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一種多自由度仿生靈巧手及其控制方法

文檔序號(hào):39719550發(fā)布日期:2024-10-22 13:08閱讀:3來源:國(guó)知局
一種多自由度仿生靈巧手及其控制方法

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
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