腱绳并联灵巧欠驱动仿生机器人手装置

摘要

腱绳并联灵巧欠驱动仿生机器人手装置，属于拟人机器人技术领域。该装置具有5个独立控制的手指和14个关节自由度，由10个电机驱动，其中指、无名指、小指与食指结构相同，为双电机驱动三关节转动；拇指固接在手掌中，采用双电机驱动两关节转动。各手指结构相似，均利用电机、腱绳和复位簧件综合实现了手指初始构型可变与自适应抓取相结合的特殊效果。该装置在抓取前可以灵活弯曲手指中间关节以达到稳定拟人的预弯曲姿态，在抓取时以自适应欠驱动方式抓取物体。该装置结构紧凑、集成度高，外观、尺寸和形态动作接近人手，可以稳定抓取和自动适应不同形状、尺寸的物体，也可以进行简单的操作，适合作为拟人机器人的输出终端使用。

主权项

一种腱绳并联灵巧欠驱动仿生机器人手装置，包括拇指(2)、食指(3)、中指(4)、无名指(5)、小指(6)和手掌(1)；所述的拇指包括拇指第一电机(201)、拇指第二电机(202)、拇指基座(205)、拇指近关节轴(212)、拇指中部指段(215)、拇指远关节轴(217)、拇指末端指段(204)、拇指第一传动机构(261)、拇指第二传动机构(262)和拇指复位簧件(203)；所述的拇指第一电机与拇指基座固接，拇指第一电机的输出轴与拇指第一传动机构相连；所述的拇指第二电机与拇指基座固接，拇指第二电机的输出轴与拇指第二传动机构相连；所述的拇指近关节轴套设在拇指基座中，拇指远关节轴套设在拇指中部指段中，拇指近关节轴和拇指远关节轴相互平行；所述的拇指中部指段套设在拇指近关节轴上，所述的拇指末端指段套设在拇指远关节轴上；所述的拇指复位簧件的两端分别连接拇指中部指段和拇指末端指段；所述的食指包括食指第一电机(301)、食指第二电机(302)、食指基座(305)、食指第一中部指段(315)、食指第二中部指段(334)、食指末端指段(304)、食指第一传动机构(361)、食指第二传动机构(362)、食指近关节轴(312)、食指第一中部指段关节轴(317)、食指远关节轴(335)、食指第一复位簧件(337)和食指第二复位簧件(314)；所述的食指第一电机与食指基座固接，食指第一电机的输出轴与食指第一传动机构相连；所述的食指第二电机与食指基座固接，食指第二电机的输出轴与食指第二传动机构相连；所述的食指近关节轴套设在食指基座中，食指第一中部指段关节轴套设在食指第一中部指段中，食指远关节轴套设在食指第二中部指段中，食指近关节轴、食指第一中部指段关节轴和食指远关节轴相互平行；所述的食指第一中部指段套设在食指近关节轴上，所述的食指第二中部指段套设在食指第一中部指段关节轴上，所述的食指末端指段套设在食指远关节轴上；所述的食指第一复位簧件的两端分别连接食指第一中部指段和食指第二中部指段，所述的食指第二复位簧件的两端分别连接食指第二中部指段和食指末端指段；所述的中指、无名指、小指与食指结构相同，仅尺寸大小不同；所述的手掌包括手掌骨架(101)，所述的拇指基座与手掌骨架固接；所述的食指通过食指基座与手掌骨架固接，所述的中指、无名指、小指分别与手掌骨架固接，连接方式同食指一致；所述的食指、中指、无名指、小指、拇指和手掌之间的相对位置模仿人手各手指和手掌的相对位置；其特征在于：所述的拇指还包括拇指第一绳轮(211)、拇指第二绳轮(210)、拇指第三绳轮(218)、拇指第一限位件(241)、拇指第二限位件(242)、拇指第三限位件(243)、拇指第一腱绳(219)、拇指第二腱绳(220)和拇指第三腱绳(216)；拇指第一腱绳(219)、拇指第二腱绳(220)和拇指第三腱绳(216)；所述的拇指第一绳轮和拇指第二绳轮固结或套接在拇指近关节轴上，所述的拇指第三绳轮固结或套接在拇指远关节轴上；所述的拇指第一限位件固结在拇指末端指段上，所述的拇指第二限位件和拇指第三限位件固结在拇指中部指段上；所述的拇指第一腱绳的两端分别连接拇指第一传动机构输出端和拇指末端指段，拇指第一腱绳从拇指末端指段向拇指基座方向穿过拇指第一限位件和拇指第三绳轮间隙，与拇指弯曲方向同方向绕过拇指第三绳轮，穿过拇指第二限位件和拇指第一绳轮间隙，与拇指弯曲方向同方向绕过拇指第一绳轮；所述的拇指第二腱绳的两端分别连接拇指第二传动机构输出端和拇指末端指段，拇指第二腱绳从拇指末端指段向拇指基座方向穿过拇指第一限位件和拇指第三绳轮间隙，与拇指弯曲方向同方向绕过拇指第三绳轮，穿过拇指第三限位件和拇指第二绳轮间隙，与拇指弯曲方向同方向绕过拇指第二绳轮；所述的拇指第三腱绳的两端分别连接拇指第一传动机构输出端和拇指中部指段，拇指第三腱绳从拇指中部指段向拇指基座方向穿过拇指第二限位件和拇指第一绳轮间隙，与拇指弯曲方向反方向绕过拇指第一绳轮后，从基座内部穿出后再穿入基座内，与拇指第一传动机构输出端相连；所述的食指还包括食指第一绳轮(311)、食指第二绳轮(310)、食指第三绳轮(318)、食指第四绳轮(336)、食指第一限位件(341)、食指第二限位件(342)、食指第三限位件(343)、食指第四限位件(313)、食指第一腱绳(319)、食指第二腱绳(320)和食指第三腱绳(316)；所述的食指第一绳轮和食指第二绳轮固结或套接在食指近关节轴上，所述的食指第三绳轮固结或套接在食指第一中部指段关节轴上，所述的食指第四绳轮固结或套接在食指远关节轴上；所述的食指第一限位件固结在食指末端指段上，所述的食指第二限位件和食指第三限位件固结在食指第一中部指段上，所述的食指第四限位件固结在食指第二中部指段上；所述的食指第一腱绳(319)的两端分别连接食指第一传动机构(361)输出端和食指末端指段(304)，依次绕过各食指第四绳轮(336)、食指第三绳轮(318)和食指第一绳轮(311)，食指第一腱绳(319)绕过各绳轮的方式与拇指第一腱绳(219)绕绳方式相同；所述的食指第二腱绳(320)的一端连接第二传动机构(362)输出端，另一端连接食指第二中部指段(334)，依次绕过食指第三绳轮(318)和食指第二绳轮(310)，食指第二腱绳(320)绕过各绳轮的方式与拇指第二腱绳(220)绕绳方式相同；所述的食指第三腱绳(316)的两端分别连接食指第一传动机构(361)输出端和食指第一中部指段(315)，食指第三腱绳(316)绕过食指第三绳轮(318)的方式与拇指第三腱绳(216)绕过拇指第三绳轮(218)的方式相同。