本發(fā)明屬于機器人，具體涉及一種人形機器人手指。

背景技術(shù)：

1、目前，世界各國都將人形機器人手部(靈巧手)作為人形機器人領(lǐng)域重點研發(fā)課題，特別體現(xiàn)在是其驅(qū)動技術(shù)方向，一直是各國專家關(guān)注的核心問題。現(xiàn)有驅(qū)動方式一般分為四類：滾珠絲杠驅(qū)動、連桿驅(qū)動、腱繩驅(qū)動和齒輪驅(qū)動。

2、滾珠絲杠傳動精度高，但制造成本昂貴，尤其適合人形機器人手部的微型絲杠，單個售價高達(dá)幾萬元，且核心技術(shù)掌握在國外少數(shù)企業(yè)手中，一直未能大規(guī)模運用。連桿驅(qū)動剛度大、傳輸力大，但結(jié)構(gòu)設(shè)計復(fù)雜，對運動缺少自適應(yīng)性并容易產(chǎn)生動載荷。齒輪傳動平穩(wěn)性好、效率高、傳動比準(zhǔn)確，但不適合距離較遠(yuǎn)的兩軸之間的傳動，特別是在三指節(jié)的人形機器人手部，很難實現(xiàn)常規(guī)動作。腱繩驅(qū)動結(jié)構(gòu)簡單，開發(fā)相對容易，這也是高校研究最多的一種形式，但手指的彎曲或伸直動作需要配合復(fù)位裝置，導(dǎo)致手指運行靈活性差。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)的問題，本發(fā)明公開了一種人形機器人手指，通過微型鏈傳動與腱繩相結(jié)合的驅(qū)動方式，單個電機就可以實現(xiàn)手指的彎曲和伸直兩個動作，且換向過程依靠鏈傳動的嚙合機制，運行穩(wěn)定可靠，不會出現(xiàn)打滑現(xiàn)象(動作延遲)，整個運行軌跡能夠控制在預(yù)期范圍內(nèi)，有效保證了手指靈活性。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：

3、一種人形機器人手指，包括手掌、手指、空心杯電機、微型滾子鏈、腱繩、張緊件，所述的手指連接于手掌端部，手指由多個指節(jié)相互鉸接而成，靠近手掌一端的指節(jié)端部與手掌鉸接，手掌內(nèi)設(shè)有空心杯電機，每個指節(jié)的側(cè)面均分布有導(dǎo)向輪，腱繩繞過導(dǎo)向輪，腱繩上串聯(lián)有張緊件，腱繩的兩端與微型滾子鏈的兩端連接，所述的空心杯電機的輸出軸固定連接有鏈輪，所述的微型滾子鏈與鏈輪嚙合連接，通過空心杯電機的正反轉(zhuǎn)動實現(xiàn)手指的伸直和彎曲動作。

4、優(yōu)選的，所述的指節(jié)有3個，包括從內(nèi)到外依次連接根部指節(jié)、中間指節(jié)、末端指節(jié)，所述的末端指節(jié)的側(cè)面從上到下依次設(shè)有2個第一導(dǎo)向輪，中間指節(jié)側(cè)面從上到下依次設(shè)有2個第二導(dǎo)向輪，根部指節(jié)側(cè)面從上到下依次設(shè)有2個第三導(dǎo)向輪，腱繩朝向手掌掌心的部分依次繞過2個第二導(dǎo)向輪及2個第一導(dǎo)向輪，腱繩朝向手掌手背的部分依次繞過2個第三導(dǎo)向輪與微型滾子鏈的外側(cè)端連接，腱繩位于掌心一側(cè)的底部與微型滾子鏈的內(nèi)側(cè)端連接。

5、優(yōu)選的，在手指自然伸直的初始狀態(tài)下，靠近手掌一側(cè)的第二導(dǎo)向輪與微型滾子鏈內(nèi)側(cè)端之間的腱繩與水平面的夾角r1大于2°。

6、優(yōu)選的，所述的微型滾子鏈的長度l與彎曲極限狀態(tài)包角所對應(yīng)鏈長l1，伸直極限狀態(tài)包角所對應(yīng)鏈長l2滿足：l＝2*max(l1：l2),且兩個極限狀態(tài)下，腱繩不接觸鏈輪，所述的l1和l2分別表示手指彎曲極限或伸直極限時，微型滾子鏈的外側(cè)端至朝向手掌手背一側(cè)的微型滾子鏈與鏈輪相切點之間的鏈長。

7、優(yōu)選的，所述的微型滾子鏈的節(jié)距p≤1.905mm，各零件材料均采用馬氏體不銹鋼，真空熱處理后進(jìn)行空冷和回火處理。

8、優(yōu)選的，所述的微型滾子鏈組裝后，銷軸端部與外鏈板連接孔的連接位置采用激光焊接，焊接部位位于外鏈板兩個連接孔孔心連線的垂直方向，焊縫單側(cè)環(huán)形區(qū)域與銷軸中心的夾角a范圍為10°～30°，焊縫高度h1不超過銷軸單側(cè)露頭高度h2的50％。

9、優(yōu)選的，空心杯電機的扭矩t與微型滾子鏈的節(jié)距p、鏈輪齒數(shù)z滿足關(guān)系：

10、

11、優(yōu)選的，所述的腱繩由多個腱繩分段構(gòu)成，在相鄰的腱繩分段之間連接有張緊件，所述的張緊件為拉簧或皮筋。

12、本發(fā)明一種人形機器人手指的有益效果為：

13、本發(fā)明提出了一種新型人形機器人手指驅(qū)動方案，通過微型滾子鏈系統(tǒng)、張緊件與腱繩相結(jié)合的驅(qū)動方式，解決了當(dāng)前人形機器人手指存在的控制問題，實現(xiàn)了人形機器人手部多根的精準(zhǔn)、往復(fù)、靈活運動。同時，微型滾子鏈系統(tǒng)引入馬氏體不銹鋼等新材料與工藝，不影響整體強度的前提下，實現(xiàn)了免維護(hù)的效果。

14、說明書附圖

15、圖1是一種人形機器人手指的主視圖。

16、圖2是一種人形機器人手指的右視圖。

17、圖3是一種人形機器人手指微型滾子鏈條極限長度示意圖。

18、圖4是一種人形機器人手指微型滾子鏈條主視圖。

19、圖5是一種人形機器人手指微型滾子鏈條右視圖。

20、圖6是一種人形機器人手指彎曲、伸直狀態(tài)下鏈系統(tǒng)示意圖。

21、1、指節(jié)；2、張緊件；3、腱繩；4、微型滾子鏈系統(tǒng)；401、微型滾子鏈；4011、外鏈板；4012、銷軸；402、鏈輪；5、手掌；6、空心杯電機；7、第一導(dǎo)向輪；8、第二導(dǎo)向輪；9、第三導(dǎo)向輪。

技術(shù)特征：

1.一種人形機器人手指，其特征為：包括手掌、手指、空心杯電機、微型滾子鏈、腱繩、張緊件，所述的手指連接于手掌端部，手指由多個指節(jié)相互鉸接而成，靠近手掌一端的指節(jié)端部與手掌鉸接，手掌內(nèi)設(shè)有空心杯電機，每個指節(jié)的側(cè)面均分布有導(dǎo)向輪，腱繩繞過導(dǎo)向輪，腱繩上串聯(lián)有張緊件，腱繩的兩端與微型滾子鏈的兩端連接，所述的空心杯電機的輸出軸固定連接有鏈輪，所述的微型滾子鏈與鏈輪嚙合連接，通過空心杯電機的正反轉(zhuǎn)動實現(xiàn)手指的伸直和彎曲動作。

2.如權(quán)利要求1所述的一種人形機器人手指，其特征為：所述的指節(jié)有3個，包括從內(nèi)到外依次連接根部指節(jié)、中間指節(jié)、末端指節(jié)，所述的末端指節(jié)的側(cè)面從上到下依次設(shè)有2個第一導(dǎo)向輪，中間指節(jié)側(cè)面從上到下依次設(shè)有2個第二導(dǎo)向輪，根部指節(jié)側(cè)面從上到下依次設(shè)有2個第三導(dǎo)向輪，腱繩朝向手掌掌心的部分依次繞過2個第二導(dǎo)向輪及2個第一導(dǎo)向輪，腱繩朝向手掌手背的部分依次繞過2個第三導(dǎo)向輪與微型滾子鏈的外側(cè)端連接，腱繩位于掌心一側(cè)的底部與微型滾子鏈的內(nèi)側(cè)端連接。

3.如權(quán)利要求2所述的一種人形機器人手指，其特征為：在手指自然伸直的初始狀態(tài)下，靠近手掌一側(cè)的第二導(dǎo)向輪與微型滾子鏈內(nèi)側(cè)端之間的腱繩與水平面的夾角r1大于2°。

4.如權(quán)利要求3所述的一種人形機器人手指，其特征為：所述的微型滾子鏈的長度l與彎曲極限狀態(tài)包角所對應(yīng)鏈長l1，伸直極限狀態(tài)包角所對應(yīng)鏈長l2滿足：l＝2*max(l1：l2),且兩個極限狀態(tài)下，腱繩不接觸鏈輪，所述的l1和l2分別表示手指彎曲極限或伸直極限時，微型滾子鏈的外側(cè)端至朝向手掌手背一側(cè)的微型滾子鏈與鏈輪相切點之間的鏈長。

5.如權(quán)利要求4所述的一種人形機器人手指，其特征為：所述的微型滾子鏈的節(jié)距p≤1.905mm，各零件材料均采用馬氏體不銹鋼，真空熱處理后進(jìn)行空冷和回火處理。

6.如權(quán)利要求5所述的一種人形機器人手指，其特征為：所述的微型滾子鏈組裝后，銷軸端部與外鏈板連接孔的連接位置采用激光焊接，焊接部位位于外鏈板兩個連接孔孔心連線的垂直方向，焊縫單側(cè)環(huán)形區(qū)域與銷軸中心的夾角a范圍為10°～30°，焊縫高度h1不超過銷軸單側(cè)露頭高度h2的50％。

7.如權(quán)利要求6所述的一種人形機器人手指，其特征為：空心杯電機的扭矩t與微型滾子鏈的節(jié)距p、鏈輪齒數(shù)z滿足關(guān)系：

8.如權(quán)利要求7所述的一種人形機器人手指，其特征為：所述的腱繩由多個腱繩分段構(gòu)成，在相鄰的腱繩分段之間連接有張緊件，所述的張緊件為拉簧或皮筋。

技術(shù)總結(jié)
一種人形機器人手指，屬于機器人技術(shù)領(lǐng)域，包括手掌、手指、空心杯電機、微型滾子鏈、腱繩、張緊件，手指由多個指節(jié)相互鉸接而成，靠近手掌一端的指節(jié)端部與手掌鉸接，手掌內(nèi)設(shè)有空心杯電機，每個指節(jié)的側(cè)面均分布有導(dǎo)向輪，腱繩繞過導(dǎo)向輪，腱繩串接有張緊件，腱繩的兩端與微型滾子鏈的兩端連接，空心杯電機的輸出軸固定連接有鏈輪，微型滾子鏈與鏈輪嚙合連接，通過空心杯電機的正反轉(zhuǎn)動實現(xiàn)手指的伸直和彎曲動作。本發(fā)明通過微型鏈傳動與腱繩相結(jié)合的驅(qū)動方式，單個電機就可以實現(xiàn)手指的彎曲和伸直兩個動作，且換向過程依靠鏈傳動的嚙合機制，運行穩(wěn)定可靠，不會出現(xiàn)動作延遲，整個運行軌跡能夠控制在預(yù)期范圍內(nèi)，有效保證了手指靈活性。

技術(shù)研發(fā)人員：付振明,于資江,代玉杰,王桂斌,李存志,齊繼紅
受保護(hù)的技術(shù)使用者：青島征和工業(yè)股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/10