CN105345836B - 一种三指七自由度构型机器人手爪 - Google Patents

Abstract

一种三指七自由度构型机器人手爪，属于机器人技术领域。以解决现有的自由度更多的机器人灵巧手，结构和控制算法复杂，部分自由度在使用中起不到作用；及简单夹持工具自由度单一、不能实现对复杂形状物体抓取问题。手指一基座设置在手掌外壳内，手指二基座设置在手掌外壳内，并与手掌盖板和手指二的端盖转动连接，手指三基座设置在手掌外壳内，并与手掌盖板和手指三的端盖转动连接，三个手指基座中心依次连线构成等边三角形，三个基关节同步转动驱动器通过三个手指的基关节腱鞘驱动机构驱动三个手指的基关节同步弯曲转动；三个末端关节同步转动驱动器通过三个手指的末端关节腱鞘驱动机构驱动三个手指的末端关节同步弯曲转动。本发明用于抓取物体。

Description

一种三指七自由度构型机器人手爪

技术领域

本发明涉及机器人手爪，属于机器人技术领域。

背景技术

机器人手爪作为机器人末端的操作工具，其抓握能力、操作能力、可靠性等对机器人系统的工作水平具有重要的影响。单自由度的简单加持工具，难以实现对多种形状、尺寸物体的抓取，而自由度更多的机器人灵巧手，结构和控制算法复杂，部分自由度在使用中起不到作用，限制了其广泛应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种三指七自由度构型机器人手爪，以解决现有的自由度更多的机器人灵巧手，结构和控制算法复杂，部分自由度在使用中起不到作用；以及简单夹持工具自由度单一、不能实现对复杂形状物体的抓取问题。

本发明提出的三指七自由度构型机器人手爪，能够完成对多种形状、尺寸物体抓取的前提下，将手指数及自由度数做到了最优的配置。

实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种三指七自由度构型机器人手爪，包括手掌、连接法兰、电路板一、转动支撑部件一、转动支撑部件二和三个手指，所述的三个手指结构均相同，三个手指分别是手指一、手指二及手指三，所述的三个手指均包括端盖和基座，所述的手掌包括手掌盖板、手掌外壳、连接板一、连接板二及支架，所述的手掌外壳上端与手掌盖板固连，手掌外壳下端与连接法兰固连，所述的连接板一、连接板二和支架均设置在手掌外壳内并与手掌盖板固连，所述的电路板设置在手掌外壳内并与支架一和支架二固连，所述的电路板一设置在手掌外壳内并与连接板二固连；所述的三指七自由度构型机器人手爪还包括三个基关节同步转动驱动器、三个末端关节同步转动驱动器、以及手指二和手指三相对手掌耦合相向转动驱动器；手掌盖板上设有通孔一、通孔二和通孔三，所述的手指一的基座穿过手掌盖板的通孔一设置在手掌外壳内，手指一的基座与手指一的端盖连接，所述的手指一的端盖与手掌盖板连接；所述的手指二的基座穿过手掌盖板的通孔二设置在手掌外壳内，且手指二的基座通过所述的转动支撑部件一的支撑轴承一与手掌盖板和手指二的端盖转动连接，所述的手指二的端盖与手掌盖板连接；所述的手指三的基座穿过手掌盖板的通孔三设置在手掌外壳内，且手指三的基座通过所述的转动支撑部件二的支撑轴承二与手掌盖板和手指三的端盖转动连接，所述的手指三的端盖与手掌盖板连接；手指一的基座中心、手指二的基座中心以及手指三的基座中心依次连线构成等边三角形，所述的三个基关节同步转动驱动器、三个末端关节同步转动驱动器以及手指二和手指三相对手掌耦合相向转动驱动器均设置在手掌外壳内，且三个基关节同步转动驱动器及三个末端关节同步转动驱动器均固定在连接板一和连接板二上，所述的手指二和手指三相对手掌耦合相向转动驱动器固定在支架上，每个所述的手指均包括基关节腱鞘驱动机构及末端关节腱鞘驱动机构，三个基关节同步转动驱动器分别通过三个手指的基关节腱鞘驱动机构驱动三个手指的基关节同步弯曲转动；三个末端关节同步转动驱动器分别通过三个手指的末端关节腱鞘驱动机构驱动三个手指的末端关节同步弯曲转动。

本发明相对于现有技术的有益效果是：

1、本发明具有由七个自由度，分别是驱动三个手指基关节和末端关节转动、手指二和手指三相对手掌的耦合相向旋转。

2、六个驱动手指关节(基关节和末端关节)弯曲的自由度及驱动手指二和手指三相向转动的自由度，采用非接触式的位置传感器检测转动位置，结构简单，易于实现。

3、手指一的基座相对手掌不能旋转，手指二和手指三的基座相对手掌的耦合相向旋转，从而三指构成不同的抓取构型。手指包括基座、两个俯仰关节(基关节和末端关节)及两个指节(近指节和末端指节)，俯仰关节正向采用腱驱动、反向采用关节内回复扭簧驱动。俯仰关节的运动范围为-90°～90°，手掌内部有七个驱动器，分别驱动三个手指基关节和末端关节的转动、手指二和手指三相对手掌的耦合相向旋转。

4、本发明在机器人灵巧手与简单夹持工具之间进行了平衡，降低了机器人灵巧手的自由度及复杂度，提高了简单夹持工具的操作能力。三个手指七个自由度构成不同的抓握构型，能完成对不同形状、尺寸物体的抓握，并具有操作能力强、结构简单、可靠性高的突出优点。

附图说明

图1是本发明的三指七自由度构型机器人手爪的手指的主视立体图；

图2是图1的后视立体图；

图3是本发明的三指七自由度构型机器人手爪的手指的主剖视图；

图4是腱鞘驱动机构一(也称力传动链)的立体图；

图5是集成有力矩过载保护块一的近指节力矩传感器的主视图；

图6是集成有力矩过载保护块二的末端指节力矩传感器的主视图；

图7是图4的A部分的局部放大图；

图8是图4的B部分的局部放大图；

图9是图4的C部分的局部放大图；

图10是图4的D部分的局部放大图；

图11是本发明的三指七自由度构型机器人手爪的立体图；

图12是本发明的三指七自由度构型机器人手爪的主剖视图；

图13是手掌内固定有基关节鞘管和末端关节鞘管的立体图；

图14是三个基关节同步转动驱动器、三个末端关节同步转动驱动器以及手指二和手指三相对手掌耦合相向转动驱动器集成在手掌内的俯视图；

图15是基关节同步转动驱动器、末端关节同步转动驱动器以及手指二和手指三相对手掌耦合相向转动驱动器集成在手掌内的主剖视图；

图16是基关节同步转动驱动器安装在手掌内的主剖视图；

图17是驱动电机一、谐波减速器一、驱动器腱轮一及腱端固定件一装配的立体图；

图18是驱动电机二、谐波减速器二、驱动器腱轮二及腱端固定件二装配的立体图；

图19是末端关节同步转动驱动器安装在手掌内的主剖视图；

图20是直齿轮一、直齿轮二、直齿轮四、直齿轮五及电路板二装配在手掌内的仰视立体图；

图21是图20的E部分的局部放大图；

图22是直齿轮四、支撑轴一、直齿轮五、支撑轴二、直齿轮一及直齿轮二装配在手掌内的仰视立体图；

图23是图20的F-F剖视图；

图24是图23的G部分的局部放大图；

图25是本发明的三指七自由度构型机器人手爪在手掌中心增加了一个自由度后的立体图；

图26是本发明的三指七自由度构型机器人手爪的手指及手掌局部剖视图；

图27是图26的H部分的局部放大图。

图中：基座1、近指节2、近指节左侧板2-1、近指节右侧板2-2、近指节前盖板2-3、近指节后盖板2-4、近指节传力件2-6、近指节应变梁2-6-1、集成有力矩过载保护块一的近指节力矩传感器2-7、近指节支撑轴承2-8、末端指节3、末端指节左侧板3-1、末端指节右侧板3-2、末端指节盖板3-3、末端指节传力件3-5、末端指节应变梁3-5-1、套筒一3-5-2、凸起的套筒二3-5-3、集成有力矩过载保护块二的末端指节力矩传感器3-6、末端指节支撑轴承3-7、基关节4、基关节轴4-1、基关节轴套4-2、基关节腱轮4-3、基关节回复扭簧4-4、基关节轴端轴承4-5、末端关节5、末端关节轴5-1、末端关节腱轮5-2、末端关节回复扭簧5-3、末端关节轴端轴承5-4、基关节腱6-1、基关节腱鞘6-2、末端关节腱6-3、末端关节腱鞘6-4、手掌7、连接法兰8、手指一10、手指二11、手指三12、连接板一13、直齿轮一15、直齿轮二17、电路板一19、支架20、水平回转自由度21、中心位置驱动电机21-1、中心位置减速器21-2、中心位置输出轴21-3、中心位置轴承21-4、端盖33、连接板二39、基关节同步转动驱动器41、驱动电机一41-2、谐波减速器一41-3、谐波轴一41-4、驱动器轴承一41-5、驱动器腱轮一41-6、驱动器输出轴一41-7、轴端螺钉一41-8、驱动器轴承二41-9、非接触式位置传感器一的磁钢41-10、腱端固定件一41-11、基关节鞘管41-12、末端关节同步转动驱动器42、驱动电机二42-2、谐波减速器二42-3、谐波轴二42-4、驱动器轴承三42-5、驱动器腱轮二42-6、驱动器输出轴二42-7、轴端螺钉二42-8、驱动器轴承四42-9、非接触式位置传感器二的磁钢42-10、腱端固定件二42-11、末端关节鞘管42-12、手指二11和手指三12相对手掌7耦合相向转动驱动器43、驱动电机三43-1、直齿轮三43-2，直齿轮四43-3、支撑轴一43-4、直齿轮五43-5、支撑轴二43-6、非接触式位置传感器三的磁钢43-7、电路板二43-8、手掌盖板51、手掌外壳52。

具体实施方式

具体实施方式一：如图1～图27所示，一种三指七自由度构型机器人手爪，包括手掌7、连接法兰8、电路板一19、转动支撑部件一、转动支撑部件二和三个手指，所述的三个手指结构均相同，三个手指分别是手指一10、手指二11及手指三12，所述的三个手指均包括端盖33和基座1，所述的手掌7包括手掌盖板51、手掌外壳52、连接板一13、连接板二39及支架20，所述的手掌外壳52上端与手掌盖板51固连，手掌外壳52下端与连接法兰8固连，所述的连接板一13、连接板二39和支架20均设置在手掌外壳52内并(通过螺钉)与手掌盖板51固连，所述的电路板一19设置在手掌外壳52内并与连接板二39固连；所述的三指七自由度构型机器人手爪还包括三个基关节同步转动驱动器41、三个末端关节同步转动驱动器42、以及手指二11和手指三12相对手掌7耦合相向转动驱动器43；手掌盖板51上设有通孔一、通孔二和通孔三，所述的手指一10的基座1穿过手掌盖板51的通孔一设置在手掌外壳52内，手指一10的基座1与手指一10的端盖33(通过螺钉)连接，所述的手指一10的端盖33与手掌盖板51(通过螺钉)连接；所述的手指二11的基座1穿过手掌盖板51的通孔二设置在手掌外壳52内，且手指二11的基座1通过所述的转动支撑部件一的支撑轴承一与手掌盖板51和手指二11的端盖33转动连接，所述的手指二11的端盖33与手掌盖板51(通过螺钉)连接；所述的手指三12的基座1穿过手掌盖板51的通孔三设置在手掌外壳52内，且手指三12的基座1通过所述的转动支撑部件二的支撑轴承二与手掌盖板51和手指三12的端盖33转动连接，所述的手指三12的端盖33与手掌盖板51(通过螺钉)连接；手指一10的基座中心、手指二11的基座中心以及手指三12的基座中心依次连线构成等边三角形，所述的三个基关节同步转动驱动器41、三个末端关节同步转动驱动器42以及手指二11和手指三12相对手掌7耦合相向转动驱动器43均设置在手掌外壳52内，且三个基关节同步转动驱动器41及三个末端关节同步转动驱动器42均(通过螺钉)固定在连接板一13和连接板二39上，所述的手指二11和手指三12相对手掌7耦合相向转动驱动器43固定在支架20上，每个所述的手指均包括基关节腱鞘驱动机构及末端关节腱鞘驱动机构，三个基关节同步转动驱动器41分别通过三个手指的基关节腱鞘驱动机构驱动三个手指的基关节4同步弯曲转动；三个末端关节同步转动驱动器42分别通过三个手指的末端关节腱鞘驱动机构驱动三个手指的末端关节5同步弯曲转动。

本实施方式中，电路板一19驱动7个电机，采集7个驱动器的位置信息，三个手指共六个关节的力矩信息，以及机械手对外的电气接口。

本实施方式中，手指一10的基座1相对手掌7不能旋转；手掌7有一个自由度；手指二11和手指三12的基座1通过电机驱动相对手掌7的耦合相向旋转，旋转角度为0°～90°。

具体实施方式二：如图1～图12及图20、图22所示，具体实施方式一所述的一种三指七自由度构型机器人手爪，所述的转动支撑部件一包括支撑轴承一和直齿轮一15，所述的转动支撑部件二包括支撑轴承二和直齿轮二17，每个所述的手指还包括近指节2、末端指节3、基关节腱鞘驱动机构、末端关节腱鞘驱动机构及两个俯仰转动关节，所述的两个俯仰转动关节分别是基关节4和末端关节5；所述的近指节2包括近指节外壳、近指节传力件2-6、两个集成有力矩过载保护块一的近指节力矩传感器2-7及两个近指节支撑轴承2-8，所述的近指节外壳包括近指节左侧板2-1、近指节右侧板2-2、近指节前盖板2-3及近指节后盖板2-4，所述的近指节后盖板2-4和近指节前盖板2-3分别与近指节左侧板2-1和近指节右侧板2-2连接；每个所述的手指的基座1上端固定设置在近指节外壳内的下部；所述的末端指节3包括末端指节外壳、末端指节传力件3-5、两个集成有力矩过载保护块二的末端指节力矩传感器3-6及两个末端指节支撑轴承3-7，所述的末端指节外壳包括末端指节左侧板3-1、末端指节右侧板3-2及两个末端指节盖板3-3，所述的末端指节左侧板3-1及末端指节右侧板3-2分别与两个末端指节盖板3-3连接；近指节外壳的上部设置在所述的末端指节外壳内的下部；所述的基关节4包括基关节轴4-1、基关节轴套4-2、基关节腱轮4-3、基关节回复扭簧4-4及两个基关节轴端轴承4-5；所述的末端关节5包括末端关节轴5-1、末端关节腱轮5-2、末端关节回复扭簧5-3及两个末端关节轴端轴承5-4；所述的基关节腱鞘驱动机构包括基关节腱6-1和基关节腱鞘6-2，所述的末端关节腱鞘驱动机构包括末端关节腱6-3和末端关节腱鞘6-4；所述的基关节轴套4-2固套装在基关节轴4-1上，所述的近指节传力件2-6上设有通孔，基关节轴套4-2固定设置在近指节传力件2-6的通孔内，所述的基关节腱轮4-3套设在基关节轴套4-2的外部并与近指节传力件2-6固连，所述的基关节轴4-1的两端各通过一个基关节轴端轴承4-5支撑在基座1上，基关节轴套4-2的外部套装有基关节回复扭簧4-4，所述的基关节回复扭簧4-4一端与近指节传力件2-6连接，基关节回复扭簧4-4另一端与基座1连接；所述的近指节传力件2-6的两相对侧面(即俯仰方向的两相对侧面)各设置有一个近指节应变梁2-6-1，每个近指节应变梁2-6-1均通过近指节应变片与集成有力矩过载保护块一的近指节力矩传感器2-7连接(即两个近指节应变梁2-6-1分别位于近指节传力件2-6俯仰方向的两相对侧面上，两个近指节应变梁2-6-1上分别粘贴有近指节应变片，每个近指节应变片与集成有力矩过载保护块一的近指节力矩传感器2-7通过螺钉连接，该过载保护块一与近指节应变梁2-6-1之间的间隙为0.1mm)；所述的近指节左侧板2-1和近指节右侧板2-2各通过一个近指节支撑轴承2-8支撑在基座1上，近指节传力件2-6通过近指节左侧板2-1、近指节右侧板2-2、近指节前盖板2-3及近指节后盖板2-4夹紧；所述的末端指节传力件3-5上设有凸起的套筒一3-5-2和凸起的套筒二3-5-3，所述的套筒一3-5-2和套筒二3-5-3同轴且相通，所述的末端关节轴一5-1固定穿入末端指节传力件3-5的套筒一3-5-2和套筒二3-5-3内，末端关节轴一5-1与基关节轴一4-1平行设置，所述的末端关节腱轮5-2套装在末端指节传力件3-5的套筒二3-5-3的外部，末端关节腱轮5-2与末端指节传力件3-5固连，末端关节轴5-1的两端各通过一个末端关节轴端轴承5-4支撑在近指节左侧板2-1及近指节右侧板2-2上；所述的末端指节左侧板3-1和末端指节右侧板3-2各通过一个末端指节支撑轴承3-7支撑在近指节左侧板2-1和近指节右侧板2-2上，末端指节传力件3-5通过末端指节左侧板3-1、末端指节右侧板3-2及两个末端指节盖板3-3夹紧，套筒一3-5-2的外部套装有末端关节回复扭簧5-3，所述的末端关节回复扭簧5-3一端与末端指节传力件3-5连接，末端关节回复扭簧5-3另一端与近指节左侧板2-1连接；所述的末端指节传力件3-5的两相对侧面(即俯仰方向的两相对侧面)各设置有一个末端指节应变梁3-5-1，每个末端指节应变梁3-5-1均通过末端指节应变片与集成有力矩过载保护块二的末端指节力矩传感器3-6连接(即两个末端指节应变梁3-5-1分别位于末端指节传力件3-5俯仰方向的两相对侧面上，两个末端指节应变梁3-5-1上分别粘贴有末端指节应变片，每个末端指节应变片与集成有力矩过载保护块二的末端指节力矩传感器3-6通过螺钉连接，该过载保护块二与末端指节应变梁3-5-1之间的间隙为0.1mm)；所述的基关节腱6-1一端固定缠绕在基关节腱轮4-3的轮槽内，所述的基关节腱鞘6-2固定在基座1上，基关节腱6-1穿出基关节腱鞘6-2；所述的末端关节腱6-3一端固定缠绕在末端关节腱轮5-2的轮槽内，所述的末端关节腱鞘6-4固定在近指节传力件2-6上，末端关节腱6-3穿出末端关节腱鞘6-4；所述的手指二11的基座1与直齿轮一15(通过螺钉)连接，所述的手指三12的基座1与直齿轮二17(通过螺钉)连接。

本实施方式的有益效果是：力矩传感器实现手指各个关节受力的检测，为手指的柔顺控制提供力信息，过载保护快保证关节力矩传感器在过载时不发生塑性变形，避免过载造成损坏。

具体实施方式三：如图4、图10、图13、图14、图16、图17所示，具体实施方式二所述的一种三指七自由度构型机器人手爪，所述的三个基关节同步转动驱动器41结构相同，并均包括驱动电机一41-2、谐波减速器一41-3、谐波轴一41-4、驱动器轴承一41-5、驱动器腱轮一41-6、驱动器输出轴一41-7、轴端螺钉一41-8、驱动器轴承二41-9、非接触式位置传感器一的磁钢41-10以及腱端固定件一41-11；所述的驱动电机一41-2(通过螺钉)固定在连接板二39上，驱动电机一41-2通过谐波轴一41-4与谐波减速器一41-3的输入端连接，所述的谐波轴一41-4通过驱动器轴承一41-5支撑在谐波减速器一41-3的输出端，所述的谐波减速器一41-3的输出端通过驱动器输出轴一41-7带动驱动器腱轮一41-6转动，所述的驱动器输出轴一41-7通过驱动器轴承二41-9支撑在所述的连接板一13上，驱动器输出轴一41-7的输出端与轴端螺钉一41-8螺纹连接，所述的轴端螺钉一41-8的螺钉头设有凹槽，轴端螺钉一41-8的凹槽内固接(胶接)有非接触式位置传感器一的磁钢41-10，所述的腱端固定件一41-11(通过螺钉)与驱动器腱轮一41-6固连；每个手指所述的基关节腱6-1另一端固定缠绕在相对应的基关节同步转动驱动器41的驱动器腱轮一41-6的轮槽内。

本实施方式中，谐波减速器一41-3的输出端通过驱动器输出轴一41-7带动驱动器腱轮一41-6转动，驱动器输出轴一41-7通过轴端螺钉一41-8带动非接触式位置传感器一的磁钢41-10转动，从而实现对基关节4转动位置的检测。

本实施方式中，在手掌7内还设置了三个基关节鞘管41-12，所述的三个基关节鞘管41-12一端与手掌盖板51螺纹连接(可通过螺纹调整基关节鞘管41-12的长度)。基关节鞘管41-12用于支撑基关节腱6-1。

具体实施方式四：如图4、图8、图13～图15、图18、图19所示，具体实施方式二或三所述的一种三指七自由度构型机器人手爪，所述的三个末端关节同步转动驱动器42结构相同，并均包括驱动电机二42-2、谐波减速器二42-3、谐波轴二42-4、驱动器轴承三42-5、驱动器腱轮二42-6、驱动器输出轴二42-7、轴端螺钉二42-8、驱动器轴承四42-9、非接触式位置传感器二的磁钢42-10以及腱端固定件二42-11；所述的驱动电机二42-2(通过螺钉)固定在连接板二39上，驱动电机二42-2通过谐波轴二42-4与谐波减速器二42-3的输入端连接，所述的谐波轴二42-4通过驱动器轴承三42-5支撑在谐波减速器二42-3的输出端，所述的谐波减速器二42-3的输出端通过驱动器输出轴二42-7带动驱动器腱轮二42-6转动，所述的驱动器输出轴二42-7通过驱动器轴承四42-9支撑在所述的连接件一13上，驱动器输出轴二42-7的输出端与轴端螺钉二42-8螺纹连接，所述的轴端螺钉二42-8的螺钉头设有凹槽，轴端螺钉二42-8的凹槽内固接(胶接)有非接触式位置传感器二的磁钢42-10，所述的腱端固定件二42-11(通过螺钉)与驱动器腱轮二42-6固连；每个手指所述的末端关节腱6-3另一端固定缠绕在相对应的末端关节同步转动驱动器42的驱动器腱轮二42-6的轮槽内。

本实施方式的中，谐波减速器二42-3的输出端通过驱动器输出轴二42-7带动驱动器腱轮二42-6转动，驱动器输出轴二42-7通过轴端螺钉二42-8带动非接触式位置传感器二的磁钢42-10转动，从而实现对末端关节5转动位置的检测。

本实施方式中，在手掌7内还设置了三个末端关节鞘管42-12，所述的三个末端关节鞘管42-12一端与手掌盖板51螺纹连接(可通过螺纹调整末端关节鞘管42-12的长度)。末端关节鞘管42-12用于支撑末端关节腱6-3。

具体实施方式五：如图11、图13～图15、图20～图24所示，具体实施方式一、二、三或四所述的一种三指七自由度构型机器人手爪，所述的手指二11和手指三12相对手掌7耦合相向转动驱动器43包括驱动电机三43-1、直齿轮三43-2，直齿轮四43-3、直齿轮五43-5、支撑轴一43-4、支撑轴二43-6、非接触式位置传感器三的磁钢43-7以及电路板二43-8；所述的驱动电机三43-1及电路板二43-8均固定在所述的支架20上，所述的支撑轴一43-4及支撑轴二43-6一端均支撑在支架20上，驱动电机三43-1的输出轴上固套装有直齿轮三43-2，支撑轴一43-4上固套装有直齿轮四43-3，支撑轴二43-6上固套装有直齿轮五43-5，所述的直齿轮三43-2与直齿轮四43-3啮合，所述的直齿轮四43-3同时与直齿轮五43-5和直齿轮二17啮合，所述的直齿轮五43与所述的直齿轮一15啮合，支撑轴一43-4另一端设有凹坑，所述的支撑轴一43-4的凹坑内固接(胶接)有非接触式位置传感器三的磁钢43-7，所述的电路板二43-8与所述的非接触式位置传感器三的磁钢43-7相对设置，电路板二43-8与驱动电机三43-2固定连接。电路板二43-8实现手指二11及手指三12同步相对转动位置的检测。

本实施方式的有益效果是：手指二11和手指三12相对手掌7耦合相向转动驱动器43经过多级直齿轮传动实现了手指二11和手指三12相对手掌7耦合相向转动。

具体实施方式六：如图11所示，具体实施方式一、二、三、四或五所述的一种三指七自由度构型机器人手爪，所述的手指二11的基座中心与手指三12的基座中心之间的距离大于手指一10的宽度。以便实现手指一10在弯曲时不与手指二11和手指三12发生碰撞。

具体实施方式七：如图11、图26及图27所示，本实施方式具体实施方式一、二、三、四、五或六的基础上，增加了中心位置驱动电机21-1、中心位置减速器21-2、中心位置输出轴21-3及中心位置轴承21-4；所述的中心位置驱动电机21-1通过中心位置减速器21-2与中心位置输出轴21-3的输入端传动连接，所述的中心位置输出轴21-3通过中心位置轴承21-4支撑在手掌盖板51上。

本实施方式中，中心位置驱动电机21-1通过中心位置减速器21-2减速增扭转动后，带动中心位置输出轴21-3转动输出，即在手掌7中心增加了一个自由度(水平回转自由度21)，从而构成三指八自由度机器人手爪。

本发明中所用电机均为直流无刷电机。

Claims (6)

1.一种三指七自由度构型机器人手爪，包括手掌（7）、连接法兰（8）、电路板一（19）、转动支撑部件一、转动支撑部件二和三个手指，所述的三个手指结构均相同，三个手指分别是手指一（10）、手指二（11）及手指三（12），所述的三个手指均包括端盖（33）和基座（1），所述的手掌（7）包括手掌盖板（51）、手掌外壳（52）、连接板一（13）、连接板二（39）及支架（20），所述的手掌外壳（52）上端与手掌盖板（51）固连，手掌外壳（52）下端与连接法兰（8）固连，所述的连接板一（13）、连接板二（39）和支架（20）均设置在手掌外壳（52）内并与手掌盖板（51）固连，所述的电路板一（19）设置在手掌外壳（52）内并与连接板二（39）固连；其特征在于：所述的三指七自由度构型机器人手爪还包括三个基关节同步转动驱动器（41）、三个末端关节同步转动驱动器（42）、以及手指二（11）和手指三（12）相对手掌（7）耦合相向转动驱动器（43）；手掌盖板（51）上设有通孔一、通孔二和通孔三，所述的手指一（10）的基座（1）穿过手掌盖板（51）的通孔一设置在手掌外壳（52）内，手指一（10）的基座（1）与手指一（10）的端盖（33）连接，所述的手指一（10）的端盖（33）与手掌盖板（51）连接；所述的手指二（11）的基座（1）穿过手掌盖板（51）的通孔二设置在手掌外壳（52）内，且手指二（11）的基座（1）通过所述的转动支撑部件一的支撑轴承一与手掌盖板（51）和手指二（11）的端盖（33）转动连接，所述的手指二（11）的端盖（33）与手掌盖板（51）连接；所述的手指三（12）的基座（1）穿过手掌盖板（51）的通孔三设置在手掌外壳（52）内，且手指三（12）的基座（1）通过所述的转动支撑部件二的支撑轴承二与手掌盖板（51）和手指三（12）的端盖（33）转动连接，所述的手指三（12）的端盖（33）与手掌盖板（51）连接；手指一（10）的基座中心、手指二（11）的基座中心以及手指三（12）的基座中心依次连线构成等边三角形，所述的三个基关节同步转动驱动器（41）、三个末端关节同步转动驱动器（42）以及手指二（11）和手指三（12）相对手掌（7）耦合相向转动驱动器（43）均设置在手掌外壳（52）内，且三个基关节同步转动驱动器（41）及三个末端关节同步转动驱动器（42）均固定在连接板一（13）和连接板二（39）上，所述的手指二（11）和手指三（12）相对手掌（7）耦合相向转动驱动器（43）固定在支架（20）上，每个所述的手指均包括基关节腱鞘驱动机构及末端关节腱鞘驱动机构，三个基关节同步转动驱动器（41）分别通过三个手指的基关节腱鞘驱动机构驱动三个手指的基关节（4）同步弯曲转动；三个末端关节同步转动驱动器（42）分别通过三个手指的末端关节腱鞘驱动机构驱动三个手指的末端关节（5）同步弯曲转动。

2.根据权利要求1所述的一种三指七自由度构型机器人手爪，其特征在于：所述的转动支撑部件一包括支撑轴承一和直齿轮一（15），所述的转动支撑部件二包括支撑轴承二和直齿轮二（17），每个所述的手指还包括近指节（2）、末端指节（3）、基关节腱鞘驱动机构、末端关节腱鞘驱动机构及两个俯仰转动关节，所述的两个俯仰转动关节分别是基关节（4）和末端关节（5）；所述的近指节（2）包括近指节外壳、近指节传力件（2-6）、两个集成有力矩过载保护块一的近指节力矩传感器（2-7）及两个近指节支撑轴承（2-8），所述的近指节外壳包括近指节左侧板（2-1）、近指节右侧板（2-2）、近指节前盖板（2-3）及近指节后盖板（2-4），所述的近指节后盖板（2-4）和近指节前盖板（2-3）分别与近指节左侧板（2-1）和近指节右侧板（2-2）连接；每个所述的手指的基座（1）上端固定设置在近指节外壳内的下部；所述的末端指节（3）包括末端指节外壳、末端指节传力件（3-5）、两个集成有力矩过载保护块二的末端指节力矩传感器（3-6）及两个末端指节支撑轴承（3-7），所述的末端指节外壳包括末端指节左侧板（3-1）、末端指节右侧板（3-2）及两个末端指节盖板（3-3），所述的末端指节左侧板（3-1）及末端指节右侧板（3-2）分别与两个末端指节盖板（3-3）连接；近指节外壳的上部设置在所述的末端指节外壳内的下部；所述的基关节（4）包括基关节轴（4-1）、基关节轴套（4-2）、基关节腱轮（4-3）、基关节回复扭簧（4-4）及两个基关节轴端轴承（4-5）；所述的末端关节（5）包括末端关节轴（5-1）、末端关节腱轮（5-2）、末端关节回复扭簧（5-3）及两个末端关节轴端轴承（5-4）；所述的基关节腱鞘驱动机构包括基关节腱（6-1）和基关节腱鞘（6-2），所述的末端关节腱鞘驱动机构包括末端关节腱（6-3）和末端关节腱鞘（6-4）；所述的基关节轴套（4-2）固套装在基关节轴（4-1）上，所述的近指节传力件（2-6）上设有通孔，基关节轴套（4-2）固定设置在近指节传力件（2-6）的通孔内，所述的基关节腱轮（4-3）套设在基关节轴套（4-2）的外部并与近指节传力件（2-6）固连，所述的基关节轴（4-1）的两端各通过一个基关节轴端轴承（4-5）支撑在基座（1）上，基关节轴套（4-2）的外部套装有基关节回复扭簧（4-4），所述的基关节回复扭簧（4-4）一端与近指节传力件（2-6）连接，基关节回复扭簧（4-4）另一端与基座（1）连接；所述的近指节传力件（2-6）的两相对侧面各设置有一个近指节应变梁（2-6-1），每个近指节应变梁（2-6-1）均通过近指节应变片与集成有力矩过载保护块一的近指节力矩传感器（2-7）连接；所述的近指节左侧板（2-1）和近指节右侧板（2-2）各通过一个近指节支撑轴承（2-8）支撑在基座（1）上，近指节传力件（2-6）通过近指节左侧板（2-1）、近指节右侧板（2-2）、近指节前盖板（2-3）及近指节后盖板（2-4）夹紧；所述的末端指节传力件（3-5）上设有凸起的套筒一（3-5-2）和凸起的套筒二（3-5-3），所述的套筒一（3-5-2）和套筒二（3-5-3）同轴且相通，所述的末端关节轴一（5-1）固定穿入末端指节传力件（3-5）的套筒一（3-5-2）和套筒二（3-5-3）内，末端关节轴一（5-1）与基关节轴一（4-1）平行设置，所述的末端关节腱轮（5-2）套装在末端指节传力件（3-5）的套筒二（3-5-3）的外部，末端关节腱轮（5-2）与末端指节传力件（3-5）固连，末端关节轴（5-1）的两端各通过一个末端关节轴端轴承（5-4）支撑在近指节左侧板（2-1）及近指节右侧板（2-2）上；所述的末端指节左侧板（3-1）和末端指节右侧板（3-2）各通过一个末端指节支撑轴承（3-7）支撑在近指节左侧板（2-1）和近指节右侧板（2-2）上，末端指节传力件（3-5）通过末端指节左侧板（3-1）、末端指节右侧板（3-2）及两个末端指节盖板（3-3）夹紧，套筒一（3-5-2）的外部套装有末端关节回复扭簧（5-3），所述的末端关节回复扭簧（5-3）一端与末端指节传力件（3-5）连接，末端关节回复扭簧（5-3）另一端与近指节左侧板（2-1）连接；所述的末端指节传力件（3-5）的两相对侧面各设置有一个末端指节应变梁（3-5-1），每个末端指节应变梁（3-5-1）均通过末端指节应变片与集成有力矩过载保护块二的末端指节力矩传感器（3-6）连接；所述的基关节腱（6-1）一端固定缠绕在基关节腱轮（4-3）的轮槽内，所述的基关节腱鞘（6-2）固定在基座（1）上，基关节腱（6-1）穿出基关节腱鞘（6-2）；所述的末端关节腱（6-3）一端固定缠绕在末端关节腱轮（5-2）的轮槽内，所述的末端关节腱鞘（6-4）固定在近指节传力件（2-6）上，末端关节腱（6-3）穿出末端关节腱鞘（6-4）；所述的手指二（11）的基座（1）与直齿轮一（15）连接，所述的手指三（12）的基座（1）与直齿轮二（17）连接。

3.根据权利要求2所述的一种三指七自由度构型机器人手爪，其特征在于：所述的三个基关节同步转动驱动器（41）结构相同，并均包括驱动电机一（41-2）、谐波减速器一（41-3）、谐波轴一（41-4）、驱动器轴承一（41-5）、驱动器腱轮一（41-6）、驱动器输出轴一（41-7）、轴端螺钉一（41-8）、驱动器轴承二（41-9）、非接触式位置传感器一的磁钢（41-10）以及腱端固定件一（41-11）；所述的驱动电机一（41-2）固定在连接板二（39）上，驱动电机一（41-2）通过谐波轴一（41-4）与谐波减速器一（41-3）的输入端连接，所述的谐波轴一（41-4）通过驱动器轴承一（41-5）支撑在谐波减速器一（41-3）的输出端，所述的谐波减速器一（41-3）的输出端通过驱动器输出轴一（41-7）带动驱动器腱轮一（41-6）转动，所述的驱动器输出轴一（41-7）通过驱动器轴承二（41-9）支撑在所述的连接板一（13）上，驱动器输出轴一（41-7）的输出端与轴端螺钉一（41-8）螺纹连接，所述的轴端螺钉一（41-8）的螺钉头设有凹槽，轴端螺钉一（41-8）的凹槽内固接有非接触式位置传感器一的磁钢（41-10），所述的腱端固定件一（41-11）与驱动器腱轮一（41-6）固连；每个手指所述的基关节腱（6-1）另一端固定缠绕在相对应的基关节同步转动驱动器（41）的驱动器腱轮一（41-6）的轮槽内。

4.根据权利要求3所述的一种三指七自由度构型机器人手爪，其特征在于：所述的三个末端关节同步转动驱动器（42）结构相同，并均包括驱动电机二（42-2）、谐波减速器二（42-3）、谐波轴二（42-4）、驱动器轴承三（42-5）、驱动器腱轮二（42-6）、驱动器输出轴二（42-7）、轴端螺钉二（42-8）、驱动器轴承四（42-9）、非接触式位置传感器二的磁钢（42-10）以及腱端固定件二（42-11）；所述的驱动电机二（42-2）固定在连接板二（39）上，驱动电机二（42-2）通过谐波轴二（42-4）与谐波减速器二（42-3）的输入端连接，所述的谐波轴二（42-4）通过驱动器轴承三（42-5）支撑在谐波减速器二（42-3）的输出端，所述的谐波减速器二（42-3）的输出端通过驱动器输出轴二（42-7）带动驱动器腱轮二（42-6）转动，所述的驱动器输出轴二（42-7）通过驱动器轴承四（42-9）支撑在所述的连接板一（13）上，驱动器输出轴二（42-7）的输出端与轴端螺钉二（42-8）螺纹连接，所述的轴端螺钉二（42-8）的螺钉头设有凹槽，轴端螺钉二（42-8）的凹槽内固接有非接触式位置传感器二的磁钢（42-10），所述的腱端固定件二（42-11）与驱动器腱轮二（42-6）固连；每个手指所述的末端关节腱（6-3）另一端固定缠绕在相对应的末端关节同步转动驱动器（42）的驱动器腱轮二（42-6）的轮槽内。

5.根据权利要求1、2、3或4所述的一种三指七自由度构型机器人手爪，其特征在于：所述的手指二（11）和手指三（12）相对手掌（7）耦合相向转动驱动器（43）包括驱动电机三（43-1）、直齿轮三（43-2），直齿轮四（43-3）、直齿轮五（43-5）、支撑轴一（43-4）、支撑轴二（43-6）、非接触式位置传感器三的磁钢（43-7）以及电路板二（43-8）；所述的驱动电机三（43-1）及电路板二（43-8）均固定在所述的支架（20）上，所述的支撑轴一（43-4）及支撑轴二（43-6）一端均支撑在支架（20）上，驱动电机三（43-1）的输出轴上固套装有直齿轮三（43-2），支撑轴一（43-4）上固套装有直齿轮四（43-3），支撑轴二（43-6）上固套装有直齿轮五（43-5），所述的直齿轮三（43-2）与直齿轮四（43-3）啮合，所述的直齿轮四（43-3）同时与直齿轮五（43-5）和直齿轮二（17）啮合，所述的直齿轮五（43）与所述的直齿轮一（15）啮合，支撑轴一（43-4）另一端设有凹坑，所述的支撑轴一（43-4）的凹坑内固接有非接触式位置传感器三的磁钢（43-7），所述的电路板二（43-8）与所述的非接触式位置传感器三的磁钢（43-7）相对设置，电路板二（43-8）与驱动电机三（43-2）固定连接。

6.根据权利要求1所述的一种三指七自由度构型机器人手爪，其特征在于：所述的手指二（11）的基座中心与手指三（12）的基座中心之间的距离大于手指一（10）的宽度。