一种拟人电动机械灵巧手制造技术

本实用新型专利技术公开了一种拟人电动机械灵巧手。包括一个电动拇指、四个电动手指和机械手掌；电动拇指和四个电动手指均依次包括上、中、下指节和基座体；四个电动手指的下指节分别通过各自的基座体同一方向安装在机械手掌内，电动拇指的下指节通过电动拇指的基座体安装在机械手掌内，电动拇指位于机械手掌的另一侧面，五个电动手指与机械手掌共面；电动拇指具有四个主动自由度，每个电动手指均有三个主动自由度和一个从动自由度；共有十六个主动自由度和四个从动自由度，与人手自由度一致，为机械手的主从控制提供硬件设备。本实用新型专利技术仿生人手的外型布置、人手指的骨骼结构和人手指的运动功能设计，不仅可应用于工业领域，还可以作为人手的假肢。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种机器人机械手，具体地说是涉及具有与人手自由度一致的 十六个主动自由度和四个从动自由度的拟人电动机械灵巧手。
技术介绍
随着现代科学技术的快速发展和机器人应用领域的不断扩大，原有的机器人末端 操作器已经不能满足当今生产需求。为了克服普通末端操作器夹持方式单一、活动空间小、 缺少灵活性、难以精确控制等缺点，灵巧型机械手(简称灵巧手)应运而生。灵巧手有多个自 由度，可以抓取多种形状、不同材质的物体，还可以对所抓持的物体进行精细操作。用其代 替专用的夹持器，安装到机器人操作器末端，不仅能扩大机器人的作业范围，还能提高机器 人的作业质量。十九世纪六十年代初，南斯拉夫Tomovic和Boni开发了第一只机械手，它有五个 手指和五个自由度。七十年代专利技术了多种通用夹持器，如日本Hanafusa开发了一个三指手 机构，每个手指有一个自由度；美国Crossley研制了三指八自由度机构，其中一个手指有 二个自由度，另两个手指分别有三个自由度。八十年代，Salisbury，Jacobsen等人提出摸 拟人手来设计通用夹持器的研究思想，研制了多指、多关节、多自由度的JPL灵巧手机构； 日本学者T. Okada研制了三指十一个自由度灵巧手；美国Utah大学研制了 MIT手。九十年 代末二十一世纪初，灵巧手的研发进入了一个新阶段，关节数、手指数逐渐向人手靠近，其 中比较有代表性的有1999年研制成功的NASA灵巧手，由四个手指和一个位置相对的拇指 组成，共有十四个自由度，由十四个直流无刷电机驱动，其于人手外形尺寸很相似，具有很 好的灵活性；2003年日本歧阜大学HaruhisEi, Kawasaki等人研发了 Gifu III灵巧手。Gifu III手是拟人电动灵巧手，尺寸略大于人手，外形更接近人手，共有五个手指十六个自由度， 具有较高的灵巧性和精确控制性。北京航空航天大学机器人研究所研制的BH-3手有三个 手指，每个手指有三个关节，共9个自由度。2008年哈尔滨工业大学研制了 HIT/DLR II多指 灵巧手，每个手指有3自由度，共有15个自由度。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种具有多自由度、多关节，能抓取不同形状、不同材 质物体的灵巧手。它能替代人手，在人类无法亲临或恶劣的环境中工作。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是本技术包括一个电动拇指、四个电动手指和机械手掌；电动拇指和四个电动 手指均依次包括上指节、中指节、下指节和基座体；四个电动手指的下指节分别通过各自的 基座体同一方向安装在机械手掌内，电动拇指的下指节通过电动拇指的基座体安装在机械 手掌内，电动拇指位于机械手掌的另一侧面，电动拇指和四个电动手指与机械手掌共面；四 个电动手指尺寸结构相同；电动拇指具有四个主动自由度，每个电动手指均有三个主动自 由度和一个从动自由度；拟人电动机械灵巧手共有十六个主动自由度和四个从动自由度，与人手自由度一致。所述的电动手指包括上指节体、上传动轴、上连架杆、连杆、曲柄、中指节体、中指 节左从动锥齿轮、中指节右从动锥齿轮、中指节左传动轴、中指节右传动轴、中指节主动锥 齿轮、中指节电机、下指节体、方形块、基弯曲传动轴、基弯曲电机、基弯曲主动锥齿轮、基过 渡锥齿轮、基弯曲从动锥齿轮、侧展电机、侧展主动锥齿轮、侧展从动锥齿轮和侧展轴。所述的上指节体经上传动轴联接中指节体，中指节体经中指节左传动轴和中指节 右传动轴联接下指节体；方形块经基弯曲传动轴安装在下指节体的底部；中指节电机安装 在下指节体内，基弯曲电机和侧展电机安装在基座体内。所述的电动手指的一个从动自由度位于上指节体和中指节体联接处冲指节电机 驱动中指节主动锥齿轮，经中指节左从动锥齿轮和中指节左传动轴，使曲柄旋转，进而带动 连杆，连杆推与上指节体相联的上连架杆，使得上指节体绕上传动轴转动，从而与中指节体 构成一个弯曲的从动自由度；中指节左从动锥齿轮和曲柄固联在中指节左传动轴上，中指 节左传动轴与下指节体和中指节体滑动联接；上连架杆、连杆、曲柄和上指节体构成一个曲 柄连杆机构；上传动轴与上指节体和中指节体滑动联接。所述的电动手指的中指节体和下指节体联接处构成一个主动自由度冲指节电机 驱动中指节主动锥齿轮，经中指节右从动锥齿轮和中指节右传动轴，带动中指节体转动，从 而与下指节体构成一个弯曲的主动自由度；中指节右传动轴与中指节体和中指节右从动锥 齿轮固联，与下指节体滑动联接。所述的电动手指的下指节体和基座体联接处构成二个主动自由度；安装在基座体 内的基弯曲电机驱动基弯曲主动锥齿轮，带动基过渡锥齿轮，经基弯曲从动锥齿轮和基弯 曲传动轴，使得下指节体转动，从而与基座体构成一个弯曲的主动自由度；安装在基座体 内的侧展电机驱动侧展主动锥齿轮，经侧展从动锥齿轮、侧展轴和方形块，带动下指节体摆 动，从而与基座体构成一个侧展的主动自由度；基弯曲传动轴与下指节体和基弯曲从动锥 齿轮固联，与方形块滑动联接；侧展从动锥齿轮、侧展轴和方形块三者固联。所述的电动拇指的一个主动自由度位于拇指上指节体和拇指中指节体联接处，由 拇指上指节电机，经拇指上主动锥齿轮、拇指上从动锥齿轮和拇指上传动轴，驱动拇指上指 节体转动，从而与拇指中指节体构成一个弯曲的主动自由度；电动拇指中指节处和基体座 处的结构和电动手指中指节处和基体座处的结构相同，电动拇指的其它三个主动自由度与 电动手指的三个主动自由度相同。本技术与
技术介绍
相比，具有的有益效果是1.本技术仿生人手的外型布置、人手指的骨骼结构和人手指的运动功能设 计，不仅可应用于工业领域，还可以作为人手的假肢。2.本技术设计了由五个锥齿轮组成的锥齿轮系，实现了手指基部的弯曲自 由度和侧展自由度位于同一个运动中心，从而使手指基部运动更精确。3.本技术有共有十六个主动自由度和四个从动自由度，与人手自由度一致， 从而为机械手的主从控制提供硬件设备。因此，本技术能够满足了机器人灵巧机械手的性能。附图说明图1是本技术的整体结构示意图；图2是本技术的电动手指主视图；图3是本技术的电动手指侧视图；图4是本技术的电动手指上指节结构示意图；图5是本技术的手指基部结构示意图A ；图6是本技术的手指基部结构示意图B ；图7是本技术的电动拇指结构示意图。图中1.电动拇指，2.电动手指，3.机械手掌，4.上指节，5.中指节，6.下指节， 7.基座体，8.上指节体，9.上传动轴，10.上连架杆，11.连杆，12.曲柄，13.中指节体， 14.中指节左从动锥齿轮，15.中指节右从动锥齿轮，16.中指节左传动轴，17.中指节右传 动轴，18.中指节主动锥齿轮，19.中指节电机，20.下指节体，21.方形块，22.基弯曲传动 轴，23.基弯曲电机，24.基弯曲主动锥齿轮，25.基过渡锥齿轮，26.基弯曲从动锥齿轮， 27.侧展电机，28.侧展主动锥齿轮，29.侧展从动锥齿轮，30.侧展轴，31.拇指上指节体， 32.拇指中指节体，33.拇指上指节电机，34.拇指上主动锥齿轮，35.拇指上从动锥齿轮， 36.拇指上传动轴。具体实施方式以下结合附图和实例施对本技术作进一步说明如图1、图2、图3、图5、图7所示，本技术由一本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种拟人电动机械灵巧手，其特征在于：包括一个电动拇指（１）、四个电动手指和机械手掌（３）；电动拇指（１）和四个电动手指均依次包括上指节、中指节、下指节和基座体；四个电动手指（２）的下指节分别通过各自的基座体同一方向安装在机械手掌（３）内，电动拇指（１）的下指节通过电动拇指的基座体安装在机械手掌（３）内，电动拇指（１）　位于机械手掌（３）的另一侧面，电动拇指（１）和四个电动手指与机械手掌（３）共面；四个电动手指尺寸结构相同；电动拇指（１）具有四个主动自由度，每个电动手指（２）均有三个主动自由度和一个从动自由度；拟人电动机械灵巧手共有十六个主动自由度和四个从动自由度，与人手自由度一致。

【技术特征摘要】
1.一种拟人电动机械灵巧手，其特征在于包括一个电动拇指(1)、四个电动手指和机 械手掌(3)；电动拇指(1)和四个电动手指均依次包括上指节、中指节、下指节和基座体；四 个电动手指O)的下指节分别通过各自的基座体同一方向安装在机械手掌(3)内，电动拇 指(1)的下指节通过电动拇指的基座体安装在机械手掌(3)内，电动拇指(1)位于机械手 掌(3)的另一侧面，电动拇指(1)和四个电动手指与机械手掌(3)共面；四个电动手指尺寸 结构相同；电动拇指(1)具有四个主动自由度，每个电动手指( 均有三个主动自由度和一 个从动自由度；拟人电动机械灵巧手共有十六个主动自由度和四个从动自由度，与人手自 由度一致。2.根据权利要求1所述的一种拟人电动机械灵巧手，其特征在于所述的电动手指包 括上指节体(8)、上传动轴(9)、上连架杆(10)、连杆(11)、曲柄(12)、中指节体(13)、中指 节左从动锥齿轮(14)、中指节右从动锥齿轮(15)、中指节左传动轴(16)、中指节右传动轴 (17)、中指节主动锥齿轮(18)、中指节电机(19)、下指节体(20)、方形块(21)、基弯曲传动 轴0 、基弯曲电机、基弯曲主动锥齿轮04)、基过渡锥齿轮0 、基弯曲从动锥齿轮 (26)、侧展电机(27)、侧展主动锥齿轮( )、侧展从动锥齿轮(29)和侧展轴(30)；所述的上指节体(8)经上传动轴(9)联接中指节体(1 ，中指节体(1 经中指节左传 动轴(16)和中指节右传动轴(17)联接下指节体OO)；方形块经基弯曲传动轴02) 安装在下指节体OO)的底部冲指节电机(19)安装在下指节体OO)内，基弯曲电机03) 和侧展电机、2Τ)安装在基座体(7)内；所述的电动手指的一个从动自由度位于上指节体⑶和中指节体(13)联接处冲指 节电机(19)驱动中指节主动锥齿轮(18)，经中指节左从动锥齿轮(14)和中指节左传动轴(16)，使曲柄(1 旋转，进而带动连杆(11)，连杆(11)推与上指节体(8)相联的上连架杆 (10)，使得上指节体(8)绕上传动轴(9)转动，从...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨文珍，于世光，章华，项海崇，陈世仕，葛运斌，周晋，叶松，姚丽平，张骞，贺薇波，陈文华，竺志超，
申请(专利权)人：浙江理工大学，
类型：实用新型
国别省市：86