[发明专利]一种多自由度机器人手指基关节

说明书

本发明涉及机器人手指基关节领域，具体涉及一种多自由度机器人手指基关节，为了解决现有灵巧手基关节设计存在用较大的电机为弯曲\伸展自由度提供动力，降低了手指的灵活性的问题；以及通过差动机构实现相交轴传动，传动通常比较复杂，并且断电无法自锁的问题，它包括外框架、差动轮系、接口和两组驱动机构；两组所述驱动机构对称设置在外框架上，差动轮系设置在两组驱动机构的驱动端之间，且差动轮系每侧的输入端与一组驱动机构的驱动端连接，接口与差动轮系的输出端连接，该方案能够使得基关节具有弯曲\伸展和外展\内收2个自由度，并且以较小的体积提供较大的指尖力，并且从驱动空间到关节空间的关系始终保持线性，并能够在断电时实现自锁。

技术领域

本发明涉及机器人手指基关节领域，具体涉及一种多自由度机器人手指基关节。

背景技术

理想的灵巧手手指基关节通常需要具有弯曲\伸展和外展\内收2个自由度，并能以比较小的体积够提供较大的指尖力。现有的灵巧手基关节设计一般有两种方案：

1、只保留弯曲\伸展自由度1个自由度，并将基关节使用的电机数目由2个减少为1个，以此节省出空间来使用较大的电机为弯曲\伸展自由度提供动力，从增加其能提供的指尖力。这种方案降低了手指的灵活性。

2、通过差动机构实现相交轴传动，从而使得弯曲\伸展运动中的负载可以由两个电机共同分担。差动机构常见的有连杆球铰式和锥齿轮式。其中连杆球铰式的差动机构传动相对简单，但运动过程中连杆机构传动角的变化使其从驱动空间到关节空间的关系是非线性的，这种非线性会增加控制的难度。锥齿轮式的差动机构一般由旋转电机驱动，其驱动空间到关节空间的关系呈线性，但是其传动通常比较复杂，并且断电无法自锁。

综上，现有灵巧手基关节设计存在以下问题：

1、用较大的电机为弯曲\伸展自由度提供动力，降低了手指的灵活性。

2、通过差动机构实现相交轴传动，传动通常比较复杂，并且断电无法自锁。

发明内容

发明目的：为了解决现有灵巧手基关节设计存在的问题，本发明提供了一种多自由度机器人手指基关节。

本发明是通过以下方案实现的：一种多自由度机器人手指基关节，它包括外框架、差动轮系、接口和两组驱动机构；

两组所述驱动机构对称设置在外框架上，差动轮系设置在两组驱动机构的驱动端之间，且差动轮系每侧的输入端与一组驱动机构的驱动端连接，接口与差动轮系的输出端连接。

进一步地，所述驱动机构包括电机、齿条和齿轮；

所述电机的输出端与齿条的末端连接，齿条与齿轮啮合设置，齿轮与差动轮系的一个输入端连接。

再进一步地，所述外框架包括电机后托架、电机前托架和两块侧板；

两块所述侧板对称设置，两块侧板的后端均通过电机后托架连接，两块侧板的中端均通过电机前托架连接；托架、电机前托架和两块侧板之间形成电机固定区间，两个电机对称设置在电机固定区间内。

优选地，所述电机前托架与两块侧板之间均为插接，电机后托架与两块侧板均为插接。

进一步地，所述电机后托架每端均通过多个螺栓与一块侧板连接。

优选地，两块所述侧板的前端通过多个连接件连接，每个连接件包括带帽连接杆和连接帽；

带帽连接杆穿过两块侧板后与连接帽连接。

进一步地，所述侧板上设置有轴，轴上设有滚轮，齿条的侧部设有引导槽；滚轮设置在引导槽内。

再进一步地，所述差动轮系包括轮轴、第一从动锥齿轮、第二从动锥齿轮和两个主动锥齿轮；