[发明专利]一种机械手指的设计方法

说明书

本发明提供了一种机械手指的设计方法，该种机械手指包括三个关节和将三个关节依次相连的两个传动机构，每个关节均包括主动直齿轮、副动直齿轮和从动直齿轮，每个传动机构包括布置在相邻两个关节的主动直齿轮之间并依次啮合的若干个传动轮；该设计方法用于对各齿轮的齿数进行设计，以使机械手指的三个关节转速相同或相接近。该种机械手指的设计方法使机械手指三个关节在同一时刻的弯曲角度相同或接近，提高了机械手指的灵活性和抓握效率。

技术领域

本发明属于机械手技术领域，尤其涉及一种机械手指的设计方法。

背景技术

机械手用于模仿人手，在当代生产生活中发挥着重要作用，比如，用于抓握物体。然而，现有技术中的机械手及机械手指在抓握物体时，由于机械手指各个关节的转速不同，即在同一时刻各个关节的弯曲角度不同，导致各个指节不能同时接触待抓握的物体，需等待所有指节均接触物体时才能实现抓握，降低了机械手指的效率；现有技术中为使所有关节的转速相同，往往为每个关节单独设置动力装置，该方式又增加了机械手和机械手指的复杂程度，增大了机械手和机械手指的体积，提高了成本。

发明内容

本发明的技术目的在于提供一种机械手指的设计方法，旨在在只提供一个动力装置的情况下，驱动机械手指的三个关节，并使机械手指的三个关节在同一时刻的弯曲角度相同或相接近。

为解决上述技术问题，本发明提出了一种机械手指的设计方法，该种设计方法用于设计机械手指中各齿轮的齿数，使第一从动直齿轮、第二从动直齿轮和第三从动直齿轮的自转速度相同或相接近，从而实现使机械手指的三个关节转速相同或相接近，即三个关节在同一时刻的弯曲角度相同或相接近，该设计方法包括以下步骤：

S1：依据机械手指的工作条件，选取所述第一副动直齿轮和第一从动直齿轮的齿数，使所述第一副动直齿轮的齿数为所述工作条件下的最小值，所述第一从动直齿轮的齿数为所述工作条件下的最大值；

S2：根据等式1选取所述第一主动直齿轮和第一传动轮的齿数，所述等式1为:

第一主动直齿轮的齿数+第一传动轮的齿数＝第一副动直齿轮的齿数+第一从动直齿轮的齿数；

S3：选取小于180°的任意角度作为参考角度，根据所述第一从动直齿轮、第一副动直齿轮和第一主动直齿轮的齿数，计算在所述第一从动直齿轮自转所述参考角度时，所述第一主动直齿轮所旋转的角度；

S4：选取所述第二主动直齿轮和第二传动轮的齿数，使二者的齿数均介于所述第一副动直齿轮和第一从动直齿轮的齿数之间，计算在所述第一从动直齿轮自转所述参考角度时，所述第二主动直齿轮自转的角度；

S5：选取所述第二副动直齿轮和第二从动直齿轮的齿数，使二者的齿数均介于所述第一副动直齿轮和第一从动直齿轮的齿数之间，并使二者的齿数满足等式2，且使在所述第二主动直齿轮自转步骤S4中所述角度时，所述第二从动直齿轮自转的角度与所述参考角度相同或接近；所述等式2为：

第二副动直齿轮的齿数+第二从动直齿轮的齿数＝第二主动直齿轮的齿数+第二传动轮的齿数；

S6：选取所述第三主动直齿轮的齿数，该齿数介于所述第一副动直齿轮和第一从动直齿轮的齿数之间；计算在所述第二从动直齿轮自转步骤S5中所述角度时，所述第三主动直齿轮自转的角度；

S7：选取所述第三副动直齿轮和第三从动直齿轮的齿数，以使二者的齿数均介于所述第一副动直齿轮和第一从动直齿轮的齿数之间，并使在所述第三主动直齿轮自转步骤S6中所述角度时，所述第三从动直齿轮自转的角度与所述参考角度相同或接近。

进一步地，所述第一主动直齿轮和所述第一传动轮齿数相等，步骤S2中所述等式1为：

第一主动直齿轮的齿数＝第一传动轮的齿数＝(第一副动直齿轮的齿数+第一从动直齿轮的齿数)/2。