控制中心用于控制驱动器的电机顺时针或逆时针旋转，用于接收并处理多点阵列压力传感器所采集的压力信息。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

1、指节纵向大范围的旋转角度使得本仿人手装置可实现正握和反握，因而不必区分左手和右手，也不必移动后再通过正握来抓取东西，简化了仿人手装置的结构和体积，减小了机械手工作时所需活动空间，提高了机械手的工作效率。

2、采用全驱动设计，每个指节均可自由运动，指节弯曲角度范围大，因而手指较为灵活，可适应抓取不同的物品，提高了机械手指所做动作的精密性；此外，指节横向旋转运动使得仿人手可做双指夹取细小、细长或薄片状物品(例如卡片)的动作，从而可模拟人手完成较为复杂灵敏的动作。

3、使用多点阵列压力传感器包围指节，多位置的压力感知能力强，与全驱动设计相结合，提高了机械手指的自由度。

4、本发明采用模块化设计，由5根机械手指、掌心和控制中心组成，每个模块均可独立拆卸和更换，其中每根手指的每个指节也可单独拆卸更换，各模块之间耦合度低，使得升级模块或故障维修变得十分方便。