專(zhuān)利名稱(chēng)：仿生機(jī)器人手四指?jìng)?cè)展裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于擬人機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種仿生機(jī)器人手四指?jìng)?cè)展裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
背景技術(shù)：
人們?cè)趯?duì)智能機(jī)器人的研究中，把擬人機(jī)器人作為機(jī)器人研究的最高境界，也一直把實(shí) 現(xiàn)類(lèi)人的行為作為夢(mèng)寐以求的目標(biāo)。而同人類(lèi)本身一樣，擬人機(jī)器人的多數(shù)功能要通過(guò)手部 操作來(lái)實(shí)現(xiàn)，因而手部結(jié)構(gòu)是擬人機(jī)器人的重要組成部分，其設(shè)計(jì)是擬人機(jī)器人的關(guān)鍵技術(shù) 之一。
現(xiàn)有的靈巧手(如美國(guó)Robonaut手、英國(guó)Shadow公司的V5手、中德合作研發(fā)的HIT/DLR 手和北航BH手等)多數(shù)采用非常復(fù)雜的多齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)在食指、屮指、無(wú)名指和小指 根部的彎曲和側(cè)展兩個(gè)主動(dòng)自由度運(yùn)動(dòng)，而且該彎曲和側(cè)展轉(zhuǎn)動(dòng)中心線相互垂直。其不足在 于該裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本昂貴，同時(shí)由于主動(dòng)驅(qū)動(dòng)的電機(jī)數(shù)量過(guò)多，加重了實(shí)時(shí)控制的難 度。
對(duì)于人手的研究表明，人手的食指、中指、無(wú)名指和小指的側(cè)展自由度運(yùn)動(dòng)非常重要， 在抓取常見(jiàn)物體(尤其是球狀物體)及完成一些常見(jiàn)手勢(shì)動(dòng)作(例如"V"字形手勢(shì)、"0K" 手勢(shì)等)時(shí)，經(jīng)常需要四指的側(cè)展運(yùn)動(dòng)。但是多數(shù)時(shí)候，四指的側(cè)展運(yùn)動(dòng)是同時(shí)進(jìn)行的，少 有單獨(dú)一個(gè)手指的側(cè)展運(yùn)動(dòng)。因而靈巧手所具備的每個(gè)手指均單獨(dú)完成側(cè)展運(yùn)動(dòng)看似更加"靈
巧"，但卻大大增加了控制難度和制造成本。四指的側(cè)展運(yùn)動(dòng)能夠在抓取物體時(shí)實(shí)現(xiàn)一種更加 立體化的包絡(luò)抓取效果，使得抓取更加穩(wěn)定。
一種己有的帶輪欠驅(qū)動(dòng)機(jī)器人手裝置(中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利CN101214653A)，具有采用6個(gè)電 機(jī)驅(qū)動(dòng)的手掌和5個(gè)手指，每個(gè)亍指均采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)的帶輪欠驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)；拇指有3個(gè)自 由度 一個(gè)是拇指與手掌之間的側(cè)擺關(guān)節(jié)，另兩個(gè)是拇指中間的彎曲自由度；食指、中指、 無(wú)名指和小指結(jié)構(gòu)相同、尺寸不同，分別具有3個(gè)彎曲自由度，其中包括一個(gè)手指的根部與 手掌之間的手指彎曲自由度。其不足之處在于該機(jī)器人手的食指、中指、無(wú)名指和小指不 具備手指?jìng)?cè)展運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致抓取常見(jiàn)物體時(shí)難以實(shí)現(xiàn)更好的立體包絡(luò)抓取效果，抓取物體還不 夠穩(wěn)定，同時(shí)難以完成像"V"字形手勢(shì)、"OK"手勢(shì)等常見(jiàn)手勢(shì)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為克服已有技術(shù)的不足之處，設(shè)計(jì)出一種仿生機(jī)器人手四指?jìng)?cè)展裝置。 該裝置實(shí)現(xiàn)機(jī)器人手的食指、中指、無(wú)名指和小指的并攏和側(cè)展運(yùn)動(dòng)，使得機(jī)器人手在抓取 物體時(shí)更多點(diǎn)接觸，具有更好的立體包絡(luò)抓取效果，抓取物體和做手勢(shì)時(shí)的動(dòng)作更接近人手， 同時(shí)采用較少的電機(jī)實(shí)現(xiàn)多個(gè)手指的共同側(cè)展，以降低控制難度和制造成本，適用于擬人機(jī)器人手。
本發(fā)明采用如下技術(shù)方案
一種仿生機(jī)器人手四指?jìng)?cè)展裝置，包括食指、中指、無(wú)名指、小指和手掌；其特征在于:
該仿生機(jī)器人手四指?jìng)?cè)展裝置還包括設(shè)置在手掌中的電機(jī)、主動(dòng)轉(zhuǎn)軸和第-傳動(dòng)機(jī)構(gòu)； 所述的第一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括主動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)、第一連桿、食指轉(zhuǎn)盤(pán)、食指轉(zhuǎn)軸、第二連桿、無(wú)名指轉(zhuǎn) 盤(pán)、無(wú)名指轉(zhuǎn)軸、第三連桿、小指轉(zhuǎn)盤(pán)和小指轉(zhuǎn)軸；
所述的手掌包括手掌前板和手掌背板，手掌前板和手掌背板固接成為中空的盒子狀；所 述的電機(jī)與手掌固接；所述的中指的根部與手掌固接，所述的食指、無(wú)名指、小指的根部分 別通過(guò)食指轉(zhuǎn)軸、無(wú)名指轉(zhuǎn)軸、小指轉(zhuǎn)軸與手掌連接所述的電機(jī)與主動(dòng)轉(zhuǎn)軸相連，主動(dòng)轉(zhuǎn) 軸的兩端分別套設(shè)在手掌前板和手掌背板中；
所述的食指轉(zhuǎn)軸的一端套設(shè)在手掌背板中，食指轉(zhuǎn)軸的另一端與食指的根部固接；所述 的無(wú)名指轉(zhuǎn)軸的一端套設(shè)在手掌背板中，無(wú)名指轉(zhuǎn)軸的另一端與無(wú)名指的根部固接；所述的 小指轉(zhuǎn)軸的一端套設(shè)在手掌背板屮，小指轉(zhuǎn)軸的另一端與小指的根部固接；所述的主動(dòng)轉(zhuǎn)軸、 食指轉(zhuǎn)軸、無(wú)名指轉(zhuǎn)軸和小指轉(zhuǎn)軸相互平行；所述的食指轉(zhuǎn)盤(pán)、無(wú)名指轉(zhuǎn)盤(pán)和小指轉(zhuǎn)盤(pán)分別 套固在食指轉(zhuǎn)軸、無(wú)名指轉(zhuǎn)軸和小指轉(zhuǎn)軸上；
所述的主動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)套固在主動(dòng)轉(zhuǎn)軸上，所述的第一連桿的一端與主動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)鉸接，第一連桿 的另一端與食指轉(zhuǎn)盤(pán)、無(wú)名指轉(zhuǎn)盤(pán)或小指轉(zhuǎn)盤(pán)鉸接；所述的食指轉(zhuǎn)盤(pán)與第二連桿的一端鉸接， 第二連桿的另一端與無(wú)名指轉(zhuǎn)盤(pán)鉸接；所述的無(wú)名指轉(zhuǎn)盤(pán)與第三連桿的一端鉸接，第三連桿 的另一端與小指轉(zhuǎn)盤(pán)鉸接。
本發(fā)明所述的仿生機(jī)器人手四指?jìng)?cè)展裝置，其特征在于所述的食指轉(zhuǎn)軸的中心點(diǎn)與第 二連桿和食指轉(zhuǎn)盤(pán)的鉸接點(diǎn)確定的線段稱(chēng)為第一線段，所述的第二連桿分別與食指轉(zhuǎn)盤(pán)和無(wú) 名指轉(zhuǎn)盤(pán)的鉸接點(diǎn)確定的線段稱(chēng)為第二線段，所述的第二連桿和無(wú)名指轉(zhuǎn)盤(pán)的鉸接點(diǎn)與無(wú)名 指轉(zhuǎn)軸的中心點(diǎn)確定的線段稱(chēng)為第三線段，所述的第一線段、第二線段和第三線段形成"Z" 字形或"S"字形；
所述的無(wú)名指轉(zhuǎn)軸的中心點(diǎn)與第三連桿和無(wú)名指轉(zhuǎn)盤(pán)的鉸接點(diǎn)確定的線段稱(chēng)為第四線 段，所述的第三連桿分別與無(wú)名指轉(zhuǎn)盤(pán)和小指轉(zhuǎn)盤(pán)的鉸接點(diǎn)確定的線段稱(chēng)為第五線段，所述 的第三連桿和小指轉(zhuǎn)盤(pán)的鉸接點(diǎn)與小指轉(zhuǎn)軸的中心點(diǎn)確定的線段稱(chēng)為第六線段，所述的第四 線段、第五線段和第六線段形成"C"字形。
本發(fā)明所述的仿生機(jī)器人手四指?jìng)?cè)展裝置，其特征在于包括食指支撐柱、無(wú)名指支撐 柱、小指支撐柱；
所述的食指支撐柱的一端固接在食指的根部，食指支撐柱的另一端鑲嵌在手掌前板的第 一滑槽中，該第一滑槽是以食指轉(zhuǎn)軸的中心線為圓心、食指支撐柱的中心線與食指轉(zhuǎn)軸的中 心線間距離為半徑的圓弧滑槽；
5所述的無(wú)名指支撐柱的一端與無(wú)名指的根部固接，無(wú)名指支撐柱的另一端鑲嵌在手掌前 板的第二滑槽中，該第二滑槽是以無(wú)名指轉(zhuǎn)軸的中心線為圓心、無(wú)名指支撐柱的中心線與無(wú) 名指轉(zhuǎn)軸的中心線間距離為半徑的圓弧滑槽；
所述的小指支撐柱的一端固接在小指的根部，小指支撐柱的另一端鑲嵌在手掌前板的第 三滑槽中，該第三滑槽是以小指轉(zhuǎn)軸的中心線為圓心、小指支撐柱的中心線與小指轉(zhuǎn)軸的中 心線間距離為半徑的圓弧滑槽；
所述的食指支撐柱、無(wú)名指支撐柱和小指支撐柱相互平行，中心線方向均由手掌的掌心 指向手掌的后背。
本發(fā)明所述的仿生機(jī)器人手四指?jìng)?cè)展裝置，其特征在于所述的電機(jī)通過(guò)第二傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 與主動(dòng)轉(zhuǎn)軸相連，所述的第二傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括減速器、第一錐齒輪和第二錐齒輪；所述的減速 器的輸入端與輸出端分別連接電機(jī)和第一錐齒輪，第一錐齒輪與第二錐齒輪嚙合，第二錐齒 輪套固在主動(dòng)轉(zhuǎn)軸上。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)及突出性效果-
本發(fā)明所述的仿生機(jī)器人手四指?jìng)?cè)展裝置采用單電機(jī)驅(qū)動(dòng)和連桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)綜合實(shí)現(xiàn)了機(jī)
器人手食指、無(wú)名指和小指相對(duì)中指的側(cè)展與并攏運(yùn)動(dòng)效果。該裝置使機(jī)器人手在抓取物體
時(shí)可以采用并攏或側(cè)展某角度的抓取姿態(tài)，使機(jī)器人手抓取物體時(shí)達(dá)到更好的包絡(luò)抓取效果，
抓取物體更加穩(wěn)定，同時(shí)能夠完成更多擬人化的手勢(shì)；無(wú)論機(jī)器人手抓取物體還是完成手勢(shì)
都更接近于人手；該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，制造成木低，控制容易，適用于擬人機(jī)器人手。


圖1是本發(fā)明提供的仿生機(jī)器人手四指?jìng)?cè)展裝置的一種實(shí)施例的手背剖視圖，此時(shí)拇指 已擺動(dòng)到手掌側(cè)面，從手掌背面觀察，此時(shí)食指、無(wú)名指和小指已展開(kāi)。
圖2是圖1所示實(shí)施例的側(cè)面局部剖視圖，此時(shí)拇指己擺動(dòng)到手掌側(cè)面。 圖3是圖2所示實(shí)施例的I部分的放大圖。 圖4是圖2所示實(shí)施例的II部分的放大圖。
圖5是圖1所示實(shí)施例的手背外觀圖，此時(shí)拇指已擺動(dòng)到手掌的側(cè)面，從手掌背面觀察。 圖6是圖1所示實(shí)施例的手掌外觀圖，此時(shí)拇指已擺動(dòng)到手掌的側(cè)面。 圖7是圖l所示實(shí)施例的手背剖視圖，此時(shí)拇指已擺動(dòng)到手掌側(cè)面，從手掌背面觀察， 此時(shí)食指、無(wú)名指和小指已并攏、未展開(kāi)。
圖8是本發(fā)明提供的仿生機(jī)器人手四指?jìng)?cè)展裝置的另一種實(shí)施例的手背剖視圖，此時(shí)拇 指已擺動(dòng)到手掌的側(cè)面，第二傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的連接方式采用另外一種方式，即第一連桿的一端 與小指轉(zhuǎn)盤(pán)鉸接，該圖為從手掌背面觀察，此時(shí)食指、無(wú)名指和小指已并攏、未展開(kāi)。 在圖1至圖8中
l一手掌， ll一手掌前板， 12 —手掌背板，
2 —拇指， 3_食指， 4 —中指，5—無(wú)名指，6 —小指，
711 —電機(jī)，712一主動(dòng)轉(zhuǎn)軸，731.一食指轉(zhuǎn)軸，
732—食指支撐柱，751一無(wú)名指轉(zhuǎn)軸，752--無(wú)名指支撐柱，
761—小指轉(zhuǎn)軸，762一小指支撐柱，
8 —第一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，
81 —減速器，811一第一齒輪，812一第二齒輪，
9一第二傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，91 —-主動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)，
911 —第一連桿，912一第二連桿，913--第三連桿，
93 —食指轉(zhuǎn)盤(pán)，95 —-無(wú)名指轉(zhuǎn)盤(pán)，96 —小指轉(zhuǎn)盤(pán)，
lll一第一滑槽，112--第二滑槽，113--第三滑槽。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖及實(shí)施例進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明木發(fā)明具體結(jié)構(gòu)、工作原理的內(nèi)容。
本發(fā)明所述的仿生機(jī)器人手四指?jìng)?cè)展裝置的一種實(shí)施例，如圖l、圖2、圖3、圖4、圖 5和圖6所示，包括食指3、中指4、無(wú)名指5、小指6和手掌1。
該實(shí)施例還包括設(shè)置在手掌中的電機(jī)711、主動(dòng)轉(zhuǎn)軸712和第一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)9;所述的第一 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)9包括主動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)91、第一連桿911、食指轉(zhuǎn)盤(pán)93、食指轉(zhuǎn)軸731、第二連桿912、 無(wú)名指轉(zhuǎn)盤(pán)95、無(wú)名指轉(zhuǎn)軸751、第三連桿913、小指轉(zhuǎn)盤(pán)96和小指轉(zhuǎn)軸761。
所述的手掌1包括手掌前板11和手掌背板12，手掌前板11和亍^掌背板12固接成為中 空的盒子狀；所述的電機(jī)711與手掌1固接；所述的中指4的根部與手掌1固接；所述的食 指3、無(wú)名指5、小指6的根部分別通過(guò)食指轉(zhuǎn)軸731、無(wú)名指轉(zhuǎn)軸751、小指轉(zhuǎn)軸761與手 掌1連接；所述的電機(jī)711與主動(dòng)轉(zhuǎn)軸712相連，主動(dòng)轉(zhuǎn)軸712的兩端分別套設(shè)在手掌前板 11和手掌背板12中。
所述的食指轉(zhuǎn)軸731的一端套設(shè)在手掌背板12中，食指轉(zhuǎn)軸731的另一端與食指3的根 部固接；所述的無(wú)名指轉(zhuǎn)軸751的一端套設(shè)在手掌背板12中，無(wú)名指轉(zhuǎn)軸751的另一端與無(wú) 名指5的根部固接；所述的小指轉(zhuǎn)軸761的一端套設(shè)在手掌背板12中，小指轉(zhuǎn)軸761的另一 端與小指6的根部固接；所述的主動(dòng)轉(zhuǎn)軸712、食指轉(zhuǎn)軸731、無(wú)名指轉(zhuǎn)軸751和小指轉(zhuǎn)軸 761相互平行，四個(gè)軸的中心線方向均由手掌1的掌心指向手掌1的后背；所述的食指轉(zhuǎn)盤(pán) 93、無(wú)名指轉(zhuǎn)盤(pán)95和小指轉(zhuǎn)盤(pán)96分別套固在食指轉(zhuǎn)軸、無(wú)名指轉(zhuǎn)軸和小指轉(zhuǎn)軸上。
所述的主動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)91套固在主動(dòng)轉(zhuǎn)軸712上，所述的第一連桿911的一端與主動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)91 鉸接，第一連桿911的另一端與食指轉(zhuǎn)盤(pán)93、無(wú)名指轉(zhuǎn)盤(pán)95或小指轉(zhuǎn)盤(pán)96的鉸接，本實(shí)施 例中，第一連桿911與食指轉(zhuǎn)盤(pán)93鉸接，如圖1所示。本發(fā)明的另一種實(shí)施例如圖8所示， 在該實(shí)施例中，第一連桿911與小指轉(zhuǎn)盤(pán)％鉸接。
所述的食指轉(zhuǎn)盤(pán)93與第二連桿912的一端鉸接，第二連桿912的另一端與無(wú)名指轉(zhuǎn)盤(pán) 95鉸接，所述的無(wú)名指轉(zhuǎn)盤(pán)95與第三連桿913的一端鉸接，所述的第三連桿913的另一端與小指轉(zhuǎn)盤(pán)96鉸接。
本實(shí)施例中，所述的食指轉(zhuǎn)軸731的中心點(diǎn)與第二連桿912和食指轉(zhuǎn)盤(pán)93的鉸接點(diǎn)確定 的線段稱(chēng)為第一線段，所述的第二連桿912分別與食指轉(zhuǎn)盤(pán)93和無(wú)名指轉(zhuǎn)盤(pán)95的鉸接點(diǎn)確 定的線段稱(chēng)為第二線段，所述的第二連桿912和無(wú)名指轉(zhuǎn)盤(pán)95的鉸接點(diǎn)與無(wú)名指轉(zhuǎn)軸951的 中心點(diǎn)確定的線段稱(chēng)為第三線段，所述的第一線段、第二線段和第三線段形成"Z"字形或"S"字形。
所述的無(wú)名指轉(zhuǎn)軸751的中心點(diǎn)與第三連桿913和無(wú)名指轉(zhuǎn)盤(pán)95的鉸接點(diǎn)確定的線段稱(chēng) 為第四線段，所述的第三連桿913分別與無(wú)名指轉(zhuǎn)盤(pán)95和小指轉(zhuǎn)盤(pán)96的鉸接點(diǎn)確定的線段 稱(chēng)為第五線段，所述的第三連桿913和小指轉(zhuǎn)盤(pán)96的鉸接點(diǎn)與小指轉(zhuǎn)軸761的中心點(diǎn)確定的 線段稱(chēng)為第六線段，所述的第四線段、第五線段和第六線段形成"C"字形。
本實(shí)施例還包括食指支撐柱732、無(wú)名指支撐柱752、小指支撐柱762。
所述的食指支撐柱732的一端固接在食指3的根部，食指支撐柱732的另一端鑲嵌在手 掌甜板11的第一滑槽111中，該第一滑槽111是以食指轉(zhuǎn)軸731的中心線為圓心、食指支撐 柱732的中心線與食指轉(zhuǎn)軸731的中心線間距離為半徑的圓弧滑槽。
所述的無(wú)名指支撐柱752的一端與無(wú)名指5的根部固接，無(wú)名指支撐柱752的另一端鑲 嵌在于-掌前板ll的第二滑槽112中，該第二滑槽112是以無(wú)名指轉(zhuǎn)軸751的中心線為圓心、 無(wú)名指支撐柱752的中心線與無(wú)名指轉(zhuǎn)軸751的中心線間距離為半徑的圓弧滑槽。
所述的小指支撐柱762的一端固接在小指6的根部，小指支撐柱762的另一端鑲嵌在手 掌前板11的第二滑槽113中，該第三滑槽113是以小指轉(zhuǎn)軸761的中心線為圓心、小指支撐 柱762的中心線與小指轉(zhuǎn)軸761的中心線間距離為半徑的圓弧滑槽。
所述的食指支撐柱732、無(wú)名指支撐柱752和小指支撐柱762相互平行，中心線方向均 由手掌1的掌心指向手掌i的后背。
所述的電機(jī)711通過(guò)第二傳動(dòng)機(jī)構(gòu)8與主動(dòng)轉(zhuǎn)軸712相連，所述的第二傳動(dòng)機(jī)構(gòu)8包括 減速器81、第一錐齒輪811和第二錐齒輪812。所述的減速器81的輸入端與輸出端分別連接 電機(jī)711和第一錐齒輪811，第一錐齒輪811與第二錐齒輪812嚙合，所述的第二錐齒輪812 套固在主動(dòng)轉(zhuǎn)軸712上。
下面結(jié)合圖l、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6和圖7敘述本實(shí)施例的工作原理。 機(jī)器人手指需要側(cè)展時(shí)，電機(jī)711正轉(zhuǎn)，通過(guò)減速器81帶動(dòng)第一齒輪811轉(zhuǎn)動(dòng)，第二齒 輪812轉(zhuǎn)動(dòng)，主動(dòng)轉(zhuǎn)軸712轉(zhuǎn)動(dòng)，主動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)91轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)第一連桿911拉動(dòng)食指轉(zhuǎn)盤(pán)93轉(zhuǎn) 動(dòng)，食指轉(zhuǎn)軸731轉(zhuǎn)動(dòng)，食指3繞食指轉(zhuǎn)軸731的中心線側(cè)展運(yùn)動(dòng)(偏離中指4)，同時(shí)食指 轉(zhuǎn)盤(pán)93將通過(guò)第二連桿912拉動(dòng)無(wú)名指轉(zhuǎn)盤(pán)95轉(zhuǎn)動(dòng)，無(wú)名指轉(zhuǎn)軸751轉(zhuǎn)動(dòng)，無(wú)名指5繞無(wú) 名指轉(zhuǎn)軸751的中心線側(cè)展運(yùn)動(dòng)(偏離中指4)。由于食指轉(zhuǎn)盤(pán)93、第二連桿912和無(wú)名指轉(zhuǎn) 盤(pán)95之間的連接形成"Z"字形，因此，無(wú)名指5轉(zhuǎn)動(dòng)方向與食指3運(yùn)動(dòng)方向相反。同時(shí)，
8無(wú)名指轉(zhuǎn)盤(pán)95通過(guò)第三連桿913拉動(dòng)小指轉(zhuǎn)盤(pán)96轉(zhuǎn)動(dòng)，小指轉(zhuǎn)軸761轉(zhuǎn)動(dòng)，小指6繞小指 轉(zhuǎn)軸761的中心線側(cè)展運(yùn)動(dòng)。由于無(wú)名指轉(zhuǎn)盤(pán)95、第三連桿913和小指轉(zhuǎn)盤(pán)96之間的連接 形成"C"字形，小指6轉(zhuǎn)動(dòng)方向與無(wú)名指5相同。手指完全側(cè)展開(kāi)來(lái)的情形如圖l所示。
機(jī)器人手指需要并攏時(shí)，電機(jī)711反轉(zhuǎn)，通過(guò)第一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)8，主動(dòng)轉(zhuǎn)軸712反轉(zhuǎn)，通 過(guò)第一連桿911拉動(dòng)食指3并攏，同時(shí)通過(guò)第二連桿912和第三連桿913，將拉動(dòng)無(wú)名指5、 小指6同時(shí)并攏運(yùn)動(dòng)，直到手指均完全并攏，機(jī)器人手并攏后的情形如圖7所示。
由于人手的食指、中指、無(wú)名指和小指實(shí)現(xiàn)側(cè)展運(yùn)動(dòng)時(shí)，其中指可以作為固定參照物，
因而對(duì)人手的四指?jìng)?cè)展運(yùn)動(dòng)的模仿只需要實(shí)現(xiàn)食指、無(wú)名指和小指相對(duì)中指的相向轉(zhuǎn)動(dòng)或背
向轉(zhuǎn)動(dòng)即可。本發(fā)明所述的仿生機(jī)器人手四指?jìng)?cè)展裝置實(shí)現(xiàn)了該技術(shù)。本發(fā)明裝置采用單電 j:n m^;4i^n二2t tr/土；fr士n fc^t^a+im 7丄n sa a ^pa+匕工々+匕^門(mén)，i、 4r匕4-口^^出"t匕tVi/imi昆
效果。該裝置使機(jī)器人手在抓取物體時(shí)可以采用并攏或側(cè)展某角度的抓取姿態(tài)，使機(jī)器人手
抓取物體時(shí)達(dá)到更好的包絡(luò)抓取效果，抓取物體更加穩(wěn)定，同時(shí)能夠完成更多擬人化的手勢(shì)； 無(wú)論機(jī)器人手抓取物體還是完成手勢(shì)都更接近于人手；該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，制造成本低， 控制容易，適用于擬人機(jī)器人手。
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權(quán)利要求
1、一種仿生機(jī)器人手四指?jìng)?cè)展裝置，包括食指(3)、中指(4)、無(wú)名指(5)、小指(6)和手掌(1)；其特征在于該仿生機(jī)器人手四指?jìng)?cè)展裝置還包括設(shè)置在手掌中的電機(jī)(711)、主動(dòng)轉(zhuǎn)軸(712)和第一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(9)；所述的第一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括主動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)(91)、第一連桿(911)、食指轉(zhuǎn)盤(pán)(93)、食指轉(zhuǎn)軸(731)、第二連桿(912)、無(wú)名指轉(zhuǎn)盤(pán)(95)、無(wú)名指轉(zhuǎn)軸(751)、第三連桿(913)、小指轉(zhuǎn)盤(pán)(96)和小指轉(zhuǎn)軸(761)；所述的手掌包括手掌前板(11)和手掌背板(12)，手掌前板和手掌背板固接成為中空的盒子狀；所述的電機(jī)與手掌固接；所述的中指的根部與手掌固接，所述的食指、無(wú)名指、小指的根部分別通過(guò)食指轉(zhuǎn)軸、無(wú)名指轉(zhuǎn)軸、小指轉(zhuǎn)軸與手掌連接；所述的電機(jī)與主動(dòng)轉(zhuǎn)軸相連，主動(dòng)轉(zhuǎn)軸的兩端分別套設(shè)在手掌前板和手掌背板中；所述的食指轉(zhuǎn)軸的一端套設(shè)在手掌背板中，食指轉(zhuǎn)軸的另一端與食指的根部固接；所述的無(wú)名指轉(zhuǎn)軸的一端套設(shè)在手掌背板中，無(wú)名指轉(zhuǎn)軸的另一端與無(wú)名指的根部固接；所述的小指轉(zhuǎn)軸的一端套設(shè)在手掌背板中，小指轉(zhuǎn)軸的另一端與小指的根部固接；所述的主動(dòng)轉(zhuǎn)軸、食指轉(zhuǎn)軸、無(wú)名指轉(zhuǎn)軸和小指轉(zhuǎn)軸相互平行；所述的食指轉(zhuǎn)盤(pán)、無(wú)名指轉(zhuǎn)盤(pán)和小指轉(zhuǎn)盤(pán)分別套固在食指轉(zhuǎn)軸、無(wú)名指轉(zhuǎn)軸和小指轉(zhuǎn)軸上；所述的主動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)套固在主動(dòng)轉(zhuǎn)軸上，所述的第一連桿的一端與主動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)鉸接，第一連桿的另一端與食指轉(zhuǎn)盤(pán)、無(wú)名指轉(zhuǎn)盤(pán)或小指轉(zhuǎn)盤(pán)鉸接；所述的食指轉(zhuǎn)盤(pán)與第二連桿的一端鉸接，第二連桿的另一端與無(wú)名指轉(zhuǎn)盤(pán)鉸接；所述的無(wú)名指轉(zhuǎn)盤(pán)與第三連桿的一端鉸接，第三連桿的另一端與小指轉(zhuǎn)盤(pán)鉸接。
2、 如權(quán)利要求1所述的仿生機(jī)器人手四指?jìng)?cè)展裝置，其特征在于所述的食指轉(zhuǎn)軸的中 心點(diǎn)與第二連桿和食指轉(zhuǎn)盤(pán)的鉸接點(diǎn)確定的線段稱(chēng)為第一線段，所述的第二連桿分別與食指 轉(zhuǎn)盤(pán)和無(wú)名指轉(zhuǎn)盤(pán)的鉸接點(diǎn)確定的線段稱(chēng)為第二線段，所述的第二連桿和無(wú)名指轉(zhuǎn)盤(pán)的鉸接 點(diǎn)與無(wú)名指轉(zhuǎn)軸的中心點(diǎn)確定的線段稱(chēng)為第三線段，所述的第一線段、第二線段和第三線段 形成"Z"字形或"S"字形；所述的無(wú)名指轉(zhuǎn)軸的中心點(diǎn)與第三連桿和無(wú)名指轉(zhuǎn)盤(pán)的鉸接點(diǎn)確定的線段稱(chēng)為第四線 段，所述的第三連桿分別與無(wú)名指轉(zhuǎn)盤(pán)和小指轉(zhuǎn)盤(pán)的鉸接點(diǎn)確定的線段稱(chēng)為第五線段，所述 的第三連桿和小指轉(zhuǎn)盤(pán)的鉸接點(diǎn)與小指轉(zhuǎn)軸的中心點(diǎn)確定的線段稱(chēng)為第六線段，所述的第四 線段、第五線段和第六線段形成"C"字形。
3、 如權(quán)利要求1所述的仿生機(jī)器人手四指?jìng)?cè)展裝置，其特征在于包括食指支撐柱(732)、 無(wú)名指支撐柱(752)、小指支撐柱(762);所述的食指支撐柱的一端固接在食指的根部，食指支撐柱的另一端鑲嵌在手掌前板的第 一滑槽(lll)中，該第一滑槽是以食指轉(zhuǎn)軸的中心線為圓心、食指支撐柱的中心線與食指轉(zhuǎn)軸 的中心線間距離為半徑的圓弧滑槽；所述的無(wú)名指支撐柱的一端與無(wú)名指的根部固接，無(wú)名指支撐柱的另一端鑲嵌在手掌前 板的第二滑槽(112)中，該第二滑槽是以無(wú)名指轉(zhuǎn)軸的中心線為圓心、無(wú)名指支撐柱的中心線 與無(wú)名指轉(zhuǎn)軸的中心線間距離為半徑的圓弧滑槽；所述的小指支撐柱的一端固接在小指的根部，小指支撐柱的另一端鑲嵌在手掌前板的第 三滑槽(113)中，該第三滑槽是以小指轉(zhuǎn)軸的中心線為圓心、小指支撐柱的中心線與小指轉(zhuǎn)軸 的中心線間距離為半徑的圓弧滑槽；所述的食指支撐柱、無(wú)名指支撐柱和小指支撐柱相互平行，中心線方向均由手掌的掌心 指向手掌的后背。
4、如權(quán)利要求1所述的仿生機(jī)器人手四指?jìng)?cè)展裝置，其特征在于所述的電機(jī)通過(guò)第二 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與主動(dòng)轉(zhuǎn)軸相連，所述的第二傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括減速器(81)、第一錐齒輪(811)和第二錐 齒輪(812);所述的減速器的輸入端與輸出端分別連接電機(jī)和第一錐齒輪，第一錐齒輪與第二 錐齒輪嚙合，第二錐齒輪套固在主動(dòng)轉(zhuǎn)軸上。
全文摘要
仿生機(jī)器人手四指?jìng)?cè)展裝置，屬于擬人機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域。該裝置包括食指、中指、無(wú)名指、小指、手掌、電機(jī)、主動(dòng)轉(zhuǎn)軸和第一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。第一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括主動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)、第一連桿、食指轉(zhuǎn)盤(pán)、食指轉(zhuǎn)軸、第二連桿、無(wú)名指轉(zhuǎn)盤(pán)、無(wú)名指轉(zhuǎn)軸、第三連桿、小指轉(zhuǎn)盤(pán)和小指轉(zhuǎn)軸。該裝置采用單電機(jī)驅(qū)動(dòng)和連桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)綜合實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人手四指?jìng)?cè)展與并攏運(yùn)動(dòng)，使機(jī)器人手在抓取物體時(shí)可以采用并攏或側(cè)展某角度的抓取姿態(tài)，抓取物體時(shí)達(dá)到更好的包絡(luò)抓取效果，抓取物體更穩(wěn)定，能完成更多擬人化手勢(shì)；無(wú)論機(jī)器人手抓取物體還是完成手勢(shì)都更接近于人手。該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，制造成本低，控制容易，適用于擬人機(jī)器人手。
文檔編號(hào)B25J13/00GK101486188SQ20091000947
公開(kāi)日2009年7月22日 申請(qǐng)日期2009年2月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月26日
發(fā)明者張文增, 譚圣琦, 東 都, 強(qiáng) 陳 申請(qǐng)人:清華大學(xué)