專利名稱：機器人靈巧手模塊化手指的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機器人靈巧手手指技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
機器人靈巧手技術(shù)作為機器人技術(shù)的一個重要分支，經(jīng)過幾十年的發(fā) 展取得了很好的成績，也相繼誕生了一些有代表性的靈巧手，比如
Stanford/JPL (斯坦福研制的靈巧手)、Utan/M丄T (麻省理工研制的靈巧手)、 DLR (德國宇航中心研制的靈巧手)、NASA (美國宇航局研制的靈巧手) 等等。上述這些靈巧手的進步之處主要體現(xiàn)在機械結(jié)構(gòu)、驅(qū)動、傳感、集 成度以及控制等方面。但由于受到電機技術(shù)、電子產(chǎn)品制造技術(shù)等的限制， 以往的靈巧手在集成度方面還沒有達到令人滿意的程度，比如Stanford/JPL 手、Utan/M丄T手以及商品化的Shadow手等，將驅(qū)動器等置于靈巧手的外 部(如前臂內(nèi))，此時傳遞力的空間距離較遠且路徑不規(guī)則，通過腱(繩索) 來實現(xiàn)傳動。
腱傳動系統(tǒng)的優(yōu)點是可以使驅(qū)動器與手指本體分離，有利于減小手 指的尺寸和重量；腱傳動在結(jié)構(gòu)的緊湊性、研制的靈活性、成本等方面具 有最好的綜合指標；腱傳動是一種零回差的柔順傳動方式，因而可以簡化 力控制器的設(shè)計。但腱傳動在實現(xiàn)空間布置自由的同時，有其不可避免的 缺陷由于腱的剛度是有限的，所以驅(qū)動系統(tǒng)表現(xiàn)出一定的滯后，從而影 響位置精度，甚至引起高增益系統(tǒng)的不穩(wěn)定；必須對腱進行預(yù)緊，這增加 了結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和裝配的難度；同時，預(yù)緊程度對驅(qū)動系統(tǒng)的性能有很大 的影響，較大的預(yù)緊力會產(chǎn)生較大的摩擦力，而較小的預(yù)緊力會導(dǎo)致腱的 松弛,腱的張力和波動如果很大，可能會激發(fā)系統(tǒng)的振蕩，從而引起腱的不 穩(wěn)定或造成腱的損壞。同時，由于腱連接的路徑復(fù)雜，端部磨損等隱患的 存在，影響了系統(tǒng)的可靠性、可維護性，當某根腱斷裂時，必須進行靈巧 手整體的拆卸，工作量大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為解決目前機器人領(lǐng)域多指靈巧手存在可靠性差、結(jié) 構(gòu)復(fù)雜性及可維護性差的問題，而提供了一種機器人靈巧手模塊化手指。
本發(fā)明由基關(guān)節(jié)殼體1、基關(guān)節(jié)主電路板1-1、雙驅(qū)驅(qū)動機構(gòu)1_2、基
關(guān)節(jié)連接電路板1-3、基關(guān)節(jié)差動機構(gòu)1-4、 U形連接頭1-5、基關(guān)節(jié)二維力 矩傳感器1-6、基關(guān)節(jié)絕對位置傳感裝置1-7、第一指節(jié)殼體2、驅(qū)動機構(gòu)
2- 1、第一指電路板2-2、中間指節(jié)殼體3、耦合鋼絲傳動機構(gòu)3-l、末端指 節(jié)殼體4、手指關(guān)節(jié)一維位置傳感器4-l、 一維力矩傳感器4-5組成；
基關(guān)節(jié)主電路板1-1設(shè)置在基關(guān)節(jié)殼體1的下端上，基關(guān)節(jié)連接電路 板1-3設(shè)置在基關(guān)節(jié)殼體1的上側(cè)端上，第一指電路板2-2設(shè)置在第一指節(jié) 殼體2內(nèi)側(cè)、指節(jié)的背面；雙驅(qū)驅(qū)動機構(gòu)1-2設(shè)置在基關(guān)節(jié)殼體1的中下 部內(nèi)，基關(guān)節(jié)差動機構(gòu)1-4設(shè)置在基關(guān)節(jié)殼體1的上部內(nèi)；所述雙驅(qū)驅(qū)動 機構(gòu)1-2由兩個電動機1-2-1、兩個諧波減速器1-2-2和兩個張緊輪1-2-3組 成;所述基關(guān)節(jié)差動機構(gòu)1-4由兩個主動錐齒輪l-4-l、兩個從動錐齒輪1-4-2 和兩個皮帶輪1-4-3組成；兩個電動機1-2-1的輸出皮帶輪通過皮帶分別與 兩個諧波減速器1-2-2的輸入皮帶輪傳動連接；兩個諧波減速器1-2-2的輸 出皮帶輪分別通過皮帶與兩個張緊輪1-2-3、基關(guān)節(jié)差動機構(gòu)l-4上的兩個 皮帶輪1-4-3傳動連接；兩個主動錐齒輪1-4-1與兩個從動錐齒輪1-4-2互 相間隔嚙合連接，兩個主動錐齒輪1-4-1的軸心線重合，兩個從動錐齒輪 1-4-2的軸心線重合，錐齒輪1-4-1的軸心線與兩個從動錐齒輪1-4-2的軸心 線處在同一個平面中，兩個皮帶輪1-4-3分別套接在兩個主動錐齒輪1-4-1 的轉(zhuǎn)軸1-8上；U形連接頭1-5的U形的一端1-5-1上的軸孔與基關(guān)節(jié)差動 機構(gòu)1-4的一個從動錐齒輪1-4-2的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動連接，U形連接頭1-5的U形 的另一端1-5-2上的孔與基關(guān)節(jié)差動機構(gòu)1-4的另一個從動錐齒輪1-4-2的 轉(zhuǎn)軸固定連接；U形連接頭1-5上端十字結(jié)構(gòu)的邊緣端面連接在第一指節(jié) 殼體2的下端上，基關(guān)節(jié)二維力矩傳感器1-6設(shè)置在U形連接頭1-5上端 十字結(jié)構(gòu)的端面上；第一指節(jié)殼體2的上端軸孔通過第一軸5與中間指節(jié) 殼體3的下端軸孔轉(zhuǎn)動連接；所述驅(qū)動機構(gòu)2-l由第一指節(jié)電動機2-1-1和 第一指節(jié)諧波減速器2-1-2組成；所述耦合鋼絲傳動機構(gòu)3-1由第一轉(zhuǎn)輪
3- 1-1、第二轉(zhuǎn)輪3-1-2、第一鋼絲3-1-3和第二鋼絲3-1-4組成；驅(qū)動機構(gòu)
2- 1的第一指節(jié)電動機2-1-1設(shè)置在第一指節(jié)殼體2的內(nèi)部，驅(qū)動機構(gòu)2-1 的第一指節(jié)諧波減速器2-1-2的輸入空心軸套接在第一軸5上，第一指節(jié)電 動機2-1-1的輸出皮帶輪通過皮帶與第一軸5上的皮帶輪2-1-3傳動連接； 耦合鋼絲傳動機構(gòu)3-1的第一轉(zhuǎn)輪3-1-1轉(zhuǎn)動套接在第一軸5上，第一轉(zhuǎn)輪
3- 1-1的一個惻端面與第一指節(jié)殼體2的上側(cè)內(nèi)端面固定連接，中間指節(jié)殼 體3內(nèi)側(cè)壁上的支架3-1-5與驅(qū)動機構(gòu)2-1的第一指節(jié)諧波減速器2-1-2的 輸出轉(zhuǎn)動端固定連接，耦合鋼絲傳動機構(gòu)3-1的第二轉(zhuǎn)輪3-1-2的轉(zhuǎn)軸6與 中間指節(jié)殼體3上端的軸孔轉(zhuǎn)動連接，第一鋼絲3-1-3的兩端、第二鋼絲 3-1-4的兩端分別固定在第一轉(zhuǎn)輪3-1-1外圓面和第二轉(zhuǎn)輪3-1-2外圓面上， 第一轉(zhuǎn)輪3-1-1通過第一鋼絲3-1-3、第二鋼絲3-1-4與第二轉(zhuǎn)輪3-1-2交叉 傳動；末端指節(jié)殼體4通過內(nèi)壁上的支架4-2與耦合鋼絲傳動機構(gòu)3-1的第 二轉(zhuǎn)輪3-1-2的側(cè)端面固定連接；支架4-2平行于轉(zhuǎn)軸6軸心線的端面上設(shè) 置有一維力矩傳感器4-5，中間指節(jié)殼體3上端內(nèi)側(cè)面與轉(zhuǎn)軸6的一個端面 之間設(shè)置有手指關(guān)節(jié)一維位置傳感器4-1 。
本發(fā)明具有以下有益效果本發(fā)明的手指共有四個關(guān)節(jié)、三個自由度， 其中基關(guān)節(jié)機構(gòu)有兩個自由度，通過兩個電機驅(qū)動高速齒形皮帶、諧波減 速器、低速齒形皮帶和四個錐齒輪組成的差動機構(gòu)實現(xiàn)手指的翹曲和側(cè)擺 運動，手指基關(guān)節(jié)兩個自由度的運動通過差動機構(gòu)的主動錐齒輪的運動合 成實現(xiàn)。為了便于皮帶的選擇，兩套驅(qū)動系統(tǒng)的電機、減速、傳動結(jié)構(gòu)相 同，兩個電機并排置于框架的底部，兩個諧波減速器并排置于兩個電機的 上方。手指基關(guān)節(jié)的輸出力矩是由兩套驅(qū)動系統(tǒng)合成的，從而在相同的關(guān) 節(jié)輸出力矩下，有利于采用更小的驅(qū)動系統(tǒng)，最大限度地減小體積、降低 重量，使結(jié)構(gòu)更加緊湊，加工、裝配更加容易，整個手指具有獨立的控制 器。所有的電機、減速、傳動、傳感以及控制(電氣)等都集成在手指中。 集成化、模塊化的手指增強了靈巧手系統(tǒng)的可靠性、可維護性。


圖1是本發(fā)明整體的立體結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是圖1中基關(guān)節(jié)殼體1內(nèi) 部的雙驅(qū)驅(qū)動機構(gòu)1-2、基關(guān)節(jié)差動機構(gòu)1-4和基關(guān)節(jié)與第一指節(jié)U形連接 頭1-5的右后視立體結(jié)構(gòu)示意圖，圖3是圖2中基關(guān)節(jié)絕對位置傳感裝置l-7的結(jié)構(gòu)示意圖，圖4是圖3的左視圖，5是圖2中基關(guān)節(jié)與第一指節(jié)U 形連接頭1-5的立體結(jié)構(gòu)圖，圖6是圖1中第一指節(jié)殼體2、中間指節(jié)殼體 3內(nèi)部的驅(qū)動機構(gòu)2-1和耦合鋼絲傳動機構(gòu)3-1的右后視立體結(jié)構(gòu)示意圖， 圖7是圖6的后視立體結(jié)構(gòu)示意圖，圖8是圖6中手指關(guān)節(jié)一維位置傳感 器4-l的后視圖，圖9是圖8中支架4-2左側(cè)立體結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
具體實施方式
一結(jié)合圖1 圖9說明本實施方式，本實施方式由基關(guān) 節(jié)殼體1、基關(guān)節(jié)主電路板1-1、雙驅(qū)驅(qū)動機構(gòu)1-2、基關(guān)節(jié)連接電路板1-3、 基關(guān)節(jié)差動機構(gòu)1-4、 U形連接頭1-5、基關(guān)節(jié)二維力矩傳感器1-6、基關(guān)節(jié) 絕對位置傳感裝置1-7、第一指節(jié)殼體2、驅(qū)動機構(gòu)2-1、第一指電路板2-2、 中間指節(jié)殼體3、耦合鋼絲傳動機構(gòu)3-l、末端指節(jié)殼體4、手指關(guān)節(jié)一維 位置傳感器4-l、 一維力矩傳感器4-2組成；
基關(guān)節(jié)主電路板1-1設(shè)置在基關(guān)節(jié)殼體1的下端上，基關(guān)節(jié)連接電路 板1-3設(shè)置在基關(guān)節(jié)殼體1的上側(cè)端上，第一指電路板2-2設(shè)置在第一指節(jié) 殼體2內(nèi)側(cè)、指節(jié)的背面；雙驅(qū)驅(qū)動機構(gòu)1-2設(shè)置在基關(guān)節(jié)殼體1的中下 部內(nèi)，基關(guān)節(jié)差動機構(gòu)l-4設(shè)置在基關(guān)節(jié)殼體1的上部內(nèi)；所述雙驅(qū)驅(qū)動 機構(gòu)1-2由兩個電動機1-2-1、兩個諧波減速器1-2-2和兩個張緊輪1-2-3組 成;所述基關(guān)節(jié)差動機構(gòu)1-4由兩個主動錐齒輪l-4-l、兩個從動錐齒輪1-4-2 和兩個皮帶輪1-4-3組成；兩個電動機1-2-1的輸出皮帶輪通過皮帶分別與 兩個諧波減速器1-2-2的輸入皮帶輪傳動連接；兩個諧波減速器1-2-2的輸 出皮帶輪分別通過皮帶與兩個張緊輪1-2-3、基關(guān)節(jié)差動機構(gòu)1-4上的兩個 皮帶輪1-4-3傳動連接；兩個主動錐齒輪1-4-1與兩個從動錐齒輪1-4-2互 相間隔嚙合連接，兩個主動錐齒輪1-4-1的軸心線重合，兩個從動錐齒輪 1-4-2的軸心線重合，錐齒輪1-4-1的軸心線與兩個從動錐齒輪1-4-2的軸心 線處在同一個平面中，兩個皮帶輪1-4-3分別套接在兩個主動錐齒輪l-'4-l 的轉(zhuǎn)軸1-8上；U形連接頭1-5的U形的一端1-5-1上的軸孔與基關(guān)節(jié)差動 機構(gòu)1-4的一個從動錐齒輪1-4-2的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動連接，U形連接頭1-5的U形 的另一端1-5-2上的孔與基關(guān)節(jié)差動機構(gòu)1-4的另一個從動錐齒輪1-4-2的 轉(zhuǎn)軸固定連接；U形連接頭1-5上端十字結(jié)構(gòu)的邊緣端面連接在第一指節(jié)殼體2的下端上，基關(guān)節(jié)二維力矩傳感器1-6設(shè)置在U形連接頭1-5上端 十字結(jié)構(gòu)的端面上；當兩個主動錐齒輪1-4-1轉(zhuǎn)動方向相同時，實現(xiàn)第一指 節(jié)殼體2以兩個主動錐齒輪1-4-1的轉(zhuǎn)軸1-8為軸心做翹曲運動，運動范圍 為-20°~+90。；當兩個主動錐齒輪1-4-1轉(zhuǎn)動方向相反時，實現(xiàn)第一指節(jié)殼 體2的側(cè)擺運動，運動范圍為-20° +20°。
第一指節(jié)殼體2的上端軸孔通過第一軸5與中間指節(jié)殼體3的下端軸 孔轉(zhuǎn)動連接；所述驅(qū)動機構(gòu)2-l由第一指節(jié)電動機2-1-1和第一指節(jié)諧波減 速器2-1-2組成；所述耦合鋼絲傳動機構(gòu)3-1由第一轉(zhuǎn)輪3-1-1、第二轉(zhuǎn)輪 3-1-2、第一鋼絲3-1-3和第二鋼絲3-1-4組成；驅(qū)動機構(gòu)2-1的第一指節(jié)電 動機2-1-1設(shè)置在第一指節(jié)殼體2的內(nèi)部，驅(qū)動機構(gòu)2-l的第一指節(jié)諧波減 速器2-1-2的輸入空心軸套接在第一軸5上，第一指節(jié)電動機2-1-1的輸出 皮帶輪通過皮帶與第一軸5上的皮帶輪2-1-3傳動連接；耦合鋼絲傳動機構(gòu)
3- 1的第一轉(zhuǎn)輪3-1-1轉(zhuǎn)動套接在第一軸5上，第一轉(zhuǎn)輪3-1-1的一個側(cè)端 面與第一指節(jié)殼體2的上側(cè)內(nèi)端面固定連接，中間指節(jié)殼體3內(nèi)側(cè)壁上的 支架3-1-5與驅(qū)動機構(gòu)2-1的第一指節(jié)諧波減速器2-1-2的輸出轉(zhuǎn)動端固定 連接，耦合鋼絲傳動機構(gòu)3-1的第二轉(zhuǎn)輪3-1-2的轉(zhuǎn)軸6與中間指節(jié)殼體3 上端的軸孔轉(zhuǎn)動連接，第一鋼絲3-1-3的兩端、第二鋼絲3-1-4的兩端分別 固定在第一轉(zhuǎn)輪3-1-1外圓面和第二轉(zhuǎn)輪3-1-2外圓面上，第一轉(zhuǎn)輪3-1-1 通過第一鋼絲3-1-3、第二鋼絲3-1-4與第二轉(zhuǎn)輪3-1-2交叉?zhèn)鲃?；末端指?jié) 殼體4通過內(nèi)壁上的支架4-2與耦合鋼絲傳動機構(gòu)3-1的第二轉(zhuǎn)輪3-1-2的 側(cè)端面固定連接；支架4-2平行于轉(zhuǎn)軸6軸心線的端面上設(shè)置有一維力矩 傳感器4-5，中間指節(jié)殼體3上端內(nèi)側(cè)面與轉(zhuǎn)軸6的一個端面之間設(shè)置有手 指關(guān)節(jié)一維位置傳感器4-1。
所述手指關(guān)節(jié)一維位置傳感器4-1由末端指節(jié)電路板4-6、末端指節(jié)霍 爾敏感芯片4-4、末端指節(jié)磁鋼4-3組成；末端指節(jié)電路板4-6設(shè)置在中間 指節(jié)殼體3上，末端指節(jié)電路板4-6 —端上設(shè)置有末端指節(jié)霍爾敏感芯片
4- 4，轉(zhuǎn)軸6的一個端面鑲嵌有末端指節(jié)磁鋼4-3，末端指節(jié)霍爾敏感芯片 4-4與末端指節(jié)磁鋼4-3之間有間隙Ll， Ll為0.4mm。
所述基關(guān)節(jié)絕對位置傳感裝置1-7由電路板(l-7-l)、兩個霍爾敏感芯片
(1-7-2)、兩個磁鋼(l-7-3)組成；電路板(l-7-l)的兩側(cè)面分別固定裝有霍爾敏 感芯片(l-7-2)，雙驅(qū)驅(qū)動機構(gòu)1-2中的兩個張緊輪1-2-3的軸端上分別設(shè)置 有磁鋼(l-7-3)，兩個霍爾敏感芯片(l-7-2)分別與兩個磁鋼(l-7-3)之間有間隙 L2， L2為0.4mm。
所述基關(guān)節(jié)主電路板1-1上設(shè)置有多個彈簧觸針1-1-1，彈簧觸針1-1-1 由盲管1-1-2、螺旋彈簧1-1-3和觸頭1-1-4組成；盲管1-1-2滑動套接在觸 頭1-1-4的尾端上，螺旋彈簧1-1-3設(shè)置在盲管1-1-2內(nèi)底與觸頭1-1-4的尾 端之間;每個彈簧觸針1-1-1的盲管1-1-2的外底端都與基關(guān)節(jié)主電路板1-1 上的焊孔連接。該種電氣連接方式具有連接簡單、方便，耐反復(fù)安裝拆卸 等優(yōu)點。
具有十字梁結(jié)構(gòu)的基關(guān)節(jié)二維力矩傳感器.1-6置于基關(guān)節(jié)連接件U形 連接頭1-5與手指第一指節(jié)殼體2的連接位置，作為傳遞力矩的唯一通道。 手指關(guān)節(jié)力矩傳感器4-5，置于末端轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)與末端指節(jié)指尖，作為傳遞力 矩的唯一通道。
電動機1-2-1、第一指節(jié)電動機2-1-1的型號都選用maxon (瑞士)公 司制造的型號為EC20 (盤式)、功率為3W、供電電壓為9V、連續(xù)輸出轉(zhuǎn) 矩為4mNm;諧波減速器1-2-2、第一指節(jié)諧波減速器2-1-2型號都選用 Harmonic Drive (日本)公司制造的型號為HDUC-5-80-2A-BLR ，減速比 為100: 1，最大連續(xù)輸出轉(zhuǎn)矩為0.5Nm。
本實施方式中的殼體、支架的材質(zhì)可選用鋁合金材料，轉(zhuǎn)動軸的材質(zhì) 可選用不銹鋼材料。
權(quán)利要求
1、機器人靈巧手模塊化手指，它由基關(guān)節(jié)殼體(1)、基關(guān)節(jié)主電路板(1-1)、雙驅(qū)驅(qū)動機構(gòu)(1-2)、基關(guān)節(jié)連接電路板(1-3)、基關(guān)節(jié)差動機構(gòu)(1-4)、U形連接頭(1-5)、基關(guān)節(jié)二維力矩傳感器(1-6)、基關(guān)節(jié)絕對位置傳感裝置(1-7)、第一指節(jié)殼體(2)、驅(qū)動機構(gòu)(2-1)、第一指電路板(2-2)、中間指節(jié)殼體(3)、耦合鋼絲傳動機構(gòu)(3-1)、末端指節(jié)殼體(4)、手指關(guān)節(jié)一維位置傳感器(4-1)和一維力矩傳感器(4-2)組成；其特征在于基關(guān)節(jié)主電路板(1-1)設(shè)置在基關(guān)節(jié)殼體(1)的下端上，基關(guān)節(jié)連接電路板(1-3)設(shè)置在基關(guān)節(jié)殼體(1)的上側(cè)端上，第一指電路板(2-2)設(shè)置在第一指節(jié)殼體(2)內(nèi)側(cè)、指節(jié)的背面；雙驅(qū)驅(qū)動機構(gòu)(1-2)設(shè)置在基關(guān)節(jié)殼體(1)的中下部內(nèi)，基關(guān)節(jié)差動機構(gòu)(1-4)設(shè)置在基關(guān)節(jié)殼體(1)的上部內(nèi)；所述雙驅(qū)驅(qū)動機構(gòu)(1-2)由兩個電動機(1-2-1)、兩個諧波減速器(1-2-2)和兩個張緊輪(1-2-3)組成；所述基關(guān)節(jié)差動機構(gòu)(1-4)由兩個主動錐齒輪(1-4-1)、兩個從動錐齒輪(1-4-2)和兩個皮帶輪(1-4-3)組成；兩個電動機(1-2-1)的輸出皮帶輪通過皮帶分別與兩個諧波減速器(1-2-2)的輸入皮帶輪傳動連接；兩個諧波減速器(1-2-2)的輸出皮帶輪分別通過皮帶與兩個張緊輪(1-2-3)、基關(guān)節(jié)差動機構(gòu)(1-4)上的兩個皮帶輪(1-4-3)傳動連接；兩個主動錐齒輪(1-4-1)與兩個從動錐齒輪(1-4-2)互相間隔嚙合連接，兩個主動錐齒輪(1-4-1)的軸心線重合，兩個從動錐齒輪(1-4-2)的軸心線重合，錐齒輪(1-4-1)的軸心線與兩個從動錐齒輪(1-4-2)的軸心線處在同一個平面中，兩個皮帶輪(1-4-3)分別套接在兩個主動錐齒輪(1-4-1)的轉(zhuǎn)軸(1-8)上；U形連接頭(1-5)的U形的一端(1-5-1)上的軸孔與基關(guān)節(jié)差動機構(gòu)(1-4)的一個從動錐齒輪(1-4-2)的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動連接，U形連接頭(1-5)的U形的另一端(1-5-2)上的孔與基關(guān)節(jié)差動機構(gòu)(1-4)的另一個從動錐齒輪(1-4-2)的轉(zhuǎn)軸固定連接；U形連接頭(1-5)上端十字結(jié)構(gòu)的邊緣端面連接在第一指節(jié)殼體(2)的下端上，基關(guān)節(jié)二維力矩傳感器(1-6)設(shè)置在U形連接頭(1-5)上端十字結(jié)構(gòu)的端面上；第一指節(jié)殼體(2)的上端軸孔通過第一軸(5)與中間指節(jié)殼體(3)的下端軸孔轉(zhuǎn)動連接；所述驅(qū)動機構(gòu)(2-1)由第一指節(jié)電動機(2-1-1)和第一指節(jié)諧波減速器(2-1-2)組成；所述耦合鋼絲傳動機構(gòu)(3-1)由第一轉(zhuǎn)輪(3-1-1)、第二轉(zhuǎn)輪(3-1-2)、第一鋼絲(3-1-3)和第二鋼絲(3-1-4)組成；驅(qū)動機構(gòu)(2-1)的第一指節(jié)電動機(2-1-1)設(shè)置在第一指節(jié)殼體(2)的內(nèi)部，驅(qū)動機構(gòu)(2-1)的第一指節(jié)諧波減速器(2-1-2)的輸入空心軸套接在第一軸(5)上，第一指節(jié)電動機(2-1-1)的輸出皮帶輪通過皮帶與第一軸(5)上的皮帶輪(2-1-3)傳動連接；耦合鋼絲傳動機構(gòu)(3-1)的第一轉(zhuǎn)輪(3-1-1)轉(zhuǎn)動套接在第一軸(5)上，第一轉(zhuǎn)輪(3-1-1)的一個側(cè)端面與第一指節(jié)殼體(2)的上側(cè)內(nèi)端面固定連接，中間指節(jié)殼體(3)內(nèi)側(cè)壁上的支架(3-1-5)與驅(qū)動機構(gòu)(2-1)的第一指節(jié)諧波減速器(2-1-2)的輸出轉(zhuǎn)動端固定連接，耦合鋼絲傳動機構(gòu)(3-1)的第二轉(zhuǎn)輪(3-1-2)的轉(zhuǎn)軸(6)與中間指節(jié)殼體(3)上端的軸孔轉(zhuǎn)動連接，第一鋼絲(3-1-3)的兩端、第二鋼絲(3-1-4)的兩端分別固定在第一轉(zhuǎn)輪(3-1-1)外圓面和第二轉(zhuǎn)輪(3-1-2)外圓面上，第一轉(zhuǎn)輪(3-1-1)通過第一鋼絲(3-1-3)、第二鋼絲(3-1-4)與第二轉(zhuǎn)輪(3-1-2)交叉?zhèn)鲃?；末端指?jié)殼體(4)通過內(nèi)壁上的支架(4-2)與耦合鋼絲傳動機構(gòu)(3-1)的第二轉(zhuǎn)輪(3-1-2)的側(cè)端面固定連接；支架(4-2)平行于轉(zhuǎn)軸(6)軸心線的端面上設(shè)置有一維力矩傳感器(4-5)，中間指節(jié)殼體(3)上端內(nèi)側(cè)面與轉(zhuǎn)軸(6)的一個端面之間設(shè)置有手指關(guān)節(jié)一維位置傳感器(4-1)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的機器人靈巧手模塊化手指，其特征在于所述 手指關(guān)節(jié)一維位置傳感器(4-l)由末端指節(jié)電路板(4-6)、末端指節(jié)霍爾敏感 芯片(4-4)和末端指節(jié)磁鋼(4-3)組成；末端指節(jié)電路板(4-6)設(shè)置在中間指節(jié) 殼體(3)上，末端指節(jié)電路板(4-6)—端上設(shè)置有末端指節(jié)霍爾敏感芯片(4-4)， 轉(zhuǎn)軸(6)的一個端面鑲嵌有末端指節(jié)磁鋼(4-3)，末端指節(jié)霍爾敏感芯片(44) 與末端指節(jié)磁鋼(4-3)之間有間斷Ll)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的機器人靈巧手模塊化手指，其特征在于所述 基關(guān)節(jié)絕對位置傳感裝置(l-7)由電路板(l-7-l)、兩個霍爾敏感芯片(l-7-2) 和兩個磁鋼(l-7-3)組成；電路板(l-7-l)的兩側(cè)面分別固定裝有霍爾敏感芯片 (l-7-2)，雙驅(qū)驅(qū)動機構(gòu)(")中的兩個張緊輪(l-2-3)的軸端上分別設(shè)置有磁鋼 (1-7-3)，兩個霍爾敏感芯片(l-7-2)分別與兩個磁鋼(l-7-3)之間有間隙(L2)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的機器人靈巧手模塊化手指，其特征在于所述 的具有十字梁結(jié)構(gòu)的基關(guān)節(jié)二維力矩傳感器(l-6)置于基關(guān)節(jié)連接件U形連 接頭(l-5)與第一指節(jié)殼體(2)的連接位置，作為傳遞力矩的唯一通道。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的機器人靈巧手模塊化手指，其特征在于所述 手指關(guān)節(jié)力矩傳感器(4-5)，置于末端轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)與末端指節(jié)指尖，作為傳遞 力矩的唯一通道。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的機器人靈巧手模塊化手指，其特征在于所述 基關(guān)節(jié)主電路板(l-l)上設(shè)置有多個彈簧觸針(l-l-l)，彈簧觸針(l-l-l)由盲管 (1-1-2)、螺旋彈簧(l-l-3)和觸頭(l-l-4)組成；盲管(l-l-2)滑動套接在觸頭 (l-l-4)的尾端上，螺旋彈簧(l-l-3設(shè)置在盲管(l-l-2)內(nèi)底與觸頭(l-l-4)的尾 端之間；每個彈簧觸針(l-l-l)的盲管(l-l-2)的外底端都與基關(guān)節(jié)主電路板 (l-l)上的焊孔連接。
7、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的機器人靈巧手模塊化手指，其特征在于末端 指節(jié)霍爾敏感芯片(4-4)與末端指節(jié)磁鋼(4-3)之間的間隙(Ll)為0.4mm。
8、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的機器人靈巧手模塊化手指，其特征在于兩個 霍爾敏感芯片(l-7-2)分別與兩個磁鋼(l-7-3)之間的間隙(L2)為0.4mm。
全文摘要
機器人靈巧手模塊化手指，它涉及一種機器人靈巧手手指技術(shù)領(lǐng)域。它是為了解決目前機器人領(lǐng)域多指靈巧手存在可靠性差、結(jié)構(gòu)復(fù)雜性及可維護性差的問題。它的基關(guān)節(jié)殼體(1)的內(nèi)部設(shè)置有雙驅(qū)驅(qū)動機構(gòu)(1-2)、基關(guān)節(jié)差動機構(gòu)(1-4)，基關(guān)節(jié)差動機構(gòu)(1-4)通過U形連接頭(1-5)與第一指節(jié)殼體(2)活動連接，第一指節(jié)殼體(2)中的驅(qū)動機構(gòu)(2-1)與中間指節(jié)殼體(3)中的耦合鋼絲傳動機構(gòu)(3-1)傳動連接，中間指節(jié)殼體(3)通過耦合鋼絲傳動機構(gòu)(3-1)與末端指節(jié)殼體(4)相連接。本發(fā)明的手指共有四個關(guān)節(jié)、三個自由度，整個手指具有獨立的控制器。所有的電機、減速、傳動、傳感以及控制(電氣)等都集成在手指中。集成化、模塊化的手指增強了靈巧手系統(tǒng)的可靠性、可維護性。
文檔編號B25J19/00GK101104267SQ200710072588
公開日2008年1月16日 申請日期2007年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月31日
發(fā)明者天 蘭, 宏 劉, 劉伊威, 樊紹巍, 金明河 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)