本發(fā)明涉及一種旨在用于類人機(jī)器人的手。更特別地,涉及一種手,其中手指可以通過(guò)單個(gè)致動(dòng)器從靜置位置移動(dòng)到兩個(gè)不同位置。
背景技術(shù):
人手是人體極其復(fù)雜的部分。人手包括了多根繞著手的手掌關(guān)節(jié)連接的手指。此外,每根手指具有多個(gè)相互關(guān)節(jié)連接的指骨。每個(gè)關(guān)節(jié)連接借助于肌肉可以活動(dòng)。手的不同關(guān)節(jié)連接允許抓握不同形狀的物體。手指和手掌的相對(duì)位置也使得能夠產(chǎn)生能夠傳遞消息的信號(hào)或者符號(hào),比如食指延伸以指向物體或者方向,拇指延伸以表達(dá)贊同等。因此控制手的手指的運(yùn)動(dòng)對(duì)于增強(qiáng)機(jī)器人類人屬性和其互動(dòng)能力是特別有意義的。一種困難在于需要大量的致動(dòng)器來(lái)確保手指運(yùn)動(dòng)的獨(dú)立控制。
獨(dú)立驅(qū)動(dòng)手的每個(gè)手指的每個(gè)指骨的運(yùn)動(dòng)用于物體的抓握和用于視覺消息的通信是不現(xiàn)實(shí)的。實(shí)踐中的目標(biāo)是利用最少量的致動(dòng)器來(lái)給出盡可能最大量的運(yùn)動(dòng)。如已知的,當(dāng)可驅(qū)動(dòng)的致動(dòng)器A的數(shù)量小于自由度的數(shù)量N,即當(dāng)N>A時(shí),機(jī)構(gòu)被稱為欠致動(dòng)的。欠致動(dòng)的程度繼而被限定為差值(N-A)。比如欠致動(dòng)的手是已知的,在欠致動(dòng)的手中,四根具有三個(gè)指骨的手指以及一根具有兩個(gè)指骨的手指可以通過(guò)單個(gè)致動(dòng)器閉合。通過(guò)借助于單個(gè)致動(dòng)器經(jīng)由十四樞轉(zhuǎn)聯(lián)接件使可能驅(qū)動(dòng)十四個(gè)自由度,這樣手呈現(xiàn)出高程度的欠致動(dòng)。
已經(jīng)作出努力來(lái)提高控制手的能力,同時(shí)保持手的高程度欠致動(dòng)。比如設(shè)置在致動(dòng)器和手指之間從而將抓握力分配到每根手指上的隔撐件(spreader)的實(shí)施例是已知的。因此手可以通過(guò)單個(gè)致動(dòng)器抓握不同形狀的物體。然而,手可以僅僅在張開位置和閉合位置之間驅(qū)動(dòng),每根手指根據(jù)所抓握物體的形狀處于閉合位置中的各自位置。如果沒有物體插入手指之間,手指閉合直到表示關(guān)閉點(diǎn)的位置。
為了增強(qiáng)機(jī)器人的類人屬性及其互動(dòng)能力,仍然需要增加用于控制手的運(yùn)動(dòng)的可能性,同時(shí)保持高程度的欠致動(dòng)。顯然,解決方案必須能夠適應(yīng)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)和功能環(huán)境。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
為此目的,本發(fā)明的主題是旨在用于類人機(jī)器人的手,該手包括手掌和多根手指,每根手指能夠相對(duì)于手掌在由彈簧效應(yīng)保持的靜置位置和通過(guò)驅(qū)動(dòng)所述手指和手掌之間的聯(lián)接部件所獲得的壓縮位置之間、抵抗著彈簧效應(yīng)地移動(dòng)。該手進(jìn)一步包括馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的軸,所述馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的軸聯(lián)接到每根手指的聯(lián)接部件、并配置為通過(guò)使得馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的軸分別在第一旋轉(zhuǎn)方向上和相反方向上的旋轉(zhuǎn),將至少一根第一手指和至少一根第二手指從靜置位置分別移動(dòng)到收縮位置。
有利地,軸包括第一和第二徑向輪廓,分別在軸的圓周的第一和第二部分上,被配置為當(dāng)軸分別在第一方向上和相反旋轉(zhuǎn)方向上旋轉(zhuǎn)時(shí)而驅(qū)動(dòng)手指的聯(lián)接部件。
有利地,手的一根手指通過(guò)軸僅在兩個(gè)旋轉(zhuǎn)方向之一上的旋轉(zhuǎn)而移動(dòng)。
有利地,手指在靜置位置上與手掌一起形成了張開的手。
有利地,兩根手指位于手掌中,以便分別像拇指和食指,拇指或食指當(dāng)軸在第一方向上旋轉(zhuǎn)時(shí)保持在靜置位置中,并且其中軸在相反方向上旋轉(zhuǎn)時(shí),手的所有手指移動(dòng)到收縮位置從而與手掌一起表示閉合的手。
有利地,手指之一的聯(lián)接部件包括纜線,纜線在一側(cè)聯(lián)接到手指以及在另一側(cè)通過(guò)容納在軸的空腔中的夾壓件聯(lián)接到軸;纜線通過(guò)聯(lián)接空腔和徑向輪廓之一的端部的導(dǎo)管而徑向穿過(guò)軸,使得軸在一個(gè)旋轉(zhuǎn)方向上的旋轉(zhuǎn)將纜線卷繞在所述徑向輪廓上,通過(guò)牽拉纜線驅(qū)動(dòng)手指的移動(dòng)。
有利地,手指之一的徑向輪廓在接近以軸的旋轉(zhuǎn)軸線為中心的半圓形的圓周的一部分上大體上是圓的,且所述手指的纜線可以卷繞在徑向輪廓上;徑向輪廓的直徑確定了纜線的行程以及靜置位置和收縮位置之間手指的移動(dòng)的幅度。
有利地,手指之一的聯(lián)接部件包括安裝為在以軸的旋轉(zhuǎn)軸線為中心的空腔中的自由旋轉(zhuǎn)的夾壓件;導(dǎo)管被配置為允許纜線都沿著徑向輪廓徑向穿過(guò)軸,使得手指在軸的旋轉(zhuǎn)時(shí)保持在靜置位置中。
有利地,軸具有多個(gè)第一和第二徑向輪廓,根據(jù)軸的旋轉(zhuǎn)軸線依次設(shè)置,用于同時(shí)移動(dòng)多根手指。
有利地,手包括兩個(gè)相同的手指,所述手指通過(guò)相同長(zhǎng)度的兩根纜線以及兩個(gè)相同的夾壓件而聯(lián)接到軸。軸包括在距離軸的旋轉(zhuǎn)軸線為兩個(gè)不同的距離處的兩個(gè)形成在軸中的容納空腔,使容納空腔能夠在距離軸的旋轉(zhuǎn)軸線為兩個(gè)不同的距離處將兩個(gè)手指定位在手掌中。
有利地,手指之一的聯(lián)接部件是剛性的,并且在聯(lián)接部件中,軸包括第一和第二凸輪;剛性聯(lián)接部件借助于第一和第二凸輪通過(guò)軸分別在第一方向上和相反方向上的旋轉(zhuǎn)而被分別移動(dòng)。
本發(fā)明也涉及類人機(jī)器人,安裝有具有前述特征的手。
閱讀了在下面附圖中通過(guò)示例給出的實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明后,本發(fā)明將被更好地理解,且其它優(yōu)點(diǎn)將變得顯而易見。
附圖說(shuō)明
圖1a和1b,顯示了類人機(jī)器人的兩個(gè)示例,類人機(jī)器人安裝有根據(jù)本發(fā)明的兩個(gè)手,
圖2a、2b和2c顯示了類人機(jī)器人手的示例,該手包括手掌和手指,定位成以便表示手位于“張開手”、“閉合手”、以及“伸開食指”的結(jié)構(gòu),
圖3a和3b顯示類人機(jī)器人手指的示例,手指包括多個(gè)指骨,分別位于了“手指伸開”、以及“手指向下折疊”位置,
圖4a和4b示出了根據(jù)本發(fā)明的,將手的手指從“張開手”結(jié)構(gòu)分別運(yùn)動(dòng)到“閉合手”結(jié)構(gòu)以及“食指伸出”結(jié)構(gòu)的原理,
圖5示出了在根據(jù)本發(fā)明的類人機(jī)器人手中應(yīng)用的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的軸和聯(lián)接部件,
圖6a和6b通過(guò)兩個(gè)視圖,示出了軸和機(jī)器人的手的三個(gè)手指之間的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的軸和聯(lián)接部件。
出于清楚起見,不同附圖中的相同元件采用相同的附圖標(biāo)記。
具體實(shí)施方式
圖1a和1b示出了由ALDEBARAN ROBOTICTM公司研發(fā)的類人機(jī)器人的兩個(gè)示例。圖1a中示出的類人機(jī)器人1包括頭部10,軀體2,兩個(gè)手臂3,兩只手4,兩條腿5和兩只腳6。圖1b中示出的類人機(jī)器人1’包括頭部10,軀體2,兩個(gè)手臂3,兩只手4以及裙部7。本發(fā)明涉及手,這些類型的類人機(jī)器人可以安裝有所述手。
本發(fā)明在下文記載了手的特定情況,其包括了位于手掌中的四根手指。三根由三個(gè)指骨構(gòu)成的手指像食指、中指和無(wú)名指。由兩個(gè)指骨構(gòu)成的第四根手指像拇指。顯然本發(fā)明不限于這個(gè)特定示例,但是更為廣泛地覆蓋包括手掌和多個(gè)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的手指的手,使能夠以人類的方式相對(duì)于手掌移動(dòng)手指。此外,本發(fā)明在手中實(shí)施以增強(qiáng)機(jī)器人的類人屬性,比如通過(guò)允許改進(jìn)的視覺溝通。應(yīng)當(dāng)理解,本發(fā)明可以根據(jù)相同的原理并且對(duì)于其他構(gòu)件具有相同的益處而執(zhí)行,比如,類人機(jī)器人腳或者動(dòng)物屬性機(jī)器人的爪。在下文中,術(shù)語(yǔ)手大體上指包括手掌和相對(duì)于手掌機(jī)動(dòng)的/馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的手指的構(gòu)件。
圖2a、2b和2c示出根據(jù)本發(fā)明的類人機(jī)器人手,其包括手掌和手指,手指被定位為以便表示手處于“張開手”、“閉合手”以及“食指伸出”結(jié)構(gòu)。在附圖中示出的示例中,手包括手掌15,三根由三個(gè)指骨構(gòu)成的手指12、13和14,以及由兩個(gè)指骨構(gòu)成的一根手指11。通過(guò)它們?cè)谑值氖终浦械男螤詈臀恢?,手?1、12、13和14分別構(gòu)成了手4的拇指、食指、中指和無(wú)名指。圖2a示出手處于“張開手”結(jié)構(gòu),圖2b示出處于“閉合手”結(jié)構(gòu),而圖2c示出處于“食指伸出”結(jié)構(gòu)。
圖3a和3b表示類人機(jī)器人手指的示例,手指由多個(gè)分別位于“手指伸出”和“手指向下折疊”的位置的指骨構(gòu)成。各種類型的欠致動(dòng)的手是已知的,欠致動(dòng)的手尋求通過(guò)有限數(shù)量的致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)手的手指獲得最大數(shù)量自由度。在附圖示出的一種廣泛使用的設(shè)計(jì)中,每根手指包括依次彼此聯(lián)接的多個(gè)指骨。比如,手指12依次包括,聯(lián)接到手掌15的近端指骨61、中間指骨62以及離手掌最遠(yuǎn)的遠(yuǎn)端指骨63。指骨被聯(lián)接起來(lái)并通過(guò)具有一個(gè)或更多個(gè)自由度的比如樞轉(zhuǎn)聯(lián)接件的聯(lián)接件與手掌聯(lián)接。例如,手掌15和指骨61通過(guò)樞轉(zhuǎn)聯(lián)接件71a聯(lián)接;指骨61和62通過(guò)樞轉(zhuǎn)聯(lián)接件72a聯(lián)接;以及指骨62和63通過(guò)樞轉(zhuǎn)聯(lián)接件73a聯(lián)接。在默認(rèn)位置中,此后稱為靜置位置,手指的指骨通過(guò)彈簧效應(yīng)保持在位置中。這種保持可以通過(guò)限制聯(lián)接件的角度行程的機(jī)械抵接件以及將指骨定位在機(jī)械抵接件中的彈性機(jī)構(gòu)在每個(gè)樞轉(zhuǎn)聯(lián)接件處獲得。因此指骨61、62和63借助于繞樞轉(zhuǎn)聯(lián)接件71a、72a和73a卷繞的螺旋彈簧71b、72b和73b而保持在表示伸出手指的靜置位置中。
每根手指進(jìn)一步包括了在手指和手掌之間的聯(lián)接部件,聯(lián)接部件被配置為通過(guò)施加與彈簧效應(yīng)相抵抗的力而驅(qū)動(dòng)手指相對(duì)于手掌從靜置位置移動(dòng)到另一個(gè)位置。例如,聯(lián)接部件可以包括穿過(guò)手指指骨的纜線75,并且所述纜線例如借助于夾壓件75a在一側(cè)聯(lián)接到遠(yuǎn)端指骨63而在另一側(cè)聯(lián)接到手掌中的電致動(dòng)器(未示出)。通過(guò)施加大于彈簧回程力的牽拉力,致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)每個(gè)指骨的旋轉(zhuǎn),并將手指從其靜置位置移動(dòng)到如圖3b中所示的稱為收縮位置的極限位置。
在使致動(dòng)器數(shù)量最小化的欠致動(dòng)的手中,每根手指的纜線聯(lián)接到單個(gè)致動(dòng)器,單個(gè)致動(dòng)器能夠同時(shí)將所有手指從靜置位置移動(dòng)到收縮位置。為了允許抓握不同形狀的物體,如前所述,也已經(jīng)設(shè)想在致動(dòng)器和每個(gè)手指的纜線之間插入隔撐件,從而分配傳遞給不同纜線的牽拉力。
現(xiàn)在跟隨著根據(jù)本發(fā)明的欠致動(dòng)手以下的說(shuō)明,在這種特定情況下,手包括多根手指,每根手指包括通過(guò)彈簧機(jī)構(gòu)和聯(lián)接纜線保持在一個(gè)位置中的指骨,通過(guò)致動(dòng)器的纜線牽拉使能夠通過(guò)抵抗彈簧效應(yīng)而旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)每個(gè)指骨。該實(shí)施方式并不限制本發(fā)明。也可以設(shè)想其他實(shí)施方式。手指比如可以包括單個(gè)指骨,單個(gè)指骨可以在兩個(gè)極限位置之間移動(dòng)。當(dāng)手指包括多個(gè)指骨的時(shí)候,將手指保持在靜置位置的彈簧效應(yīng)可以借助于如由圖3a和3b所示的與不同指骨的每個(gè)樞轉(zhuǎn)聯(lián)接件相配的螺旋彈簧組而獲得,或者借助于由聯(lián)接每個(gè)指骨的并且施加將所有指骨保持在靜置位置的回程力的單個(gè)部件形成的彈簧機(jī)構(gòu)而獲得。類似地,手指和手掌之間的聯(lián)接部件可以包括柔性纜線75、如金屬纜線,柔性纜線聯(lián)接馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的致動(dòng)器,馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的致動(dòng)器保證線纜到遠(yuǎn)端指骨的牽拉。還設(shè)想的是,由剛性機(jī)械部件構(gòu)成的聯(lián)接部件通過(guò)一端與馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的致動(dòng)器相接觸,馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的致動(dòng)器包括了設(shè)有凸輪的軸,凸輪的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)剛性部件處于運(yùn)動(dòng)以移動(dòng)手指。
此后,每個(gè)手指的靜置位置對(duì)應(yīng)于人手的伸出手指。所有的手指都在圖2a中所示的“張開手”結(jié)構(gòu)中的靜置的位置中。每根手指的收縮位置對(duì)應(yīng)于相對(duì)于手掌向下折疊的手指。所有的手指都在圖2b中所示的“閉合手”結(jié)構(gòu)中的收縮位置中。相對(duì)于手掌,每根手指用于靜置位置和收縮位置的位置是按照慣例選擇的;這種選擇在馬達(dá)耗能、使用壽命或者抗掉落的方面提供了某些優(yōu)勢(shì)。然而,在不偏離本發(fā)明范圍的情況下,可以為一根或所有手指的靜止位置選擇手指或多根手指相對(duì)于手掌向下折疊的位置。馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的致動(dòng)器繼而使能夠張開手的一根或多根手指。
本發(fā)明的一般性構(gòu)思在于增加了手的運(yùn)動(dòng)可能性,同時(shí)保持了欠致動(dòng)的相同程度。本發(fā)明包括了通過(guò)在第一方向上旋轉(zhuǎn)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的軸/機(jī)動(dòng)軸從一根或多根手指的靜置位置來(lái)驅(qū)動(dòng)一根或多根手指以及通過(guò)在相反旋轉(zhuǎn)方向上旋轉(zhuǎn)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的軸來(lái)驅(qū)動(dòng)一根或多根手指。本發(fā)明有利地利用了旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器的兩個(gè)馬達(dá)能力以允許手的手指的來(lái)自相同的初始結(jié)構(gòu)的兩種不同運(yùn)動(dòng)。在附圖所示的實(shí)施方式中,旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器在第一方向上的旋轉(zhuǎn)使能夠從“張開手”結(jié)構(gòu)切換到“閉合手”結(jié)構(gòu),在相反方向上的旋轉(zhuǎn)使能夠從“張開手”結(jié)構(gòu)切換到“食指伸出”結(jié)構(gòu)。如前所述,用于三種結(jié)構(gòu)每根手指的位置是任意的。手可以適于使得每根手指在第一旋轉(zhuǎn)方向上、在相反旋轉(zhuǎn)方向上以及在兩個(gè)旋轉(zhuǎn)方向上旋轉(zhuǎn)時(shí)或者在兩個(gè)旋轉(zhuǎn)方向都不旋轉(zhuǎn)時(shí)而移動(dòng)。一般來(lái)說(shuō),本發(fā)明涉及馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的軸,馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的軸被配置為通過(guò)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的軸分別在第一旋轉(zhuǎn)方向上和在相反方向上的旋轉(zhuǎn)將至少一根第一手指以及至少一根第二手指從它們的靜置位置分別移動(dòng)到到它們的收縮位置。
圖4a和4b示出了根據(jù)本發(fā)明的手的手指從“張開手”結(jié)構(gòu)分別移動(dòng)到“閉合手”結(jié)構(gòu)以及“食指伸出”結(jié)構(gòu)的原理。兩個(gè)圖示出了手的三根手指,食指12、中指13以及無(wú)名指14。手掌和拇指未示出。在兩個(gè)圖的左部中,三根手指通過(guò)彈簧效應(yīng)保持在其靜置位置中。在圖4a的右部中,三根手指在它們的收縮位置(“閉合手”結(jié)構(gòu))中。在圖4b的右部中,中指13和無(wú)名指14在它們的收縮位置中,食指12保持在靜置位置(“食指伸出”結(jié)構(gòu))。
手包括馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的軸20,馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的軸通過(guò)聯(lián)接部件22、23和24聯(lián)接到每根手指12、13和14,在此,聯(lián)接部件包括在一側(cè)聯(lián)接到手指而在另一側(cè)聯(lián)接到馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的軸20的柔性纜線。通過(guò)調(diào)整聯(lián)接部件的長(zhǎng)度,馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的軸20可以位于手的手掌15中,或者否則位于機(jī)器人的前臂中,或者甚至位于機(jī)器人軀干中。在左部表示的初始結(jié)構(gòu)中,聯(lián)接纜線通過(guò)手指的彈簧所施加的回程力而拉伸。從這個(gè)初始結(jié)構(gòu)開始,馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的軸20可以在兩個(gè)旋轉(zhuǎn)方向上繞著用附圖標(biāo)記X表示的主軸線被驅(qū)動(dòng)。軸的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)纜線,纜線通過(guò)施加抵抗彈簧效應(yīng)的牽拉力繞軸卷繞。手指通過(guò)從其靜置位置移動(dòng)到其收縮位置而向下折疊。有利地,軸可以具有第一徑向輪廓,當(dāng)在第一旋轉(zhuǎn)方向上的旋轉(zhuǎn)時(shí),纜線卷繞在第一徑向輪廓上;以及第二輪廓,當(dāng)在相反方向上的旋轉(zhuǎn)時(shí),線纜卷繞在第二輪廓上。類似地,軸可以具有沿著主軸線X依次形成的多個(gè)第一和第二輪廓;每根手指具有與其相關(guān)聯(lián)的第一和第二徑向輪廓,每根手指的纜線卷繞至這些輪廓上。第一和第二徑向輪廓的定義使得能夠以極大的設(shè)計(jì)靈活性限定可以通過(guò)一個(gè)及同一致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)手的兩種運(yùn)動(dòng)。
圖5示出手的示例中實(shí)施的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的軸和聯(lián)接部件。圖的左部通過(guò)分解視圖顯示了馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的軸20和手指12的聯(lián)接部件22,馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的軸由上部20a和下部20b形成,手指的聯(lián)接部件包括柔性纜線122a和夾壓件122b。通過(guò)容納在軸20的空腔202中的夾壓件122b,聯(lián)接部件22在一側(cè)聯(lián)接到手指12,而在另一側(cè)聯(lián)接到軸20。
通過(guò)側(cè)視圖,圖的中部顯示軸20和手指12和14的聯(lián)接部件22和24。圖的右部通過(guò)剖面A-A和B-B中的兩個(gè)視圖顯示了相同的部件。如這些圖中所示,纜線122a通過(guò)導(dǎo)管202a徑向穿過(guò)軸,導(dǎo)管聯(lián)接空腔202和第一徑向輪廓32a的端部以及第二徑向輪廓32b的端部。因此,根據(jù)軸的旋轉(zhuǎn)的方向,食指12的纜線22可以卷繞到剖面圖A-A中所示的兩個(gè)徑向輪廓32a或32b之一上。類似地,中指13和無(wú)名指14的纜線23和24卷繞到剖面圖A-A中所示的兩個(gè)徑向輪廓34a或34b之一上。
注意到,對(duì)于每根手指來(lái)說(shuō),第一和第二徑向輪廓在圓周的第一和第二部分上延伸。第一和第二徑向輪廓具有共用的端部,對(duì)應(yīng)于被纜線穿過(guò)的通道導(dǎo)管的端部。第一和第二徑向輪廓大體上可以是圓形的,且在接近半圓形的圓周的某個(gè)部分上,如與手指13和14相關(guān)聯(lián)的徑向輪廓34a和34b的情況。第一和第二徑向輪廓的直徑繼而確定了纜線的行程以及手指移動(dòng)的幅度。這種選擇不限于本發(fā)明,非圓形的徑向輪廓也可以設(shè)想,使能夠適應(yīng)手指在軸旋轉(zhuǎn)時(shí)的移動(dòng)的速率。類似地,軸可以驅(qū)動(dòng)以便覆蓋徑向輪廓的所有長(zhǎng)度或者僅僅覆蓋徑向輪廓一部分。
也可以這樣配置馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的軸以便在馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的軸旋轉(zhuǎn)時(shí)將手指保持在靜置位置。這特別是由圖3b針對(duì)食指12所示的情況,盡管軸在第一旋轉(zhuǎn)方向上旋轉(zhuǎn),但是食指保持在靜置位置中。為此,聯(lián)接部件22的夾壓件122b為具有一個(gè)能夠旋轉(zhuǎn)軸線的形式,例如大體上是圓柱形或者球形的,并安裝成在空腔202中繞著與軸的旋轉(zhuǎn)主軸線合并的軸線自由旋轉(zhuǎn)。此外,導(dǎo)管在第一徑向輪廓圓周的整個(gè)部分上徑向穿過(guò)軸。當(dāng)這樣配置時(shí),纜線122a可在第一徑向輪廓圓周的整個(gè)部分上徑向穿過(guò)軸。軸在第一旋轉(zhuǎn)方向的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)夾壓件122b相對(duì)于其容納空腔202的旋轉(zhuǎn),纜線122a通過(guò)彈簧效應(yīng)保持拉密。手指在軸在第一方向上旋轉(zhuǎn)時(shí)仍然保持在其靜置位置。相反,軸在相反方向的旋轉(zhuǎn)將纜線卷繞抵靠第二徑向輪廓32b,驅(qū)動(dòng)食指的移動(dòng)。
有利地,第一和第二徑向輪廓的限定為手的手指的兩種運(yùn)動(dòng)提供了極大的設(shè)計(jì)靈活性。一些手指可有利地通過(guò)共用的徑向輪廓聯(lián)接到軸,使得手指根據(jù)相同的速率輪廓和相同的幅度移動(dòng)。在所示示例中,這是中指13和無(wú)名指14的情況。
根據(jù)兩個(gè)視圖圖6a和6b顯示了在軸和機(jī)器人手的三根手指之間的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的軸和聯(lián)接部件。
為了簡(jiǎn)化機(jī)器人的制造并減少其生產(chǎn)成本,本發(fā)明設(shè)想了實(shí)施多根嚴(yán)格相同的手指的手。在所示實(shí)例中,食指12、中指13以及無(wú)名指14是具有三個(gè)相同指骨的三根手指,并由相同部件構(gòu)成。這三根手指僅僅通過(guò)它們?cè)谑值氖终浦械奈恢脕?lái)區(qū)分。為了增強(qiáng)手的類人屬性,三根手指在大體上形成圓弧的三個(gè)點(diǎn)處聯(lián)接到手的手掌;食指12和無(wú)名指14相對(duì)于中指13位于靠后設(shè)置。有利地,軸位于手的手掌中使得食指12和無(wú)名指14大體上距離軸的旋轉(zhuǎn)軸線為一相同的距離。因此,可以為這兩根手指實(shí)施兩個(gè)嚴(yán)格相同的聯(lián)接部件22和24。如圖5a中所示,用于聯(lián)接部件22和24的夾壓件容納在形成于軸中的軸的主軸線上的兩個(gè)空腔202和204中。也可以為中指13實(shí)施相同的聯(lián)接部件23。為此,聯(lián)接部件23的夾壓件容納在空腔203中,空腔形成在距離軸的主軸線距離附圖標(biāo)記為“d”處。因此距離“d”對(duì)應(yīng)于手掌中手指偏移的位置,因此形成前述的圓弧。盡管聯(lián)接裝置23和24的容納空腔在軸中距離軸的主軸線的兩個(gè)不同距離處形成,由于徑向輪廓是相同的,在旋轉(zhuǎn)期間纜線的行程也是相同的。中指和無(wú)名指的移動(dòng)因此是相同的。
有利地,聯(lián)接裝置可嚴(yán)格相同,顯然聯(lián)接纜線的長(zhǎng)度也是;它們?cè)隈R達(dá)驅(qū)動(dòng)的軸上的不同位置允許在距離馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的軸不同距離處的位置。
最終注意,可以設(shè)想聯(lián)接手的所有手指到馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的軸,并且特別地通過(guò)在圖5b中所示的聯(lián)接部件21聯(lián)接到拇指。
如前所述,包括通過(guò)卷繞馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的滑輪來(lái)驅(qū)動(dòng)手指的移動(dòng)的柔性纜線的聯(lián)接部件的實(shí)施方式僅僅是一個(gè)具體示例。其他形式的聯(lián)接部件也是可以設(shè)想的,例如,借助于軸的第一和第二凸輪通過(guò)軸在第一和第二方向上的旋轉(zhuǎn)而驅(qū)動(dòng)的剛性聯(lián)接件。這些不同的實(shí)施方式有利地利用了旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器的兩種馬達(dá)性能以在欠致動(dòng)的手的手指上提供兩種可能的運(yùn)動(dòng)。為此,這些不同實(shí)施方式具有下文中主要權(quán)利要求中記載的共同特定特征。