一种手指末端轨迹可控的三指-三指节欠驱动机械手制造技术

一种手指末端轨迹可控的三指‑三指节欠驱动机械手，它涉及一种模块化欠驱动机械手。本发明专利技术是为了解决由于欠驱动机械手关节运动的耦合性而使得手指末端轨迹不确定运动，导致现有欠驱动机械手存在失去必要的手指灵活性的问题。本发明专利技术的手指旋转电机(71)安装在呈三角形排布的三根欠驱动手指的中间，主动齿轮(72)安装在手指旋转电机(71)的输出轴上，第一从动齿轮(73)和第二从动齿轮(74)套装在相邻两个欠驱动手指的连接套(2)上，且主动齿轮(72)与第一从动齿轮(73)啮合，第一从动齿轮(73)与第二从动齿轮(74)啮合，三根欠驱动手指安装在欠驱动机械手底座(70)上。本发明专利技术用于智能机器人的末端执行机械手上。

A finger tip trajectory controlled three three joint underactuated manipulator

A finger tip trajectory controlled three three joint underactuated manipulator, which relates to a modular underactuated manipulator. The invention aims to solve the problem that the existing underactuated manipulator has the problem of losing the necessary finger flexibility due to the uncertain motion of the end of the finger due to the coupling of the joint motion of the underactuated manipulator. The finger in the rotary electric machine (71) installed in a triangular arrangement of three roots of underactuated hand, driving gear (72) mounted on the finger (71) of the rotary motor output shaft, a first driven gear (73) and second (74) driven gear set in two adjacent underactuated finger connecting sleeve the (2), and the driving gear (72) and (73) the first driven gear meshing, the first driven gear (73) and second (74) driven gear meshing, three underactuated finger mounted on underactuated manipulator base (70). The invention is applied to the end effector of an intelligent robot.

【技术实现步骤摘要】
一种手指末端轨迹可控的三指-三指节欠驱动机械手
本专利技术涉及一种欠驱动机械手，具体涉及一种手指末端轨迹可控的三指-三指节欠驱动机械手。
技术介绍
机械手作为智能机器人与周围环境交互的一个重要接口，其重要性不言而喻。在移动机器人中，特别是采用电源提供能量的移动机器人，减少能源消耗是一个要特别考虑的指标。因此，驱动单元少、能量消耗少的欠驱动机械手就成为移动机器人的首选。但与全驱动机械手各关节运动和抓取力完全由驱动单元决定不同，欠驱动机械手各关节的运动还受到机械结构和外界接触的影响，这就使其手指的运动具有极强的运动耦合性，导致其指尖轨迹具有不确定性，相比全驱动机械手丧失了抓取的灵活性，这对要求欠驱动机械手精确抓取物体(捏取、操作等动作)提出了严峻的考验。故如何在保持欠驱动手本身优势的前提下，还能提高其抓取灵活性就成为了一个亟待解决的问题。同时，为了方便欠驱动机械手的维护，在设计阶段还需要考虑模块化设计。综上所述，由于欠驱动机械手关节运动的耦合性而使得手指末端轨迹不确定运动，导致现有欠驱动机械手存在失去必要的手指灵活性的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决由于欠驱动机械手关节运动的耦合性而使得手指末端轨迹不确定运动，导致现有欠驱动机械手存在失去必要的手指灵活性的问题。进而提供一种手指末端轨迹可控的三指-三指节欠驱动机械手。本专利技术的技术方案是：一种手指末端轨迹可控的三指-三指节欠驱动机械手包括三根欠驱动手指、欠驱动机械手底座、手指旋转电机、主动齿轮、第一从动齿轮和第二从动齿轮，三根欠驱动手指呈三角形排布，每根欠驱动手指均包括动力驱动部分和关节部分，关节部分与动力驱动部分的输出端连接，关节部分包括第一关节、第二关节、第三关节、导轮机构、复位机构和锁紧机构，第一关节、第二关节和第三关节顺次可转动连接，导轮机构、复位机构和锁紧机构安装在第一关节、第二关节和第三关节上，导轮机构在动力驱动部分的带动下实现手指的抓取动作，复位机构实现抓取动作后的伸展复位动作，锁紧机构实现第一关节、第二关节或第三关节中的一个或多个关节的启用与否；动力驱动部分包括电机、连接套、固定套、指座、绕线轮、第一引导轮和第二引导轮，电机、连接套、固定套和指座顺次连接，绕线轮安装在连接套内并与电机的输出端连接，第一引导轮位于连接套内，第二引导轮位于固定套内；手指旋转电机安装在呈三角形排布的三根欠驱动手指的中间，主动齿轮安装在手指旋转电机的输出轴上，第一从动齿轮和第二从动齿轮套装在相邻两个欠驱动手指的连接套上，且主动齿轮与第一从动齿轮啮合，第一从动齿轮与第二从动齿轮啮合，三根欠驱动手指安装在欠驱动机械手底座上。进一步地，它还包括多个轴承和罩体，多个轴承分别套装在第一从动齿轮和第二从动齿轮上端的固定套上，罩体罩在欠驱动机械手底座外侧的整个动力驱动部分上。进一步地，动力驱动部分还包括收紧轮盖和引轮支架，收紧轮盖安装在连接套内并套装在电机的输出轴上，引轮支架安装在连接套上，第二引导轮部分伸入到固定套内，第一引导轮和第二引导轮均安装在引轮支架上。进一步地，第一关节包括两个指座连接板、第一关节轴和两个第一挡板；第二关节包括第二关节轴和两个第二挡板，第三关节包括第三关节轴和两个第三挡板，相对设置的两个指座连接板的一端通过销轴与指座连接，两个指座连接板的另一端与相对设置的两个第一挡板的一端通过第一关节轴转动连接；相对设置的两个第二挡板的一端与两个第一挡板的另一端之间通过第二关节轴可转动连接；相对设置的两个第三挡板的一端与两个第二挡板的另一端之间通过第三关节轴可转动连接。进一步地，复位机构包括两个指座复位挡板、两个第一复位挡板、两个第二复位挡板、两个第三复位挡板、第一复位弹簧、第二复位弹簧和第三复位弹簧，两个指座复位挡板安装在销轴上，两个第一复位挡板安装在第二关节轴上，两个第二复位挡板安装在第三关节轴上，两个第三复位挡板安装在第一辅轴和第二辅轴上，第一复位弹簧套装在第一关节轴上，且第一复位弹簧的两端分别搭设在第三辅轴和第一引轮轴上，第二复位弹簧套装在第二关节轴上，且第二复位弹簧的两端分别搭设在第二引轮轴和第三引轮轴上，第三复位弹簧套装在第三关节轴上，且第三复位弹簧的两端分别搭设在第四引轮轴和第一辅轴上。进一步地，导轮机构包括大轮、中轮、小轮、引导条、第一引轮、第二引轮、第三引轮、第四引轮、第五引轮、第一引轮轴、第二引轮轴、第三引轮轴、第四引轮轴、第一辅轴、第二辅轴、驱动丝和第三辅轴，第一引轮轴和第二引轮轴顺次穿设在第一关节的两个第一挡板上，第三引轮轴和第四引轮轴顺次穿设在第二关节的两个第二挡板上，第一辅轴和第二辅轴顺次穿设在第三关节的两个第三挡板上，第三辅轴穿设在两个指座复位挡板上，大轮套装在第一关节轴上，中轮套装在第二关节轴上，小轮套装在第三关节轴上，第一引轮套装在第一引轮轴上，第二引轮套装在第二引轮轴上，第三引轮套装在第三引轮轴上，第四引轮套装在第四引轮轴上，引导条穿设在第一辅轴和第二辅轴上，第五引轮套装在第三辅轴上，驱动丝的一端固定在绕线轮上，驱动丝的另一端依次绕过第一引导轮、第二引导轮、第五引轮、大轮、第一引轮、第二引轮、中轮、第三引轮、第四引轮和小轮后固定在引导条上。进一步地，锁紧机构包括第一关节锁紧轮、第一关节连接套、第一关节隔离套、第一关节锁紧弹簧、第一关节弹簧端块、第一关节记忆合金弹簧、第二关节锁紧轮、第二关节连接套、第二关节隔离套、第二关节锁紧弹簧、第二关节弹簧端块、第二关节记忆合金弹簧、第三关节锁紧轮、第三关节连接套、第三关节隔离套、第三关节锁紧弹簧、第三关节弹簧端块和第三关节记忆合金弹簧，第一关节锁紧轮安装在指座连接板与指座复位挡板之间的第一关节轴上，第一关节连接套安装在第一关节锁紧轮上，第一关节隔离套和第一关节弹簧端块由左至右依次安装在第一复位挡板上，第一关节锁紧弹簧的一端与第一关节连接套固定连接，第一关节锁紧弹簧的另一端绕过第一关节锁紧轮后与第一关节隔离套固定连接，第一关节记忆合金弹簧的一端与第一关节连接套固定连接，第一关节记忆合金弹簧的另一端绕过第一关节隔离套后与第一关节弹簧端块固定连接；第二关节锁紧轮安装在第一挡板与第一复位挡板之间的第二关节轴上，第二关节连接套安装在第二关节锁紧轮上，第二关节隔离套和第二关节弹簧端块由左至右依次安装在第二复位挡板上，第二关节锁紧弹簧的一端与第二关节连接套固定连接，第二关节锁紧弹簧的另一端绕过第二关节锁紧轮后与第二关节隔离套固定连接，第二关节记忆合金弹簧的一端与第二关节隔离套固定连接，第二关节记忆合金弹簧的另一端绕过第二关节隔离套后与第二关节弹簧端块固定连接；第三关节锁紧轮安装在第二挡板与第二复位挡板之间的第三关节轴上，第三关节连接套安装在第三关节锁紧轮上，第三关节隔离套和第三关节弹簧端块由左至右依次安装在第三复位挡板上，第三关节锁紧弹簧的一端与第三关节连接套固定连接，第三关节锁紧弹簧的另一端绕过第三关节锁紧轮后与第三关节隔离套固定连接，第三关节记忆合金弹簧的一端与第三关节隔离套固定连接，第三关节记忆合金弹簧的另一端绕过第三关节隔离套后与第三关节弹簧端块固定连接。进一步地，它还包括三个指肚，两个第一挡板、两个第二挡板和两个第三挡板上分别安装有一个指肚。进一步地，它还包括指座电板、第一关节电板、第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种手指末端轨迹可控的三指‑三指节欠驱动机械手，其特征在于：它包括三根欠驱动手指、欠驱动机械手底座(70)、手指旋转电机(71)、主动齿轮(72)、第一从动齿轮(73)和第二从动齿轮(74)，三根欠驱动手指呈三角形排布，每根欠驱动手指均包括动力驱动部分和关节部分，关节部分与动力驱动部分的输出端连接，关节部分包括第一关节(8)、第二关节(9)、第三关节(10)、导轮机构、复位机构和锁紧机构，第一关节(8)、第二关节(9)和第三关节(10)顺次可转动连接，导轮机构、复位机构和锁紧机构安装在第一关节(8)、第二关节(9)和第三关节(10)上，导轮机构在动力驱动部分的带动下实现手指的抓取动作，复位机构实现抓取动作后的伸展复位动作，锁紧机构实现第一关节(8)、第二关节(9)或第三关节(10)中的一个或多个关节的启用与否；动力驱动部分包括电机(1)、连接套(2)、固定套(3)、指座(4)、绕线轮(5)、第一引导轮(6)和第二引导轮(7)，电机(1)、连接套(2)、固定套(3)和指座(4)顺次连接，绕线轮(5)安装在连接套(2)内并与电机(1)的输出端连接，第一引导轮(6)位于连接套(2)内，第二引导轮(7)位于固定套(3)内；手指旋转电机(71)安装在呈三角形排布的三根欠驱动手指的中间，主动齿轮(72)安装在手指旋转电机(71)的输出轴上，第一从动齿轮(73)和第二从动齿轮(74)套装在相邻两个欠驱动手指的连接套(2)上，且主动齿轮(72)与第一从动齿轮(73)啮合，第一从动齿轮(73)与第二从动齿轮(74)啮合，三根欠驱动手指安装在欠驱动机械手底座(70)上。...

【技术特征摘要】
1.一种手指末端轨迹可控的三指-三指节欠驱动机械手，其特征在于：它包括三根欠驱动手指、欠驱动机械手底座(70)、手指旋转电机(71)、主动齿轮(72)、第一从动齿轮(73)和第二从动齿轮(74)，三根欠驱动手指呈三角形排布，每根欠驱动手指均包括动力驱动部分和关节部分，关节部分与动力驱动部分的输出端连接，关节部分包括第一关节(8)、第二关节(9)、第三关节(10)、导轮机构、复位机构和锁紧机构，第一关节(8)、第二关节(9)和第三关节(10)顺次可转动连接，导轮机构、复位机构和锁紧机构安装在第一关节(8)、第二关节(9)和第三关节(10)上，导轮机构在动力驱动部分的带动下实现手指的抓取动作，复位机构实现抓取动作后的伸展复位动作，锁紧机构实现第一关节(8)、第二关节(9)或第三关节(10)中的一个或多个关节的启用与否；动力驱动部分包括电机(1)、连接套(2)、固定套(3)、指座(4)、绕线轮(5)、第一引导轮(6)和第二引导轮(7)，电机(1)、连接套(2)、固定套(3)和指座(4)顺次连接，绕线轮(5)安装在连接套(2)内并与电机(1)的输出端连接，第一引导轮(6)位于连接套(2)内，第二引导轮(7)位于固定套(3)内；手指旋转电机(71)安装在呈三角形排布的三根欠驱动手指的中间，主动齿轮(72)安装在手指旋转电机(71)的输出轴上，第一从动齿轮(73)和第二从动齿轮(74)套装在相邻两个欠驱动手指的连接套(2)上，且主动齿轮(72)与第一从动齿轮(73)啮合，第一从动齿轮(73)与第二从动齿轮(74)啮合，三根欠驱动手指安装在欠驱动机械手底座(70)上。2.根据权利要求1所述的一种手指末端轨迹可控的三指-三指节欠驱动机械手，其特征在于：它还包括多个轴承(75)和罩体(76)，多个轴承(75)分别套装在第一从动齿轮(73)和第二从动齿轮(74)上端的固定套(3)上，罩体(76)罩在欠驱动机械手底座(70)外侧的整个动力驱动部分上。3.根据权利要求2所述的一种手指末端轨迹可控的三指-三指节欠驱动机械手，其特征在于：动力驱动部分还包括收紧轮盖(18)和引轮支架(19)，收紧轮盖(18)安装在连接套(2)内并套装在电机(1)的输出轴上，引轮支架(19)安装在连接套(2)上，第二引导轮(17)部分伸入到固定套(3)内，第一引导轮(6)和第二引导轮(7)均安装在引轮支架(19)上。4.根据权利要求3所述的一种手指末端轨迹可控的三指-三指节欠驱动机械手，其特征在于：第一关节(8)包括两个指座连接板(11)、第一关节轴(12)和两个第一挡板(13)；第二关节(9)包括第二关节轴(14)和两个第二挡板(15)，第三关节(10)包括第三关节轴(16)和两个第三挡板(17)，相对设置的两个指座连接板(11)的一端通过销轴(80)与指座(4)连接，两个指座连接板(11)的另一端与相对设置的两个第一挡板(13)的一端通过第一关节轴(12)可转动连接；相对设置的两个第二挡板(15)的一端与两个第一挡板(13)的另一端之间通过第二关节轴(14)可转动连接；相对设置的两个第三挡板(17)的一端与两个第二挡板(15)的另一端之间通过第三关节轴(16)可转动连接。5.根据权利要求4所述的一种手指末端轨迹可控的三指-三指节欠驱动机械手，其特征在于：复位机构包括两个指座复位挡板(37)、两个第一复位挡板(38)、两个第二复位挡板(39)、两个第三复位挡板(40)、第一复位弹簧(41)、第二复位弹簧(42)和第三复位弹簧(43)，两个指座复位挡板(37)安装在销轴(80)上，两个第一复位挡板(38)安装在第二关节轴(14)上，两个第二复位挡板(39)安装在第三关节轴(16)上，两个第三复位挡板(40)安装在第一辅轴(32)和第二辅轴(33)上，第一复位弹簧(41)套装在第一关节轴(12)上，且第一复位弹簧(41)的两端分别搭设在第三辅轴(35)和第一引轮轴(28)上，第二复位弹簧(42)套装在第二关节轴(14)上，且第二复位弹簧(42)的两端分别搭设在第二引轮轴(29)和第三引轮轴(30)上，第三复位弹簧(43)套装在第三关节轴(16)上，且第三复位弹簧(43)的两端分别搭设在第四引轮轴(31)和第一辅轴(32)上。6.根据权利要求5所述的一种手指末端轨迹可控的三指-三指节欠驱动机械手，其特征在于：导轮机构包括大轮(20)、中轮(21)、小轮(22)、引导条(23)、第一引轮(24)、第二引轮(25)、第三引轮(26)、第四引轮(27)、第五引轮(36)、第一引轮轴(28)、第二引轮轴(29)、第三引轮轴(30)、第四引轮轴(31)、第一辅轴(32)、第二辅轴(33)、驱动丝(34)和第三辅轴(35)，第一引轮轴(28...

【专利技术属性】
技术研发人员：王伟东，赵思宇，杜志江，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23