CN207696544U - 腱驱动式仿生机械手 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种腱驱动式仿生机械手，包括手掌、第一腱驱动机构以及第二腱驱动机构，所述手掌上铰接有至少两根手指，每根所述手指均对应设置有至少一个第一腱驱动机构以及至少一个第二腱驱动机构，每根所述手指包含至少两节顺序铰接的指节，所述第一腱驱动机构带动位于最外端的指节摆动，所述第二腱驱动机构带动位于最内端的指节摆动。本实用新型结构设计简单、合理，每根手指运动姿态与人手相似，得每根手指在抓取物体时具有较强的自适应能力，适应性好，灵活性高，易于加工制造，具有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种腱驱动式仿生机械手。
背景技术
作为机器人与环境相互作用的最后环节和执行部分，末端机器人对机器人智能化水平和作业水平的提高具有十分重要的作用，具有多手指多关节的机器人仿生手成为近年来机器人领域的研究热点。仿生机械手相当于安装在机器人末端的可独立实现精细操作运动的一组机器人，是拟人化并能实现灵活操作的末端执行器。但是目前，包含人手几乎全部自由度，像人手一样具有柔性的五指灵巧手还是少数，例如ACT机械手，具有一定的局限性。
实用新型内容
鉴于现有技术的不足，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种腱驱动式仿生机械手，不仅结构设计合理，而且高效便捷。
为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：一种腱驱动式仿生机械手，包括手掌、第一腱驱动机构以及第二腱驱动机构，所述手掌上铰接有至少两根手指，每根所述手指均对应设置有至少一个第一腱驱动机构以及至少一个第二腱驱动机构，每根所述手指包含至少两节顺序铰接的指节，所述第一腱驱动机构带动位于最外端的指节摆动，所述第二腱驱动机构带动位于最内端的指节摆动。
进一步的，所述第一腱驱动机构包含第一舵机、第一上牵引绳、第一下牵引绳以及若干第一导线轮，位于最内端的所述指节与手掌之间、任意两节相邻指节之间均设置有第一导线轮，所述第一上牵引绳的一端与位于最外端的指节的正面固定连接，所述第一上牵引绳的另一端依次经过所有第一导线轮后与第一舵机的舵轮固定连接，所述第一下牵引绳的一端与位于最外端的指节的背面固定连接，所述第一下牵引绳的另一端依次经过所有第一导线轮后与第一舵机的舵轮固定连接。
进一步的，所述第一上牵引绳在每个第一导线轮、第一舵机的舵轮上均缠绕至少一圈，所述第一下牵引绳在第一舵机的舵轮上缠绕至少一圈。
进一步的，所述第二腱驱动机构包含第二舵机、第二上牵引绳、第二下牵引绳以及第二导线轮，位于最内端的所述指节与手掌之间设置有第二导线轮，所述第二上牵引绳的一端与位于最内端的指节的正面固定连接，所述第二上牵引绳的另一端依次经过第二导线轮后与第二舵机的舵轮固定连接，所述第二下牵引绳的一端与位于最内端的指节的背面固定连接，所述第二下牵引绳的另一端依次经过第二导线轮后与第二舵机的舵轮固定连接。
进一步的，所述第二上牵引绳在第二导线轮、第二舵机的舵轮上均缠绕至少一圈，所述第二下牵引绳在第二舵机的舵轮上缠绕至少一圈。
进一步的，所述手掌与小臂相铰接，所述铰接处设置有轴承，所述手掌与小臂之间采用齿轮传动。
进一步的，所述小臂的后部设置有大臂，所述大臂上设置有第三舵机，所述第三舵机的输出轴与小臂固定连接，所述第三舵机带动小臂转动，所述小臂与大臂的连接处设置有轴承。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：本实用新型结构设计简单、合理，每根手指运动姿态与人手相似，得每根手指在抓取物体时具有较强的自适应能力，适应性好，灵活性高，易于加工制造，具有广阔的应用前景。
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步详细的说明。
附图说明
图1为本实用新型实施例的整体构造示意图。
图2为本实用新型实施例手指的构造示意图。
图3为本实用新型实施例第一腱驱动机构的构造示意图。
图4为本实用新型实施例第二腱驱动机构的构造示意图。
图5为本实用新型实施例第一腱驱动机构与第二腱驱动机构的构造示意图。
图中：1-手掌，2-第一腱驱动机构，201-第一舵机，202-第一上牵引绳，203-第一下牵引绳，204-第一导线轮，3-第二腱驱动机构，301-第二舵机，302-第二上牵引绳，303-第二下牵引绳，304-第二导线轮，4-手指，401-指节，5-小臂，6-大臂，7-第三舵机。
具体实施方式
为让本实用新型的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下。
如图1~5所示，一种腱驱动式仿生机械手，包括手掌1、第一腱驱动机构2以及第二腱驱动机构3，所述手掌1上铰接有至少两根手指4，每根所述手指4均对应设置有至少一个第一腱驱动机构2以及至少一个第二腱驱动机构3，每根所述手指4包含至少两节顺序铰接的指节401，所述第一腱驱动机构2带动位于最外端的指节401摆动，所述第二腱驱动机构3带动位于最内端的指节401摆动。
在本实用新型实施例中，所述第一腱驱动机构2包含第一舵机201、第一上牵引绳202、第一下牵引绳203以及若干第一导线轮204，位于最内端的所述指节401与手掌1之间、任意两节相邻指节401之间均设置有第一导线轮204，所述第一上牵引绳202的一端与位于最外端的指节401的正面固定连接，所述第一上牵引绳202的另一端依次经过所有第一导线轮204后与第一舵机201的舵轮固定连接，所述第一下牵引绳203的一端与位于最外端的指节401的背面固定连接，所述第一下牵引绳203的另一端依次经过所有第一导线轮204后与第一舵机201的舵轮固定连接。
在本实用新型实施例中，所述第一上牵引绳202在每个第一导线轮204、第一舵机201的舵轮上均缠绕至少一圈，所述第一下牵引绳203在第一舵机201的舵轮上缠绕至少一圈。
在本实用新型实施例中，所述第二腱驱动机构3包含第二舵机301、第二上牵引绳302、第二下牵引绳303以及第二导线轮304，位于最内端的所述指节401与手掌1之间设置有第二导线轮304，所述第二上牵引绳302的一端与位于最内端的指节401的正面固定连接，所述第二上牵引绳302的另一端依次经过第二导线轮304后与第二舵机301的舵轮固定连接，所述第二下牵引绳303的一端与位于最内端的指节401的背面固定连接，所述第二下牵引绳303的另一端依次经过第二导线轮304后与第二舵机301的舵轮固定连接。
在本实用新型实施例中，所述第二上牵引绳302在第二导线轮304、第二舵机301的舵轮上均缠绕至少一圈，所述第二下牵引绳303在第二舵机301的舵轮上缠绕至少一圈。
在本实用新型实施例中，所述手掌1与小臂5相铰接，所述铰接处设置有轴承，所述手掌1与小臂5之间采用齿轮传动。
在本实用新型实施例中，所述小臂5的后部设置有大臂6，所述大臂6上设置有第三舵机7，所述第三舵机7的输出轴与小臂5固定连接，所述第三舵机7带动小臂5转动，所述小臂5与大臂6的连接处设置有轴承。
在本实用新型实施例中，所述第一舵机201正向转动，所述第一上牵引绳202收紧预定长度，所述第一下牵引绳203松开同样长度，完成最外端的指节401的弯曲，同时所述第二舵机301正向转动，所述第二上牵引绳302收紧预定长度，所述第二下牵引绳303松开同样长度，完成最内端的指节401的弯曲，从而实现整根手指4的弯曲；所述第一舵机201反向转动，所述第一上牵引绳202松开预定长度，所述第一下牵引绳203收紧同样长度，完成最外端的指节401的展开，同时所述第二舵机301反向转动，所述第二上牵引绳302松开预定长度，所述第二下牵引绳303收紧同样长度，完成最内端的指节401的展开，从而实现整根手指4的展开，运行稳定，抓取的准确度高。
在本实用新型实施例中，所述手掌1上设置有拇指、食指、中指、无名指以及小指，所述食指、中指、无名指以及小指均包含三节指节401；所述食指、中指、无名指以及小指均对应设置有两个第一腱驱动机构2与一个第二腱驱动机构3，两个所述第一舵轮相互垂直设置，其中一个所述第一舵轮与第二舵轮相互平行设置，从而控制食指、中指、无名指或小指左右摆动与前后摆动；或所述食指、中指、无名指以及小指均对应设置有一个第一腱驱动机构2、两个第二腱驱动机构3，两个所述第二舵轮相互垂直设置，其中一个所述第二舵轮与第一舵轮相互平行设置，从而控制食指、中指、无名指或小指左右摆动与前后摆动；所述拇指包含两节指节401，所述拇指对应设置有两个第一腱驱动机构2、一个第二腱驱动机构3，两个所述第一舵轮相互垂直设置，其中一个所述第一舵轮与第二舵轮相互平行设置，从而控制拇指的左右摆动与前后摆动；或所述拇指对应设置有一个第一腱驱动机构2、两个第二腱驱动机构3，两个所述第二舵轮相互垂直设置，其中一个所述第二舵轮与第一舵轮相互平行设置，从而拇指的左右摆动与前后摆动；本实用新型共有十五个自由度，每根手指4具有三个自由度；其中并排的食指、中指、无名指以及小指在弯曲伸展方向上具有两个自由度，在食指、中指、无名指以及小指左右摆动方向上具有一个自由度；拇指在弯曲伸展方向上具有一个自由度，在拇指左右摆动方向上具有一个自由度，在拇指前后摆动方向上具有一个自由度。
本实用新型不局限于上述最佳实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可以得出其他各种形式的腱驱动式仿生机械手。凡依本实用新型申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本实用新型的涵盖范围。
Claims (7)
1.一种腱驱动式仿生机械手，其特征在于：包括手掌、第一腱驱动机构以及第二腱驱动机构，所述手掌上铰接有至少两根手指，每根所述手指均对应设置有至少一个第一腱驱动机构以及至少一个第二腱驱动机构，每根所述手指包含至少两节顺序铰接的指节，所述第一腱驱动机构带动位于最外端的指节摆动，所述第二腱驱动机构带动位于最内端的指节摆动。
2.根据权利要求1所述的腱驱动式仿生机械手，其特征在于：所述第一腱驱动机构包含第一舵机、第一上牵引绳、第一下牵引绳以及若干第一导线轮，位于最内端的所述指节与手掌之间、任意两节相邻指节之间均设置有第一导线轮，所述第一上牵引绳的一端与位于最外端的指节的正面固定连接，所述第一上牵引绳的另一端依次经过所有第一导线轮后与第一舵机的舵轮固定连接，所述第一下牵引绳的一端与位于最外端的指节的背面固定连接，所述第一下牵引绳的另一端依次经过所有第一导线轮后与第一舵机的舵轮固定连接。
3.根据权利要求2所述的腱驱动式仿生机械手，其特征在于：所述第一上牵引绳在每个第一导线轮、第一舵机的舵轮上均缠绕至少一圈，所述第一下牵引绳在第一舵机的舵轮上缠绕至少一圈。
4.根据权利要求1所述的腱驱动式仿生机械手，其特征在于：所述第二腱驱动机构包含第二舵机、第二上牵引绳、第二下牵引绳以及第二导线轮，位于最内端的所述指节与手掌之间设置有第二导线轮，所述第二上牵引绳的一端与位于最内端的指节的正面固定连接，所述第二上牵引绳的另一端依次经过第二导线轮后与第二舵机的舵轮固定连接，所述第二下牵引绳的一端与位于最内端的指节的背面固定连接，所述第二下牵引绳的另一端依次经过第二导线轮后与第二舵机的舵轮固定连接。
5.根据权利要求4所述的腱驱动式仿生机械手，其特征在于：所述第二上牵引绳在第二导线轮、第二舵机的舵轮上均缠绕至少一圈，所述第二下牵引绳在第二舵机的舵轮上缠绕至少一圈。
6.根据权利要求1所述的腱驱动式仿生机械手，其特征在于：所述手掌与小臂相铰接，所述铰接处设置有轴承，所述手掌与小臂之间采用齿轮传动。
7.根据权利要求6所述的腱驱动式仿生机械手，其特征在于：所述小臂的后部设置有大臂，所述大臂上设置有第三舵机，所述第三舵机的输出轴与小臂固定连接，所述第三舵机带动小臂转动，所述小臂与大臂的连接处设置有轴承。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111227939A (zh) * | 2018-11-29 | 2020-06-05 | 中国科学院沈阳自动化研究所 | 一种模块化单孔腔镜手术驱动装置 |
| CN113715045A (zh) * | 2021-09-01 | 2021-11-30 | 宿州赛尔沃德物联网科技有限公司 | 一种仿生机械手驱动结构及驱动方法 |
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