[发明专利]一种腱-连杆混合传动的多自由度指式机械手

摘要

本发明公开了一种腱‑连杆混合传动的多自由度指式机械手，手掌采用仿形设计，手指采用模块化设计，拇指、食指和中指各具有三个自由度，无名指和小指各具有两个自由度；运用腱驱动方式对手指各关节进行驱动，能够实现驱动电机的后置，避免在手指的狭窄空间下布置驱动电机。同时能够在相同的结构尺寸限制下，提供比齿轮、链、带传动等传统传动方式更高的驱动力；指节通过连杆耦合驱动远指节，实现了远指节与中指节的连动，使得远指节与中指节之间具有确定的相对运动关系，使用一个电机实现了中指节和远指节中两个关节的控制。既实现了手指的抓取，又节省了驱动电机数量；采用四个驱动源实现手指的弯曲展开和侧偏等三个自由度，该驱动方式省去了腱驱动中的张紧机构，简化了手指结构，降低了成本，提高了可靠性。

主权项

1.一种机械手，其特征在于，包括五个手指、手掌，腕部以及手臂；五个手指安装在所述手掌上；手掌通过腕部与手臂连接；所述五个手指中的拇指、食指和中指定义为第一类手指；无名指和小指定义为第二类手指；所述第一类手指包括四根驱动腱J1‑1、J1‑2、J1‑3、J1‑4以及顺次相连的第一基座、第一基指节、第一近指节、第一中指节和第一远指节；所述第一基座、第一基指节、第一近指节、第一中指节与第一远指节的相邻两部件之间形成转动副；所述第一远指节还与第一近指节之间采用连杆进行连接，以产生第一远指节与第一中指节之间的耦合运动；驱动腱J1‑1和驱动腱J1‑2的一端均固定在第一近指节上，另一端分别引至第一基座处；驱动腱J1‑1和驱动腱J1‑2分别用于驱动第一近指节绕第一基指节的弯曲和展开运动；驱动腱J1‑3和驱动腱J1‑4的一端均固定在第一中指节上，另一端分别引至第一基座处，驱动腱J1‑3和驱动腱J1‑4用于驱动第一中指节绕第一近指节的弯曲和展开运动；所述第二类手指包括两根驱动腱J2‑1、J2‑2以及顺次相连的第二基座、第二近指节、第二中指节和第二远指节；所述第二基座、第二近指节、第二中指节与第二远指节的相邻两部件之间形成转动副；第二基座与第二近指节之间、第二近指节与第二中指节之间的转动副上设有扭转弹簧；第二中指节与第二远指节之间通过连杆进行耦合传动；驱动腱J2‑1与第二中指节连接，用于驱动第二中指节绕第二近指节的弯曲运动；驱动腱J2‑2与第二近指节连接，用于驱动第二近指节绕第二基座的弯曲运动；所述手臂的内部安装有驱动组件和控制系统；所述驱动组件用于在所述控制系统的控制下，驱动驱动腱J1‑1、J1‑2、J1‑3、J1‑4、J2‑1以及J2‑2。