CN115570580A - 一种可变手指刚度的腱绳欠驱动五指灵巧手 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可变手指刚度的腱绳欠驱动五指灵巧手,由腱绳欠驱动手指、可偏转手掌和变刚度驱动器三部分组成。腱绳欠驱动手指包括一根依次穿过手指各指节并固定在远指节上的腱绳，腱绳下部与变刚度驱动器相连，且手指各关节装配有复位扭簧；可偏转手掌包括主手掌和分别与两个舵机输出轴相连的副手掌与拇指手掌，两舵机固定在主手掌上；变刚度驱动器包括4个拮抗式变刚度模块，每个模块都由1个负责拉动腱绳驱动手指弯曲的位置电机串联1个变刚度单元机构组成，变刚度单元机构中含有一对拮抗布置的弹簧和1个可改变非线性弹簧变形量的直线电机，可以改变刚度单元机构的刚度，进而改变手指关节的刚度。

Description

一种可变手指刚度的腱绳欠驱动五指灵巧手

技术领域

本发明涉及五指手机构，尤其涉及一种可变手指刚度的腱绳欠驱动五指灵巧手。

背景技术

灵巧式机械手可充分发挥灵活优势,相较于拾取对象单一、拾取动作唯一、设计结构简单的末端执行器,灵巧式机械手通过模仿人手结构可实现拾取多种对象和多种拾取动作。灵巧式机械手具有高发展上限,对其开展深入研究可获得极高应用价值。

目前，大多数市面上的多指灵巧手手指关节运动结构，主要还是采用传统的机械式铰链转动关节设计，虽然结构稳定运动可控，但连杆、齿轮等刚性传动方式使得手爪与物体的交互性较差，无法对易改变且不易建模测量的工作环境进行实时响应，增加了其对刚度低、易变形物体安全抓取的难度，限制了灵巧手的应用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种提升了对抓取目标的适应性以及交互安全性，增强了手部的灵活性，缩小了整手体积，简化了手指内部传动结构的可变手指刚度的腱绳欠驱动五指灵巧手。

一种可变手指刚度的腱绳欠驱动五指灵巧手，包括手掌及连接在手掌上的五根手指，所述的手掌由主手掌、拇指手掌及副手掌组成，所述的拇指手掌、副手掌与主手掌靠拢状态下，靠拢的所述的手掌的掌面沿竖直方向设置，所述的五根手指包括连接在主手掌上的食指和中指、连接在拇指手掌上的拇指，连接在副手掌上的无名指和小手指，所述的食指、中指、无名指和小手指的结构相同，都包括通过关节以及驱动手指弯曲用的腱绳依次转动相连的三段指节和一个基座，所述的拇指包括通过关节以及驱动手指弯曲的腱绳依次转动相连的两段指节和一个基座；

每根手指的相邻的两段指节之间以及基座和与基座相邻的指节之间的每个关节的结构均为：上一段指节的下端插入下一段指节上端的装配槽内且彼此之间通过销轴转动相连，与基座相邻的指节的下端插入开在基座中间的装配槽内且彼此之间通过销轴转动相连，所述的销轴的轴线与每个指节的轴线方向彼此垂直设置，沿与指节轴线平行的方向在每个指节以及基座上均开有扭簧插槽和手指腱绳走线槽，在每个销轴上套有一根扭簧和一个轴承，所述的扭簧的上下两侧悬臂分别插入上下相邻的两节指节或上下相邻的指节和基座上的扭簧插槽内，在所述的主手掌、拇指手掌及副手掌上分别开有手掌腱绳走线槽；

所述的手掌末端与连接手腕的顶部固定相连且连接面为水平面，在所述的主手掌上安装有两个舵机舵盘装配体，在所述的主手掌上的左侧下部和右侧上部分别开有一个舵机槽，每个所述的舵机舵盘装配体包括固定在舵机槽内的舵机，所述的舵机形状与舵机槽形状吻合，所述的舵机的输出轴与舵盘的中心孔过盈配合，两个所述的舵机舵盘装配体的舵盘分别固定在拇指手掌、副手掌上，以使拇指手掌、副手掌可以分别绕各自的舵机输出轴转动；

位于主手掌左侧下部的第一舵机槽的底面与靠拢的手掌的掌面平行，且第一舵机槽与安装在第一舵机槽内的舵机的输出轴相平行的侧壁和手掌与连接手腕的连接面之间的夹角为45°，位于主手掌右侧上部的第二舵机槽的底面与靠拢的手掌的掌面平行，且第二舵机槽与安装在第二舵机槽内的舵机的输出轴相平行的侧壁和手掌与连接手腕的连接面之间垂直设置；

变刚度驱动器由四个相同模块组成，第一个模块与拇指对应、第二个模块与食指对应、第三个模块与中指对应，第四个模块与无名指以及小手指对应；

每个模块都包括底板，在底板的一侧外壁的上端固定有底盘，在所述的底盘上开有腱绳过孔，所述的底盘与连接手腕底部固定相连，在所述的底盘下方的底板外壁上固定有一个位置直线电机，所述的直线电机的推杆的端部与一个L形连接块的水平段固定相连，所述的L形连接块的竖直段与一个变刚度单元机构的机架的侧壁固定相连，所述的机架设置在底板的凹槽内，所述的机架的下部架体为H形且上部架体内部具有空腔，所述的空腔的底部与H形结构的上槽室连通，在所述的空腔内的顶壁中间设置有一个上部导向筒，在所述的H形结构的上槽室内连接有一个滑块，所述的滑块能够在上槽室以及空腔内上下滑动，在所述的滑块的顶壁中间且与上部导向筒同轴设置有一个下部导向筒，线性弹簧的上端套在上部导向筒上且下端套在下部导向筒上；

在H形结构的下槽室内安装有电磁铁，在与H形结构的上槽室对应位置处的左右侧壁上以及H形结构的下槽室上部对应位置处的左右侧壁上分别开有夹爪槽，左右两个限位夹爪的下端通过一个安装在H形结构的下槽室上部的复位弹簧相连，所述的左右两个限位夹爪的本体通过垂直于机架设置的销轴转动连接在夹爪槽内，所述的销轴与H形结构的横梁部分固定相连；所述的左右两个限位夹爪的下端之间通过复位弹簧相连，所述的左右两个限位夹爪的下端与电磁铁的触舌接触，左右两个限位夹爪的下端能够在电磁铁以及复位弹簧的作用下分别绕销轴转动彼此靠拢或者分开以使左右两个限位夹爪的上端能够分别与滑块的左右侧壁接触以夹紧滑块或者松开滑块；在每个变刚度单元机构的机架上固定有一个变刚度直线电机，在沿竖直方向设置的所述的变刚度直线电机的推杆的端部固定有一个推杆帽，在所述的变刚度直线电机上套有一个非线性弹簧，所述的推杆帽卡紧设置在所述的非线性弹簧的下端，所述的非线性弹簧与滑块固定相连，所述的非线性弹簧能够在变刚度直线电机的推杆的带动下拉伸或者压缩以改变自身的刚度特性；

每个变刚度单元机构处的腱绳一端与滑块固连，另一端依次穿过线性弹簧、下部导向筒、上部导向筒、腱绳过孔、连接手腕以及与变刚度驱动器的每个模块分别对应设置的手掌腱绳走线槽，其中穿过拇指手掌、主手掌上的手掌腱绳走线槽的腱绳分别再穿过各手指上的手指腱绳走线槽并与拇指、食指、中指的手指最上端指节固定相连，穿过副手掌上的手掌腱绳走线槽的腱绳分为两个支路，两个支路分别再穿过无名指以及小手指上的手指腱绳走线槽并与无名指以及小手指的手指最上端指节固定相连，所述的腱绳在各个手指处的连接结构为：从下至上依次穿过手指的各个指节内部的腱绳走线槽且在关节位置处与轴承缠绕一周相连。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1.变刚度驱动器增强了手指抓取物体的适应性。本发明提出的变刚度驱动器采用了非线性弹簧拮抗式变刚度的原理，使得柔性手指可以根据不同的抓持对象与应用环境主动进行连续型刚度调节，并根据抓取的刚度匹配以最合适的刚度完成任务，大大拓展了手爪的灵活操作和应用范围。同时变刚度驱动器采用模块化的设计方式，每个模块中的位置电机和变刚度单元机构并排布置并串联，极大程度的缩小了变刚度驱动器的体积，同时易于装配与维护。

2.腱绳欠驱动简化了传动方式。本发明通过一根腱绳依次缠绕各关节的方式将手指各指节的运动耦合起来，1个驱动器即可对3个关节进行驱动，无需建立复杂的控制系统，简化了手指传动结构，使灵巧手的体积、重量更加接近人手。同时腱绳具有一定的弹性，为手指运动提供了一定程度的柔顺性和抓持适应性。

3.两对掌自由度增强了手部的灵活性。本发明在手掌部位增加了小指、无名指指对掌关节和拇指对掌关节两对掌关节，使得手掌可以根据目标物体的体积大小调整包络空间的范围，可实现多种抓取方式，适应各种质量、形状不同的物体，提高了灵巧手的灵活性，使其运动与功能更加接近人手。

附图说明

图1为本发明实施例中变刚度腱绳欠驱动五指灵巧手整体结构示意图。

图2为图1中主手掌的立体图。

图3为图1中拇指手掌与舵机的装配体的立体图。

图4为图1中副手掌与舵机的装配体的立体图。

图5为图1中食指的结构图。

图6为图1中变刚度驱动器一个模块的结构图。

图7为图6中变刚度单元机构的爆炸图。

图8为变刚度单元机构的剖视图。

图9为驱动器驱动手掌偏转的示意图。

图10为舵机驱动手掌偏转的示意图。

图11为驱动器改变刚度的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。

如图1-4所示，本发明提供的一种可变手指刚度的腱绳欠驱动五指灵巧手，包括手掌及连接在手掌上的五根手指，所述的手掌由主手掌1、拇指手掌2及副手掌3组成，所述的拇指手掌、副手掌与主手掌靠拢(即三个手掌所在的平面重合)状态下，靠拢的所述的手掌的掌面沿竖直方向设置，所述的五根手指包括连接在主手掌1上的食指4和中指、连接在拇指手掌2上的拇指，连接在副手掌3上的无名指和小手指。

所述的食指4、中指、无名指和小手指的结构相同，都包括通过关节以及驱动手指弯曲用的腱绳依次转动相连的三段指节和一个基座。所述的拇指包括通过关节以及驱动手指弯曲的腱绳依次转动相连的两段指节和一个基座。

每根手指的相邻的两段指节之间以及基座和与基座相邻的指节之间的每个关节的结构均为：上一段指节的下端插入下一段指节上端的装配槽内且彼此之间通过销轴45转动相连，与基座相邻的指节的下端插入开在基座44中间的装配槽内且彼此之间通过销轴45转动相连。所述的销轴45的轴线与每个指节的轴线方向彼此垂直设置，沿与指节轴线平行的方向在每个指节以及基座上均开有扭簧插槽431和手指腱绳走线槽432，在每个销轴45上套有一根扭簧47和一个轴承46，所述的扭簧47的上下两侧悬臂分别插入上下相邻的两节指节或上下相邻的指节和基座上的扭簧插槽431内。所述的轴承46用于缠绕驱动手指弯曲的腱绳，扭簧47用于手指弯曲状态下驱动各关节旋转复位。在所述的主手掌1、拇指手掌2及副手掌3上分别开有手掌腱绳走线槽13。

以食指近指节为例，2个通孔为扭簧插槽431，分别用于连接与近指节相邻两关节上的扭簧，连接时将扭簧的悬臂插入；1个手指腱绳走线槽432用于穿过手驱动手指弯曲的腱绳。

如图3-4所示，拇指手掌2上设置有用于插入拇指的基座的拇指装配槽21，以及用于穿过拇指驱动腱绳的拇指手掌腱绳走线槽22。同时副手掌3上也分别设计有用于插入无名指、小指的无名指装配槽34、小指装配槽33，以及分别用于穿过无名指、小指驱动腱绳的无名指腱绳走线槽31、小指腱绳走线槽32。同时主手掌1也分别设计有用于插入食指、中指的食指装配槽121、中指装配槽122，以及分别用于穿过五根手指驱动腱绳的手掌腱绳走线槽13。

如图5所示，以食指为例说明手指的关节结构，其余手指设计形式相同。食指由手指远指节41、手指中指节42、手指近指节43以及基座44依次相连组成，所述的手指远指节41的后端插入开在手指中指节42前端的凹槽内且彼此之间通过销轴45转动相连，手指中指节42的后端插入开在手指近指节43前端的凹槽内且彼此之间通过销轴45转动相连，手指近指节43的后端插入开在基座44中间的凹槽内且彼此之间通过销轴45转动相连。

腱绳482从远指节41的指尖穿出，用卡扣481固定于指尖定位槽411内；另一端则穿过远指节内部的手指腱绳走线槽，并缠绕轴承45一周后穿入中指节内部的腱绳走线槽中。依此方式腱绳继续穿过中指节、近指节及基座，完成食指传动结构的组装。其他各手指的传动结构与食指传动结构相同。

所述的手掌与五根手指的连接结构可以为：在所述的手掌上开设有装配槽，每根手指的基座固定在装配槽内。五根手指装配完成后通过基座安装至各手掌的装配槽内，5根手指通过基座与手掌上的装配槽形成配合，手指腱绳穿过各手掌中的腱绳走线槽后与下部的变刚度驱动器相连。

所述的手掌末端与连接手腕6的顶部固定相连且连接面为水平面，所述的连接手腕6优选的为圆锥体，手掌末端插入圆锥体的直径小端的顶部锥孔内且与圆锥体固定相连。

如图1、3、4所示，在所述的主手掌1上安装有两个舵机舵盘装配体5，所述的舵机舵盘装配体5采用市场现有设备即可，如：市售的K-power DHV813型号舵机。在所述的主手掌1上的左侧下部和右侧上部分别开有一个舵机槽，每个所述的舵机舵盘装配体5包括固定在舵机槽内的舵机51，所述的舵机51形状与舵机槽形状吻合，所述的舵机51的输出轴与舵盘52的中心孔过盈配合，两个所述的舵机舵盘装配体5的舵盘52通过螺钉分别固定在拇指手掌2、副手掌3上，以使拇指手掌、副手掌可以分别绕各自的舵机输出轴转动。

位于主手掌1左侧下部的第一舵机槽111的底面与靠拢的手掌的掌面平行，且第一舵机槽与安装在第一舵机槽内的舵机51的输出轴相平行的侧壁和手掌与连接手腕6的连接面之间的夹角为45°。位于主手掌1右侧上部的第二舵机槽的底面与靠拢的手掌的掌面平行，且第二舵机槽与安装在第二舵机槽内的舵机51的输出轴相平行的侧壁和手掌与连接手腕6的连接面之间垂直设置。

若拇指手掌、副手掌与主手掌三个手掌所在的平面重合的位置为起始位置，即手掌的掌面为竖直平面，以舵机输出轴逆时针旋转为其旋转角度的正方向，则用于控制拇指手掌的舵机51的工作范围通常设置为0°-90°，用于控制副手掌的舵机51的工作范围通常设置为0°-20°。在此工作范围内可以保证所述灵巧手有较好的抓取物品的能力。

下面举例说明舵机的装配方式：

图3中拇指手掌与舵机的装配方式和图4中副手掌3与舵机的装配方式相同。将图3、图4中的两装配体的舵机分别装配至图2中主手掌1的舵机槽111内，将舵机的电线从开在主手掌1上的舵机走线槽113中穿出，再通过舵机定位螺纹孔112与螺钉的配合实现舵机与主手掌固连。当舵机接收到PWM信号进行转动时，带动副手掌、拇指手掌2绕舵机输出轴轴线转动，手掌即可进行对掌内收、外展运动。

主手掌中嵌入的两舵机输出轴通过舵盘连接拇指手掌和副手掌，形成手掌的整体结构。

如图6-8所示，变刚度驱动器7由四个相同模块组成，第一个模块与拇指对应、第二个模块与食指4对应、第三个模块与中指对应，第四个模块与无名指以及小手指对应。

每个模块都包括底板，在底板的一侧外壁的上端固定有底盘75，在所述的底盘75上开有腱绳过孔，所述的底盘75与连接手腕6底部固定相连，在所述的底盘75下方的底板外壁上固定有一个位置直线电机71，如图6，可以采用两个电机定位块72将位置直线电机71的机座固定在底板上，所述的直线电机71的推杆的端部与一个L形连接块的水平段固定相连，所述的L形连接块的竖直段与一个变刚度单元机构74的机架746的侧壁固定相连，所述的机架746设置在底板的凹槽内，所述的机架746的下部架体为H形且上部架体内部具有空腔，所述的空腔的底部与H形结构的上槽室连通，在所述的空腔内的顶壁745中间设置有一个上部导向筒，在所述的H形结构的上槽室内连接有一个滑块743，所述的滑块743能够在上槽室以及空腔内上下滑动，在所述的滑块743的顶壁中间且与上部导向筒同轴设置有一个下部导向筒。线性弹簧744的上端套在上部导向筒上且下端套在下部导向筒上。

在H形结构的下槽室内安装有电磁铁748，在与H形结构的上槽室对应位置处的左右侧壁上以及H形结构的下槽室上部对应位置处的左右侧壁上分别开有夹爪槽，左右两个限位夹爪747的下端通过一个安装在H形结构的下槽室上部的复位弹簧749相连，所述的左右两个限位夹爪747的本体通过垂直于机架746设置的销轴转动连接在夹爪槽内，所述的销轴与H形结构的横梁部分固定相连。所述的左右两个限位夹爪747的下端之间通过复位弹簧749相连，所述的左右两个限位夹爪747的下端与电磁铁748的触舌接触。左右两个限位夹爪747的下端能够在电磁铁以及复位弹簧的作用下分别绕销轴转动彼此靠拢或者分开以使左右两个限位夹爪747的上端能够分别与滑块743的左右侧壁接触以夹紧滑块743或者松开滑块743；优选的，所述的滑块的左右侧壁为楔形面以便于左右两个限位夹爪747能够夹紧滑块。

如图7所示，在每个变刚度单元机构74的机架746上固定有一个变刚度直线电机741，在沿竖直方向设置的所述的变刚度直线电机741的推杆的端部固定有一个推杆帽，在所述的变刚度直线电机741上套有一个非线性弹簧742，所述的推杆帽卡紧设置在所述的非线性弹簧742的下端，所述的非线性弹簧742与滑块固定相连，所述的非线性弹簧742能够在变刚度直线电机741的推杆的带动下拉伸或者压缩以改变自身的刚度特性。

每个变刚度单元机构74处的腱绳482一端与滑块固连，另一端依次穿过线性弹簧、下部导向筒、上部导向筒、腱绳过孔、连接手腕6以及与变刚度驱动器7的每个模块分别对应设置的手掌腱绳走线槽13，其中穿过拇指手掌、主手掌上的手掌腱绳走线槽13的腱绳482分别再穿过各手指上的手指腱绳走线槽432并与拇指、食指、中指的手指最上端指节(即手指远指节)固定相连，穿过副手掌上的手掌腱绳走线槽13的腱绳482分为两个支路，两个支路分别再穿过无名指以及小手指上的手指腱绳走线槽432并与无名指以及小手指的手指最上端指节(即手指远指节)固定相连，所述的腱绳482在各个手指处的连接结构为：从下至上依次穿过手指的各个指节内部的腱绳走线槽且在关节位置处与轴承45缠绕一周相连。即：所述的腱绳482从位于下方的一个腱绳走线槽穿入位于上方的一个腱绳走线槽前在缠绕轴承45一周。

如：可以采用卡扣481固定在最上端指节指尖位置处的定位槽411内。所述的腱绳482在手指处的连接结构为：从上至下依次穿过手指的各个指节内部的腱绳走线槽且在关节位置处与轴承45缠绕一周相连。即：所述的腱绳482从位于下方的一个腱绳走线槽穿入位于上方的一个腱绳走线槽前在缠绕轴承45一周。其中，中指、食指和拇指分别由一根腱绳欠驱动，小指和无名指由一根腱绳耦合驱动，全手共四根腱绳传动。全手包含手指弯曲的4自由度及对掌的2自由度，共6自由度。

如图9所示，变刚度单元机构74不工作时，位置直线电机71的推杆沿其轴向伸出，带动与其固连的连接块73运动，进一步使得变刚度单元机构74在底盘75的凹槽内向下运动，并向下拉动腱绳482；在腱绳482的传动作用下，手指4的远指节41、中指节42和近指节43分别绕着与各指节相邻的销轴45转动，由此形成了单根手指弯曲的1自由度。五根手指中，拇指、食指和中指分别各由1个变刚度驱动器驱动，共3自由度；而穿过小指的腱绳的一端在连接手腕6的内部用卡扣与无名指腱绳482固定，从而使得1个变刚度驱动器驱动拉动无名指腱绳即可同时对无名指和小指进行驱动，无名指和小指共1自由度。

如图10所示，两个舵机装配体5固定在主手掌1的舵机槽中，当接收到脉冲信号后，分别与两舵机装配体输出轴固连的拇指手掌2和副手掌3即会绕各自的舵机输出轴线转动，由此形成了2个对掌自由度。

如图9所示，当变刚度单元机构不工作，只对手指的弯曲进行驱动时，电磁铁748断电触舌伸出，在触舌和滑块楔形面共同定位的作用下，限位夹爪747夹住滑块使其无法脱出，滑块743与变刚度单元机架746之间不产生相对移动，两拮抗布置的非线性弹簧742和线性弹簧744的伸长量不会发生变化，即变刚度单元机构74的整体刚度不会发生变化。此时位置电机伸长或收缩，会在连接块73作用下带动变刚度单元机构74整体进行直线运动，进而拉动腱绳482运动从而驱动手指4的屈伸。因弹簧的伸长量不会发生变化，手指屈伸完全由位置电机来控制，则理论上手指的刚度可以达到无穷大。

如图11所示，当变刚度单元机构工作，对手指刚度进行调节时，首先控制变刚度单元机构机架上方直线电机741以改变非线性弹簧742的伸长量，从而改变变刚度单元机构74的整体刚度。调整完变刚度单元机构的刚度后，给电磁铁748通电使其触舌缩回，触舌无法对限位夹爪747进行限位，限位夹爪也无法对滑块743进行限位，滑块即可在两弹簧742和744的拮抗作用下与变刚度单元机架746产生相对移动。此时弯曲的手指4若受到使其伸直的回复力，则该力会使得腱绳482伸长；又因腱绳482与滑块743固连，则腱绳会向下拉动滑块；此时不同的非线性弹簧伸长量会使得滑块的受力-位移特性改变，该特性通过腱绳传递至手指上，即表现为手指受到阻力时的不同刚度。因此，通过调节非线性弹簧2的伸长量，手指4即可拥有不同的刚度。

以上所述，仅是本发明的实施例子，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明原理和技术实质对以上实施例子所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案范围之内，因此本发明的保护范围当以权利要求书为准。

Claims (3)

1.一种可变手指刚度的腱绳欠驱动五指灵巧手，包括手掌及连接在手掌上的五根手指，所述的手掌由主手掌(1)、拇指手掌(2)及副手掌(3)组成，所述的拇指手掌、副手掌与主手掌靠拢状态下，靠拢的所述的手掌的掌面沿竖直方向设置，所述的五根手指包括连接在主手掌上的食指(4)和中指、连接在拇指手掌上的拇指，连接在副手掌上的无名指和小手指,其特征在于：

所述的食指、中指、无名指和小手指的结构相同，都包括通过关节以及驱动手指弯曲用的腱绳依次转动相连的三段指节和一个基座，所述的拇指包括通过关节以及驱动手指弯曲的腱绳依次转动相连的两段指节和一个基座；

每根手指的相邻的两段指节之间以及基座和与基座相邻的指节之间的每个关节的结构均为：上一段指节的下端插入下一段指节上端的装配槽内且彼此之间通过销轴(45)转动相连，与基座相邻的指节的下端插入开在基座(44)中间的装配槽内且彼此之间通过销轴转动相连，所述的销轴的轴线与每个指节的轴线方向彼此垂直设置，沿与指节轴线平行的方向在每个指节以及基座上均开有扭簧插槽(431)和手指腱绳走线槽(432)，在每个销轴上套有一根扭簧(47)和一个轴承(46)，所述的扭簧的上下两侧悬臂分别插入上下相邻的两节指节或上下相邻的指节和基座上的扭簧插槽(431)内，在所述的主手掌、拇指手掌及副手掌上分别开有手掌腱绳走线槽(13)；

所述的手掌末端与连接手腕(6)的顶部固定相连且连接面为水平面，在所述的主手掌(1)上安装有两个舵机舵盘装配体(5)，在所述的主手掌(1)上的左侧下部和右侧上部分别开有一个舵机槽，每个所述的舵机舵盘装配体包括固定在舵机槽内的舵机(51)，所述的舵机形状与舵机槽形状吻合，所述的舵机的输出轴与舵盘(52)的中心孔过盈配合，两个所述的舵机舵盘装配体的舵盘分别固定在拇指手掌、副手掌上，以使拇指手掌、副手掌可以分别绕各自的舵机输出轴转动；

位于主手掌(1)左侧下部的第一舵机槽(111)的底面与靠拢的手掌的掌面平行，且第一舵机槽与安装在第一舵机槽内的舵机的输出轴相平行的侧壁和手掌与连接手腕的连接面之间的夹角为45°，位于主手掌1右侧上部的第二舵机槽的底面与靠拢的手掌的掌面平行，且第二舵机槽与安装在第二舵机槽内的舵机的输出轴相平行的侧壁和手掌与连接手腕的连接面之间垂直设置；

变刚度驱动器(7)由四个相同模块组成，第一个模块与拇指对应、第二个模块与食指(4)对应、第三个模块与中指对应，第四个模块与无名指以及小手指对应；

每个模块都包括底板，在底板的一侧外壁的上端固定有底盘(75)，在所述的底盘上开有腱绳过孔，所述的底盘与连接手腕底部固定相连，在所述的底盘下方的底板外壁上固定有一个位置直线电机(71)，所述的直线电机的推杆的端部与一个L形连接块的水平段固定相连，所述的L形连接块的竖直段与一个变刚度单元机构(74)的机架(746)的侧壁固定相连，所述的机架设置在底板的凹槽内，所述的机架的下部架体为H形且上部架体内部具有空腔，所述的空腔的底部与H形结构的上槽室连通，在所述的空腔内的顶壁(745)中间设置有一个上部导向筒，在所述的H形结构的上槽室内连接有一个滑块(743)，所述的滑块能够在上槽室以及空腔内上下滑动，在所述的滑块的顶壁中间且与上部导向筒同轴设置有一个下部导向筒，线性弹簧(744)的上端套在上部导向筒上且下端套在下部导向筒上；

在H形结构的下槽室内安装有电磁铁(748)，在与H形结构的上槽室对应位置处的左右侧壁上以及H形结构的下槽室上部对应位置处的左右侧壁上分别开有夹爪槽，左右两个限位夹爪(747)的下端通过一个安装在H形结构的下槽室上部的复位弹簧(749)相连，所述的左右两个限位夹爪的本体通过垂直于机架(746)设置的销轴转动连接在夹爪槽内，所述的销轴与H形结构的横梁部分固定相连；所述的左右两个限位夹爪的下端之间通过复位弹簧相连，所述的左右两个限位夹爪的下端与电磁铁(748)的触舌接触，左右两个限位夹爪的下端能够在电磁铁以及复位弹簧的作用下分别绕销轴转动彼此靠拢或者分开以使左右两个限位夹爪的上端能够分别与滑块(743)的左右侧壁接触以夹紧滑块或者松开滑块；在每个变刚度单元机构(74)的机架(746)上固定有一个变刚度直线电机(741)，在沿竖直方向设置的所述的变刚度直线电机的推杆的端部固定有一个推杆帽，在所述的变刚度直线电机上套有一个非线性弹簧(742)，所述的推杆帽卡紧设置在所述的非线性弹簧的下端，所述的非线性弹簧与滑块固定相连，所述的非线性弹簧能够在变刚度直线电机的推杆的带动下拉伸或者压缩以改变自身的刚度特性；

每个变刚度单元机构(74)处的腱绳(482)一端与滑块固连，另一端依次穿过线性弹簧、下部导向筒、上部导向筒、腱绳过孔、连接手腕(6)以及与变刚度驱动器(7)的每个模块分别对应设置的手掌腱绳走线槽(13)，其中穿过拇指手掌、主手掌上的手掌腱绳走线槽(13)的腱绳(482)分别再穿过各手指上的手指腱绳走线槽(432)并与拇指、食指、中指的手指最上端指节固定相连，穿过副手掌上的手掌腱绳走线槽的腱绳分为两个支路，两个支路分别再穿过无名指以及小手指上的手指腱绳走线槽并与无名指以及小手指的手指最上端指节固定相连，所述的腱绳在各个手指处的连接结构为：从下至上依次穿过手指的各个指节内部的腱绳走线槽且在关节位置处与轴承(45)缠绕一周相连。

2.根据权利要求1所述的可变手指刚度的腱绳欠驱动五指灵巧手，其特征在于：所述的连接手腕为圆锥体，手掌末端插入圆锥体的直径小端的顶部锥孔内且与圆锥体固定相连。

3.根据权利要求1或者2所述的可变手指刚度的腱绳欠驱动五指灵巧手，其特征在于：所述的滑块的左右侧壁为楔形面以便于左右两个限位夹爪能够夹紧滑块。

Images