本發(fā)明涉及機(jī)械手，尤其涉及的是一種多自由度仿生靈巧手及其控制方法。

背景技術(shù)：

1、隨著現(xiàn)代機(jī)器人技術(shù)的快速發(fā)展，越來越多的功能性機(jī)械手滲透到生產(chǎn)生活的各個(gè)領(lǐng)域，協(xié)助人類完成各種任務(wù)。擬人靈巧手和夾爪是現(xiàn)代機(jī)器人技術(shù)中常用的兩種機(jī)械末端執(zhí)行器，他們?cè)诮Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、功能和應(yīng)用場(chǎng)合方面有顯著的差異。

2、目前，現(xiàn)有的驅(qū)動(dòng)電機(jī)內(nèi)置式靈巧手在驅(qū)動(dòng)電機(jī)的布置上占用空間過大，無法在靈巧手有限的空間內(nèi)做到更多的電機(jī)布置，并且采用腱繩傳動(dòng)的靈巧手存在著繞線復(fù)雜導(dǎo)致傳遞效率低下的問題。

3、因此，現(xiàn)有技術(shù)還有待于改進(jìn)和發(fā)展。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種多自由度仿生靈巧手及其控制方法，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中靈巧手的電機(jī)占用空間大，且采用腱繩傳動(dòng)繞線復(fù)雜的問題。

2、本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下：

3、一種多自由度仿生靈巧手，包括手掌固定艙、拇指結(jié)構(gòu)、依次鉸接在所述手掌固定艙上的多個(gè)手指結(jié)構(gòu)、設(shè)置于所述手掌固定艙上的手指彎曲機(jī)構(gòu)和拇指彎曲機(jī)構(gòu)；

4、所述手掌固定艙上設(shè)置有多個(gè)平行布置的彎曲通道，所述彎曲通道與所述手指結(jié)構(gòu)鉸接；

5、所述手指彎曲機(jī)構(gòu)包括手指彎曲組件和手指驅(qū)動(dòng)繩，每個(gè)所述彎曲通道內(nèi)均設(shè)置有一所述手指彎曲組件和一所述手指驅(qū)動(dòng)繩，所述手指驅(qū)動(dòng)繩的一端與所述手指彎曲組件連接，另一端與所述手指結(jié)構(gòu)連接，所述手指彎曲組件用于收緊所述手指驅(qū)動(dòng)繩以帶動(dòng)所述手指結(jié)構(gòu)朝向所述手掌固定艙的中心彎曲；

6、所述拇指彎曲機(jī)構(gòu)與多個(gè)所述彎曲通道在所述手掌固定艙上錯(cuò)開布置，所述拇指彎曲機(jī)構(gòu)與所述拇指結(jié)構(gòu)連接，用于帶動(dòng)所述拇指結(jié)構(gòu)朝向所述手掌固定艙的中心彎曲。

7、可選的，所述手指彎曲組件、所述手指驅(qū)動(dòng)繩和所述手指結(jié)構(gòu)的數(shù)量均設(shè)置為四個(gè)，所述手掌固定艙包括：

8、第一殼體；

9、第二殼體，設(shè)置于所述第一殼體上；

10、第三殼體，設(shè)置于所述第一殼體上，且與所述第二殼體之間設(shè)置有間隙；

11、第四殼體，設(shè)置于所述第二殼體和所述第三殼體；

12、第五殼體，設(shè)置于所述第四殼體上；

13、其中，兩個(gè)所述手指彎曲組件均設(shè)置于所述第四殼體上，且平行布置；另外兩個(gè)所述手指彎曲組件均設(shè)置于所述第二殼體上，且呈上下錯(cuò)位布置；所述拇指彎曲機(jī)構(gòu)設(shè)置于所述第三殼體上。

14、可選的，所述仿生靈巧手還包括手指擺動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述手指擺動(dòng)機(jī)構(gòu)包括：

15、兩個(gè)擺動(dòng)架，兩個(gè)所述擺動(dòng)架轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)于所述手掌固定艙上，并分別與所述手掌固定艙上間距最大的兩個(gè)所述手指結(jié)構(gòu)連接；

16、兩個(gè)手指擺動(dòng)組件，兩個(gè)所述手指擺動(dòng)組件與兩個(gè)所述擺動(dòng)架連接，用于驅(qū)動(dòng)所述手掌固定艙上間距最大的兩個(gè)所述手指結(jié)構(gòu)在所述手掌固定艙上側(cè)向彎曲。

17、可選的，所述手指擺動(dòng)組件包括：

18、手指擺動(dòng)電機(jī)，設(shè)置于所述手掌固定艙內(nèi)；

19、手指轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)于手掌固定艙上，且與所述擺動(dòng)架固定連接；

20、第一錐齒輪，設(shè)置于所述手指擺動(dòng)電機(jī)的輸出軸上；

21、第二錐齒輪，設(shè)置于所述手指轉(zhuǎn)軸上，且與所述第一錐齒輪嚙合。

22、可選的，所述拇指彎曲機(jī)構(gòu)包括：

23、固定架，設(shè)置于所述手掌固定艙上，且與多個(gè)所述彎曲通道錯(cuò)開布置；

24、轉(zhuǎn)動(dòng)架，設(shè)置于所述固定架上；

25、拇指彎曲組件，設(shè)置于所述轉(zhuǎn)動(dòng)架上，且與所述拇指結(jié)構(gòu)連接，用于帶動(dòng)所述拇指結(jié)構(gòu)朝向所述手掌固定艙的中心彎曲。

26、可選的，所述固定架上設(shè)置有傾斜部，所述傾斜部上設(shè)置有所述轉(zhuǎn)動(dòng)架，所述傾斜部與所述手掌固定艙之間形成夾角，所述夾角的角度為20-60°，所述仿生靈巧手還包括拇指擺動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述拇指擺動(dòng)機(jī)構(gòu)包括：

27、拇指擺動(dòng)組件，設(shè)置于所述固定架上，且輸出端與所述轉(zhuǎn)動(dòng)架連接；

28、其中，所述拇指擺動(dòng)組件用于驅(qū)動(dòng)所述轉(zhuǎn)動(dòng)架轉(zhuǎn)動(dòng)，以帶動(dòng)所述拇指結(jié)構(gòu)在所述手掌固定艙上側(cè)向擺動(dòng)。

29、可選的，所述拇指結(jié)構(gòu)包括拇指第一指節(jié)和拇指第二指節(jié)，所述拇指第一指節(jié)與所述拇指第二指節(jié)鉸接，所述拇指結(jié)構(gòu)內(nèi)設(shè)置有指節(jié)通道，所述仿生靈巧手還包括拇指關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)，所述拇指關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)包括：

30、拇指關(guān)節(jié)組件，設(shè)置于所述手掌固定艙上；

31、拇指驅(qū)動(dòng)繩，一端與所述拇指關(guān)節(jié)組件連接；

32、其中，所述拇指驅(qū)動(dòng)繩的另一端穿過所述指節(jié)通道，并與所述拇指第二指節(jié)連接，所述拇指關(guān)節(jié)組件用于收緊所述拇指驅(qū)動(dòng)繩以帶動(dòng)所述拇指第二指節(jié)在所述拇指第一指節(jié)上彎曲。

33、可選的，所述仿生靈巧手還包括外殼，所述外殼可拆卸的設(shè)置于所述手掌固定艙上。

34、可選的，所述仿生靈巧手還包括角度傳感器和控制系統(tǒng)，所述角度傳感器均設(shè)置于多個(gè)所述手指結(jié)構(gòu)和所述拇指結(jié)構(gòu)，所有的所述角度傳感器均與所述控制系統(tǒng)電連接。

35、一種多自由度仿生靈巧手的控制方法，所述控制方法應(yīng)用至如上述任一項(xiàng)技術(shù)方案所述的多自由度仿生靈巧手，所述控制方法包括：

36、接收動(dòng)作指令；

37、根據(jù)所述動(dòng)作指令確定所述多自由度仿生靈巧手對(duì)應(yīng)的手指指令；

38、基于所述手指指令驅(qū)動(dòng)對(duì)應(yīng)的所述手指彎曲機(jī)構(gòu)和/或所述拇指彎曲機(jī)構(gòu)，以帶動(dòng)所述多自由度仿生靈巧手彎曲至目標(biāo)位置。

39、有益效果：

40、本發(fā)明提供了一種多自由度仿生靈巧手及其控制方法，手掌固定艙上設(shè)置多個(gè)平行布置的彎曲通道，彎曲通道與手指結(jié)構(gòu)鉸接，彎曲通道內(nèi)設(shè)置有手指彎曲組件和手指驅(qū)動(dòng)繩，使得手指驅(qū)動(dòng)繩可以直接與手指結(jié)構(gòu)連接，不需要經(jīng)過滑輪改變傳動(dòng)方向，減少手指彎曲組件的能量損耗，降低手指驅(qū)動(dòng)繩的復(fù)雜度，提高傳動(dòng)效率。并且，拇指彎曲機(jī)構(gòu)與多個(gè)彎曲通道在手掌固定艙上錯(cuò)開布置，這樣拇指彎曲機(jī)構(gòu)與手指彎曲機(jī)構(gòu)不會(huì)產(chǎn)生干涉，合理布置在手掌固定艙上以減少空間的占用，提高空間利用率。

技術(shù)特征：

1.一種多自由度仿生靈巧手，其特征在于，包括手掌固定艙、拇指結(jié)構(gòu)、依次鉸接在所述手掌固定艙上的多個(gè)手指結(jié)構(gòu)、設(shè)置于所述手掌固定艙上的手指彎曲機(jī)構(gòu)和拇指彎曲機(jī)構(gòu)；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多自由度仿生靈巧手，其特征在于，所述手指彎曲組件、所述手指驅(qū)動(dòng)繩和所述手指結(jié)構(gòu)的數(shù)量均設(shè)置為四個(gè)，所述手掌固定艙包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種多自由度仿生靈巧手，其特征在于，所述仿生靈巧手還包括手指擺動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述手指擺動(dòng)機(jī)構(gòu)包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種多自由度仿生靈巧手，其特征在于，所述手指擺動(dòng)組件包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多自由度仿生靈巧手，其特征在于，所述拇指彎曲機(jī)構(gòu)包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種多自由度仿生靈巧手，其特征在于，所述固定架上設(shè)置有傾斜部，所述傾斜部上設(shè)置有所述轉(zhuǎn)動(dòng)架，所述傾斜部與所述手掌固定艙之間形成夾角，所述夾角的角度為20-60°，所述仿生靈巧手還包括拇指擺動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述拇指擺動(dòng)機(jī)構(gòu)包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多自由度仿生靈巧手，其特征在于，所述拇指結(jié)構(gòu)包括拇指第一指節(jié)和拇指第二指節(jié)，所述拇指第一指節(jié)與所述拇指第二指節(jié)鉸接，所述拇指結(jié)構(gòu)內(nèi)設(shè)置有指節(jié)通道，所述仿生靈巧手還包括拇指關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)，所述拇指關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多自由度仿生靈巧手，其特征在于，所述仿生靈巧手還包括外殼，所述外殼可拆卸的設(shè)置于所述手掌固定艙上。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多自由度仿生靈巧手，其特征在于，所述仿生靈巧手還包括角度傳感器和控制系統(tǒng)，所述角度傳感器均設(shè)置于多個(gè)所述手指結(jié)構(gòu)和所述拇指結(jié)構(gòu)，所有的所述角度傳感器均與所述控制系統(tǒng)電連接。

10.一種多自由度仿生靈巧手的控制方法，所述控制方法應(yīng)用至如權(quán)利要求1至9任意一項(xiàng)所述的多自由度仿生靈巧手，其特征在于，所述控制方法包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及機(jī)械手領(lǐng)域，公開了一種多自由度仿生靈巧手及其控制方法，包括手掌固定艙、拇指結(jié)構(gòu)、依次鉸接在手掌固定艙上的多個(gè)手指結(jié)構(gòu)、設(shè)置于手掌固定艙上的手指彎曲機(jī)構(gòu)和拇指彎曲機(jī)構(gòu)；手指彎曲機(jī)構(gòu)包括手指彎曲組件和手指驅(qū)動(dòng)繩，每個(gè)彎曲通道內(nèi)均設(shè)置有一手指彎曲組件和一手指驅(qū)動(dòng)繩，手指驅(qū)動(dòng)繩的一端與手指彎曲組件連接，另一端與手指結(jié)構(gòu)連接，拇指彎曲機(jī)構(gòu)與多個(gè)彎曲通道在手掌固定艙上錯(cuò)開布置，拇指彎曲機(jī)構(gòu)與拇指結(jié)構(gòu)連接。本發(fā)明通過彎曲通道內(nèi)設(shè)置有手指彎曲組件和手指驅(qū)動(dòng)繩，使得手指驅(qū)動(dòng)繩可以直接與手指結(jié)構(gòu)連接，不需要經(jīng)過滑輪改變傳動(dòng)方向，減少手指彎曲組件的能量損耗，降低手指驅(qū)動(dòng)繩的復(fù)雜度，提高傳動(dòng)效率。

技術(shù)研發(fā)人員：李輝,李展達(dá),龍俊輝,周航,湯勇
受保護(hù)的技術(shù)使用者：深圳大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21