一种12自由度五指机械手
专利汇可以提供一种12自由度五指机械手专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种12 自由度 五指机械手，属于 机器人 技术领域，该机械手包括手掌、五个 手指 、12个驱动模 块 ，以及 角 度 传感器 和触觉传感器；该机械手采用 腱 传动的方式，由驱动模块内的 电机 提供动 力 ，带动各手指的腱绳运动，从而驱动整手。机械手共具有12个自由度，每个自由度通过一对腱绳受相应驱动模块控制；其中，食指、中指与无名指各2个自由度，大拇指与小指各3个自由度。五指均可实现屈曲/伸直运动，具体为：各手指近端指节的屈曲/伸直，中端指节的屈曲/伸直，末端指节的屈曲/伸直。机械手于指尖、手掌 皮肤 处配备了触觉传感器，关节处装有角度传感器，实时反馈压力、角度等信息，保证抓取的精确与柔性，可实现机械手的精确控制、抓取。，下面是一种12自由度五指机械手专利的具体信息内容。
1.一种12自由度五指机械手，其特征在于，该机械手包括手掌、五个手指、与所述手掌固连的基座，所述基座内设有12个驱动模块；食指、中指、无名指均具有2个弯曲自由度，大拇指和小指分别各具有2个弯曲自由度和1个摆动自由度，共12个自由度，各自由度均由相应的一个驱动模块控制；
所述大拇指包括依次连接的旋转关节、近端指节、中端关节、中端指节、末端关节、末端指节，共3个自由度，分别为所述近端指节的屈曲/伸直、所述中端指节的屈曲/伸直和以所述旋转关节为轴的旋前运动；所述拇指旋转关节在朝向掌前的0-90°内旋转，以实现大拇指的对掌运动；
所述小指的前半部分、食指、中指和无名指结构相同，均包括依次连接的基端指节、近端关节、近端指节、中端关节、中端指节、末端关节和末端指节；所述基端指节固定于所述手掌内；所述小指的前半部分、食指、中指和无名指各有2个自由度，其中，所述末端指节和所述中端指节为欠驱动，共一个自由度，用于实现屈曲/伸直运动，所述近端指节具有一个自由度，用于实现屈曲/伸直运动；所述小指的后半部分包括固接的小指旋转指节和小指旋转轴，且小指旋转指节的轴线和小指旋转轴呈一定角度设置，与人手完全展开时，小指与中指的夹角接近；所述小指旋转轴左侧装有角度传感器、右侧装有轴承，并一起连接于所述手掌内，使小指朝向掌心旋转；小指的基端指节位于所述小指旋转指节内，且与所述小指旋转指节固定连接；
各手指的末端关节和中端关节均分别包括设有滑轮的关节旋转轴，所述末端关节的滑轮内嵌有扭簧，该扭簧两端分别固定于相应末端指节和中端指节上；所述食指、中指、无名指和小指的近端关节由类球形结构构成，中间具有供相应腱绳通过的孔道，各近端关节的左右两端分别固定于相应手指的近端指节上；
各手指的末端指节处分别装有触觉传感器，各关节处分别装有角度传感器；各手指的近端指节内分别固定有微处理器，用于处理相应手指中所述触觉传感器和所述角度传感器的数据，并与外部控制端进行数据通信；
各手指的每个自由度分别通过一对腱绳受相应驱动模块控制，各手指的第一对腱绳的一端共同固定于相应手指的末端指节上，第一对腱绳中的第一腱绳经由所述末端关节的滑轮缠绕一圈后、连接到所述中端关节的滑轮缠绕一圈后、经所述近端关节和基端指节与相应驱动模块连接，第一对腱绳中的第二腱绳依次经过所述末端关节的滑轮、中端关节的滑轮、近端关节和基端指节与相应驱动模块连接；各手指的第二对腱绳位于一前一后固定于相应手指的近端指节上，且第二对腱绳均依次经过相应近端关节、基端指节后与相应驱动模块连接；所述大拇指的第三对腱绳一端分别固定于大拇指近端指节左右两侧，另一端直接经过大拇指的旋转关节连接至相应的驱动模块；所述小指的第三对腱绳一端分别固定于所述小指旋转轴的前后两侧，另一端经过所述手掌连接至相应的驱动模块。
2.如权利要求1所述的12自由度五指机械手，其特征在于，各所述驱动模块均包括丝杠电机、转向定滑轮、滑块和2个张紧器；所述转向定滑轮位于所述基座底部，所述滑块同时在
2根丝杠上作往复直线运动，2个所述张紧器分别通过一个穿孔螺钉连接于所述滑块的两侧且相对设置。
3.如权利要求2所述的12自由度五指机械手，其特征在于，各所述张紧器均包括与相应的所述穿孔螺钉通过螺纹连接的弹簧罩、相对设置的两压簧卡套、位于两压簧卡套间的压簧和位于更靠近相应所述穿孔螺钉设置的压簧卡套下方的压力传感器，各张紧器中远离相应所述穿孔螺钉的压簧卡套一端分别设有绳头；一对所述腱绳中的第一腱绳经过所述手掌后通过所述转向定滑轮转向，然后依次通过第一穿孔螺钉、第一张紧器后，固定于第一绳头处；第二腱绳经过所述手掌，依次经过第二穿孔螺钉、第二张紧器后，固定于第二绳头处。
4.如权利要求1所述的12自由度五指机械手，其特征在于，各触觉传感器外侧及手掌处均贴设一层硅胶套。
5.如权利要求1所述的12自由度五指机械手，其特征在于，所述大拇指的近端指节、中端指节和末端指节的长度比例为4:3:4，整指共121mm。
6.如权利要求1所述的12自由度五指机械手，其特征在于，所述食指、中指和无名指的各近端指节、中端指节和末端指节的长度比例为1:1:2，整指共110mm。
7.如权利要求1所述的12自由度五指机械手，其特征在于，所述小指的近端指节、中端指节、末端指节和旋转指节的长度比例为1:1:2:2，整指共165mm。
一种12自由度五指机械手
技术领域
背景技术
发明内容
具体实施方式
13、中端指节12、末端指节10的尺寸分别为42mm、33mm、42mm，整指共121mm。拇指旋转关节14通过拇指基座18固定于手掌7内，可在朝向掌心的0—90°内旋转，以实现大拇指的对掌运动。末端指节10处装有触觉传感器17，该传感器可采用常规的阵列式触觉传感器，贴于手指指腹表面，再在触觉传感器外贴一层硅胶套，既可保护触觉传感器，也可增加摩擦，从而获取更好的抓取性能。各关节处装有角度传感器(11a、11b，角度传感器均采用的是MURATA的SV01系列)，可精确感知手指运动位置。本例中，大拇指的各个自由度分别通过一对腱绳受相应驱动模块的控制，其中，前两对腱绳的缠绕方式和食指类似，后面将以食指为例进行说明。具体的，大拇指的3对腱绳一端分别固定于末端指节10前后两侧、中端指节12前后两侧、近端指节13左右两侧，大拇指的第3对腱绳另一端直接经过大拇指的旋转关节14连接至相应的驱动模块8。近端指节13内固定有微处理器，用以处理触觉传感器17和各关节处角度传感器(11a、11b)的数据，并与外部控制端进行数据通信。
28、29分别为关节旋转轴，扭簧30两端分别固定于末端指节20、中端指节21上。由于扭簧的阻力作用，可保证中端指节21优先于末端指节20运动，以获得良好的抓取效果，符合人手抓取特点。
23)位于小指旋转指节37内，且与旋转指节30固定连接。小指5共有3个自由度；其中，末端指节20和中端指节21为欠驱动，共一个自由度，可实现屈曲/伸直运动，近端指节22具有一个自由度，实现屈曲/伸直运动；另一个自由度为小指旋转指节36带动小指朝向掌内旋转，旋转角为0—40°，以实现对掌心的包络，辅助抓取。小指5前半部分中两对腱绳的缠绕方式与食指相同，小指5中第3对腱绳一端分别固定于小指旋转轴37的前后两侧，另一端经过手掌7直接连接到相应驱动模块本实施例小指5的近端指节、中端指节、末端指节和旋转指节的长度比例为1:1:2:2，整指共165mm。
47a向上运动，以保证腱绳的预紧力。同理，当腱绳32变松时，调节右侧穿孔螺钉42b向下运动，从而保证腱绳32的张力。压簧能保持腱绳一直处于预紧状态，且腱绳有一定的弹性，使手指运动更柔性、流畅。
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