專利名稱：交叉腱繩欠驅(qū)動模塊化擬人機器人手裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于擬人機器人技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種交叉腱繩欠驅(qū)動模塊化擬人機器人手裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計。
技術(shù)背景人們在對智能機器人的研究中，把擬人機器人作為機器人研究的最高境界，也一直把實 現(xiàn)類人的行為作為夢寐以求的目標。與人類似，擬人機器人的多數(shù)功能要通過手部操作來實 現(xiàn)，因而手部結(jié)構(gòu)是擬人機器人的重要組成部分，其設(shè)計是擬人機器人的關(guān)鍵技術(shù)之一。擬 人機器人的電源系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)、信息處理系統(tǒng)和控制系統(tǒng)等完全由自身攜帶，因而對其手 部的設(shè)計提出了非常嚴格的要求，要求手部裝置的重量要小、體積要小，并為了減輕控制的 難度，要求在滿足一定功能和實現(xiàn)較高的擬人化的前提下，適當(dāng)減少手部的驅(qū)動器數(shù)目。一種已有的欠驅(qū)動擬人機器人手裝置，如中國發(fā)明專利CN1231332，包括一個手掌、拇 指、食指、中指、無名指、小指、拇指根部關(guān)節(jié)體、四指根部關(guān)節(jié)體，具有5個手指，11個 關(guān)節(jié)自由度，其中主動關(guān)節(jié)僅有2個拇指根部關(guān)節(jié)和四指根部關(guān)節(jié)，其余9個為結(jié)構(gòu)相同 的一種由所抓物體和齒輪齒條共同驅(qū)動的欠驅(qū)動關(guān)節(jié)。其不足之處為該裝置的食指、中指、 無名指、小指的四指根部共同由一個電機驅(qū)動，與人手差別過大(人手的四個手指的根部關(guān) 節(jié)是可以分別獨立轉(zhuǎn)動的)，靈巧性不夠；該裝置的拇指上僅有2個關(guān)節(jié)根部側(cè)擺轉(zhuǎn)動和末 端欠驅(qū)動關(guān)節(jié)，這與人手拇指的3個關(guān)節(jié)有差別；另外該裝置的四指根部關(guān)節(jié)上采用食指片簧、中指片簧、無名指片簧、小指片簧占地空間大，影響手指美觀。一種已有的欠驅(qū)動擬人機器人多指手裝置，如中國發(fā)明專利CN1292712C，有5個手指， 14個關(guān)節(jié)自由度，其中主動關(guān)節(jié)僅有3個拇指中部轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)、食指根部轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)、三指根 部轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)(中指、無名指、小指)其余為模塊化(即相同結(jié)構(gòu))的連桿傳動欠驅(qū)動關(guān)節(jié)。 另一種已有的欠驅(qū)動模塊化擬人機器人多指手，如中國發(fā)明專利CN1283429C，有5個手指， 12個關(guān)節(jié)自由度，其中主動關(guān)節(jié)僅3個，關(guān)節(jié)布置與前述專利類似。其欠驅(qū)動關(guān)節(jié)采用了一 種模塊化的具有自解耦效果的多級齒輪傳動機構(gòu)實現(xiàn)。這兩個專利的不足之處為這兩個裝置 的中指、無名指、小指三個手指的根部采用同樣一個電機驅(qū)動，不能分別獨立轉(zhuǎn)動，與人手 差別過大，靈巧性不夠；拇指固定安裝在手掌上的四指正對面，拇指不能在手掌側(cè)方和正對面來回轉(zhuǎn)動，這也與人手差別較大。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是為克服已有技術(shù)的不足之處，設(shè)計出一種交叉腱繩欠驅(qū)動模塊化擬人機 器人手裝置。該裝置具有多個可以主動驅(qū)動和獨立控制的手指、關(guān)節(jié)自由度多、電機、傳動 機構(gòu)全部藏入手內(nèi)，盡量采用相似的模塊化結(jié)構(gòu)，降低成本且便于維修，結(jié)構(gòu)簡單、控制容易，外觀、尺寸和動作均更加模仿人手，具有對不同形狀、尺寸的物體自動包絡(luò)抓取的功能， 適合安裝在擬人機器人上使用。 本發(fā)明采用如下技術(shù)方案-一種交叉腱繩欠驅(qū)動模塊化擬人機器人手裝置，包括拇指、食指、中指、無名指、小指、 手掌；所說的拇指包括拇指基座、拇指電機、拇指減速器、拇指第一齒輪、拇指第二齒輪、拇 指近關(guān)節(jié)軸、拇指中部指段、拇指遠關(guān)節(jié)軸、拇指末端指段，所說的拇指電機和拇指減速器 與拇指基座固接，拇指電機的輸出軸與拇指減速器的輸入軸相連，拇指減速器的輸出軸與拇 指第一齒輪固接，拇指第一齒輪與拇指第二齒輪嚙合，拇指第二齒輪套固在拇指近關(guān)節(jié)軸上， 所說的拇指近關(guān)節(jié)軸套設(shè)在拇指基座中，所說的拇指遠關(guān)節(jié)軸套設(shè)在拇指中部指段中，所說 的拇指末端指段套固在拇指遠關(guān)節(jié)軸上；所說的中指包括中指基座、中指電機、中指減速器、中指第一齒輪、中指第二齒輪、中 指近關(guān)節(jié)軸、中指第一中部指段、中指第二中部指段、中指中關(guān)節(jié)軸、中指遠關(guān)節(jié)軸和中指 末端指段；所說的中指電機和中指減速器與中指基座固接，中指電機的輸出軸與中指減速器 的輸入軸相連，中指減速器的輸出軸與中指第一齒輪固接，中指第一齒輪與中指第二齒輪嚙 合，中指第二齒輪與中指近關(guān)節(jié)軸固接，中指近關(guān)節(jié)軸套設(shè)在中指基座中，所說的中指中關(guān) 節(jié)軸套設(shè)在中指第一中部指段中，所說的中指遠關(guān)節(jié)軸套設(shè)在中指第二中部指段，所說的中 指末端指段套固在遠關(guān)節(jié)軸上；所說的食指、無名指、小指與中指結(jié)構(gòu)相同；所說的手掌包括手掌骨架、手掌電機、手 掌減速器、手掌第一齒輪、手掌第二齒輪、手掌關(guān)節(jié)軸；所說的手掌電機和手掌減速器與手 掌骨架固接，手掌電機的輸出軸與手掌減速器的輸入軸相連，手掌減速器的輸出軸與手掌第 一齒輪固接，手掌第一齒輪與手掌第二齒輪嚙合，手掌第二齒輪套固在手掌關(guān)節(jié)軸上，手掌 關(guān)節(jié)軸套設(shè)在手掌骨架中，拇指基座套固在手掌關(guān)節(jié)軸上；所說的中指通過中指基座與手掌骨架固接，所說的食指、無名指、小指分別與手掌骨架 固接，連接方式分別同中指一致；所說的食指、中指、無名指、小指、拇指和手掌之間的相 對位置模仿人手各手指和手掌的相對位置；其特征在于-a、拇指包括拇指主動齒輪、拇指過渡齒輪、拇指主動繩輪、拇指過渡軸、拇指第一腱繩、 拇指第二腱繩、拇指從動繩輪和拇指簧件；所說的拇指中部指段套接在拇指近關(guān)節(jié)軸上；所 說的拇指主動齒輪套固在拇指近關(guān)節(jié)軸上，所說的拇指過渡軸套設(shè)在拇指中部指段中，所說 的拇指過渡齒輪套固在拇指過渡軸上并與拇指主動齒輪嚙合，所說的拇指主動繩輪套固在拇 指過渡軸上，所說的拇指從動繩輪套固在拇指遠關(guān)節(jié)軸上，所說的拇指第一腱繩纏繞在拇指 主動繩輪和拇指從動繩輪上并成"Z"字形，拇指第一腱繩的兩端分別與拇指主動繩輪、拇指 從動繩輪固接，所說的拇指第二腱繩纏繞在拇指主動繩輪和拇指從動繩輪上并成"S"字形， 拇指第二腱繩的兩端分別與拇指主動繩輪、拇指從動繩輪固接，拇指第一腱繩和拇指第二腱繩交叉成"8"字形，所說的拇指簧件的兩端分別連接拇指中部指段和拇指末端指段；b、中指包括主動繩輪、中關(guān)節(jié)齒輪、第一過渡齒輪、第二過渡齒輪、第一過渡繩輪、第 二過渡繩輪、第一腱繩、第二腱繩、第三腱繩、第四腱繩、從動繩輪、第一簧件、第二簧件、 第一過渡軸和第二過渡軸；第一中部指段套接在近關(guān)節(jié)軸上，第二中部指段套接在中關(guān)節(jié)軸 上；所說的第一過渡軸套設(shè)在第一中部指段中，所說的第二過渡軸套設(shè)在第二中部指段中； 所說的主動繩輪套固在近關(guān)節(jié)軸上，所說的中關(guān)節(jié)齒輪套接在中關(guān)節(jié)軸上；所說的第一過渡 齒輪套固在第一過渡軸上并與中關(guān)節(jié)齒輪嚙合，所說的第二過渡齒輪套固在第二過渡軸上并 與中關(guān)節(jié)齒輪嚙合；所說的第一過渡繩輪套固在第一過渡軸上，所說的第二過渡繩輪套固在 第二過渡軸上，所說的第一腱繩纏繞在主動繩輪和第一過渡繩輪上并成"Z"字形，第一腱繩 的兩端分別與主動繩輪、第一過渡繩輪固接，所說的第二腱繩纏繞在主動繩輪和第一過渡繩 輪上并成"S"字形，第二腱繩的兩端分別與主動繩輪、第一過渡繩輪固接，第一腱繩和第二 腱繩交叉成"8"字形；所說的第三腱繩纏繞在第二過渡繩輪和從動繩輪上并成"Z"字形， 第三腱繩的兩端分別與第二過渡繩輪、從動繩輪固接，所說的第四腱繩纏繞在第二過渡繩輪 和從動繩輪上并成"S"字形，第四腱繩的兩端分別與第二過渡繩輪、從動繩輪固接，第三腱 繩和第四腱繩交叉成"8"字形；從動繩輪套固在遠關(guān)節(jié)軸上；第一簧件的兩端分別連接第 一中部指段和第二中部指段；第二簧件的兩端分別連接第二中部指段和末端指段。本發(fā)明所述的交叉腱繩欠驅(qū)動模塊化擬人機器人手裝置，其特征在于所說的拇指第一 腱繩兩端分別固接有拇指第一端塊、拇指第二端塊，所說的拇指第二腱繩兩端分別固接有拇 指第三端塊、拇指第四端塊；所說的拇指第一端塊鑲嵌固定在拇指主動繩輪的槽內(nèi)，所說的 拇指第二端塊鑲嵌固定在拇指從動繩輪的槽內(nèi)；所說的拇指第三端塊鑲嵌固定在拇指主動繩 輪的槽內(nèi)，所說的拇指第四端塊鑲嵌固定在拇指從動繩輪的槽內(nèi)；所說的中指第一腱繩兩端分別固接有中指第一端塊、中指第二端塊，所說的中指第二腱 繩兩端分別固接有中指第三端塊、中指第四端塊；所說的中指第一端塊鑲嵌固定在中指主動 繩輪的槽內(nèi)，所說的中指第二端塊鑲嵌固定在中指第一過渡繩輪的槽內(nèi)；所說的中指第三端 塊鑲嵌固定在中指主動繩輪的槽內(nèi)，所說的中指第四端塊鑲嵌固定在中指第一過渡繩輪的槽 內(nèi)；所說的中指第三腱繩兩端分別固接有中指第五端塊、中指第六端塊，所說的中指第四腱 繩兩端分別固接有中指第七端塊、中指第八端塊；所說的中指第五端塊鑲嵌固定在中指第二 過渡繩輪的槽內(nèi)，所說的中指第六端塊鑲嵌固定在中指從動繩輪的槽內(nèi)；所說的中指第七端 塊鑲嵌固定在中指第二過渡繩輪的槽內(nèi)，所說的中指第八端塊鑲嵌固定在中指從動繩輪的槽 內(nèi)。本發(fā)明所述的交叉踺繩欠驅(qū)動模塊化擬人機器人手裝置，其特征在于所說的拇指簧件、 中指第一簧件、中指第二簧件采用扭簧、拉簧、壓簧、片簧、板簧、發(fā)條、皮筋或彈性繩。本發(fā)明所述的交叉腱繩欠驅(qū)動模塊化擬人機器人手裝置，其特征在于所說的食指、中 指、無名指、小指的第二簧件的彈力限制作用分別強于該手指的第一簧件的彈力限制作用。本發(fā)明所述的交叉腱繩欠驅(qū)動模塊化擬人機器人手裝置，其特征在于所說的拇指第一腱繩、拇指第二腱繩、中指第一腱繩、中指第二腱繩、中指第三腱繩和中指第四腱繩均采用 鋼絲。本發(fā)明具有以下優(yōu)點及突出性效果該裝置具有5個可以主動驅(qū)動和獨立控制的擬人手指，各手指均可以獨立運動；具有15 個關(guān)節(jié)自由度，其中包括6個電機驅(qū)動的主動關(guān)節(jié)和9個欠驅(qū)動關(guān)節(jié)；各手指的欠驅(qū)動關(guān)節(jié) 均采用結(jié)構(gòu)相同或近似的交叉腱繩和齒輪傳動機構(gòu)、套接的中部指段和具有多關(guān)節(jié)解耦作用 的簧件，既降低了成本也便于維修，電機、傳動機構(gòu)全部藏入手內(nèi)，結(jié)構(gòu)簡單、控制容易、 集成度高；整個裝置外觀、尺寸和動作模仿人手，具有對不同形狀、尺寸的物體自動包絡(luò)抓 取的功能，適合安裝在擬人機器人上使用。


圖1是本發(fā)明的一種交叉腱繩欠驅(qū)動模塊化擬人機器人手裝置的實施例正面外觀圖，此 時拇指已擺動到手掌側(cè)面。圖2是本實施例交叉腱繩欠驅(qū)動模塊化擬人機器人手裝置的側(cè)面外觀圖，此時拇指已擺 動到手掌的正對面。圖3是本實施例交叉腱繩欠驅(qū)動模塊化擬人機器人手裝置的俯視外觀圖，此時拇指已擺 動到手掌的正對面。(虛線部分表示轉(zhuǎn)到手掌側(cè)面的拇指。)圖4是本實施例交叉腱繩欠驅(qū)動模塊化擬人機器人手裝置的正面局部剖視圖，此時拇指 已擺動到與手掌側(cè)面。圖5是本實施例的拇指的正面外觀圖，未完整畫出拇指基座。圖6是本實施例的拇指的側(cè)面外觀圖，未完整畫出拇指基座。圖7是本實施例的拇指正面剖視圖，未完整畫出拇指基座。圖8是本實施例的拇指側(cè)面剖視圖，未完整畫出拇指基座。圖9是本實施例的拇指簧件、拇指遠關(guān)節(jié)軸、拇指末端指段和拇指中部指段之間的相對 位置和連接示意。圖IO是本實施例的中指的正面外觀圖。 圖11是本實施例的中指的側(cè)面外觀圖。 圖12是本實施例的中指的正面剖視圖。 圖13是本實施例的中指的側(cè)面剖視圖。圖14是本實施例的中指第一簧件、中指中關(guān)節(jié)軸、中指第一中部指段和中指第二中部指 段之間的相對位置和連接示意。圖15是本實施例的中指第二簧件、中指遠關(guān)節(jié)軸、中指第二中部指段和中指末端指段之 間的相對位置和連接示意。圖16是本實施例的中指主動繩輪、中指第一腱繩、中指第二腱繩、中指第一過渡繩輪、 中指近關(guān)節(jié)軸、中指第一過渡軸、中指第一端塊、中指第二端塊、中指第三端塊、中指第四 端塊的位置示意。圖n是本實施例的中指第二過渡繩輪、中指第三腱繩、中指第四腱繩、中指從動繩輪、 中指第二過渡軸、中指遠關(guān)節(jié)軸、中指第五端塊、中指第六端塊、中指第七端塊、中指第八 端塊的位置示意。圖18、圖19、圖20、圖24是拇指在抓取物體過程中的幾個關(guān)鍵位置的示意圖。圖21、圖22、圖23是拇指在抓取物體過程中的幾個關(guān)鍵位置的側(cè)面剖視示意圖，也分 別對應(yīng)于圖18、圖19、圖20。圖25、圖26、圖27、圖28、圖29、圖30、圖31是中指在抓取物體過程中的幾個關(guān)鍵 位置的側(cè)面示意圖。在圖1至圖31中l(wèi)一手掌，2 —拇指，3 —食指4一中指，5 —無名指，6 —小指ll一手掌電機，12—手掌關(guān)節(jié)軸，13--手掌第一齒輪，14 —手掌扭簧，15 —減速器，16--手掌第二齒輪，17—手掌骨架，21—基座，22—電機，23 —近關(guān)節(jié)軸，24—中部指段，25 —遠關(guān)節(jié)軸，26—末端指段，27 —主動齒輪，281—第一腱繩，282--第二腱繩，29 —從動繩輪，210—簧件，211—第一齒輪，212--第二齒輪，221—減速器，231 —第一銷釘，232--第二銷釘，233 —第三銷釘，241 —第一端塊，242—第二端塊，243 --第三端塊，244—第四端塊，251 —過渡齒輪，252—主動繩輪，253--過渡軸。41一基座，42—電機，43 —近關(guān)節(jié)軸，44一第一中部指段，45 —中關(guān)節(jié)軸，46 —第二中部指47 —遠關(guān)節(jié)軸，48—末端指段，49一主動繩輪，4101—第一腱繩，4102—第二腱繩411一中關(guān)節(jié)齒輪，412 —第一簧件，4141一第三腱繩，4142 —第四腱繩，415--從動繩輪，416—第二簧件，417 —減速器，418—第一齒輪，419--第二齒輪，421—第一銷釘，422—第二銷釘，423 —第三銷釘，424—第四銷釘，425--第五銷釘，432--第一過渡軸，435--第一過渡齒輪，436--第一過渡繩輪，437--第二過渡軸，439--第二過渡齒輪，440.-第二過渡繩輪，451--第一端塊，452--第二端塊，453-一第三端塊，454--第四端塊，461--第五端塊，462--第六端塊，463.-第七端塊，464--第八端塊。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖及實施例進一步詳細說明本發(fā)明具體結(jié)構(gòu)、工作原理的內(nèi)容。本發(fā)明設(shè)計的一種交叉腱繩欠驅(qū)動模塊化擬人機器人手裝置實施例如圖1、圖2、圖3、 圖4所示，包括手掌l、拇指2、食指3、中指4、無名指5、小指6;所說的拇指2，如圖5、圖6、圖7、圖8、圖9所示(未完整畫出拇指基座)，包括拇指 基座21、拇指電機22、拇指減速器221、拇指第一齒輪211、拇指第二齒輪212、拇指近關(guān) 節(jié)軸23、拇指中部指段24、拇指遠關(guān)節(jié)軸25和拇指末端指段26;所說的拇指電機22和拇 指減速器221與拇指基座21固接，拇指電機22的輸出軸與拇指減速器221的輸入軸相連， 拇指減速器221的輸出軸與拇指第一齒輪211固接，拇指第一齒輪211與拇指第二齒輪212 嚙合，拇指第二齒輪212套固在拇指近關(guān)節(jié)軸23上，所說的拇指近關(guān)節(jié)軸23套設(shè)在拇指基 座21中，所說的拇指遠關(guān)節(jié)軸25套設(shè)在拇指中部指段24中，所說的拇指末端指段26套固 在拇指遠關(guān)節(jié)軸25上；所說的中指4，如圖10、圖11、圖12、圖13、圖14、圖15、圖16、圖17所示，包括 中指基座41、中指電機42、中指減速器417、中指第一齒輪418、中指第二齒輪419、中指 近關(guān)節(jié)軸43、中指第一中部指段44、中指第二中部指段46、中指中關(guān)節(jié)軸45、中指遠關(guān)節(jié) 軸47和中指末端指段48;所說的中指電機42和中指減速器417與中指基座41固接，中指 電機42的輸出軸與中指減速器417的輸入軸相連，中指減速器417的輸出軸與中指第一齒輪 418固接，中指第一齒輪418與中指第二齒輪419嚙合，中指第二齒輪419與中指近關(guān)節(jié)軸 43固接，中指近關(guān)節(jié)軸43套設(shè)在中指基座41中，所說的中指中關(guān)節(jié)軸45套設(shè)在中指第一 中部指段44中，所說的中指遠關(guān)節(jié)軸47套設(shè)在中指第二中部指段46，所說的中指末端指段 48套固在遠關(guān)節(jié)軸47上；所說的食指3、無名指5、小指6與中指4結(jié)構(gòu)相同，所不同的只是尺寸大小不同；所說 的手掌1包括手掌骨架17、手掌電機ll、手掌減速器15、手掌第一齒輪13、手掌第二齒輪 16、手掌關(guān)節(jié)軸12;所說的手掌電機11和手掌減速器15與手掌骨架17固接，手掌電機ll 的輸出軸與手掌減速器15的輸入軸相連，手掌減速器15的輸出軸與手掌第一齒輪13固接， 手掌第一齒輪13與手掌第二齒輪16嚙合，手掌第二齒輪16套固在手掌關(guān)節(jié)軸12上，手掌 關(guān)節(jié)軸12套設(shè)在手掌骨架17中，拇指基座21套固在手掌關(guān)節(jié)軸12上；所說的中指4通過中指基座41與手掌骨架17固接，所說的食指3、無名指5、小指6分別與手掌骨架17固接，連接方式分別同中指4一致；所說的食指3、中指4、無名指5、小 指6、拇指2和手掌1之間的相對位置模仿人手各手指和手掌的相對位置；本實施例中，拇指2包括拇指主動齒輪27、拇指過渡齒輪251、拇指主動繩輪252、拇指 過渡軸253、拇指第一腱繩281、拇指第二腱繩282、拇指從動繩輪29和拇指簧件210;所說 的拇指中部指段24套接在拇指近關(guān)節(jié)軸23上；所說的拇指主動齒輪27通過拇指第一銷釘 231套固在拇指近關(guān)節(jié)軸23上，所說的拇指過渡軸253套設(shè)在拇指中部指段24中，所說的 拇指過渡齒輪251通過拇指第二銷釘232套固在拇指過渡軸253上并與拇指主動齒輪27嚙合， 所說的拇指主動繩輪252套固在拇指過渡軸253上，所說的拇指從動繩輪29通過拇指第三銷 釘233套固在拇指遠關(guān)節(jié)軸25上，所說的拇指第一腱繩281纏繞在拇指主動繩輪252和拇指 從動繩輪29上并成"Z"字形，拇指第一腱繩281的兩端分別與拇指主動繩輪252、拇指從 動繩輪29固接，所說的拇指第二腱繩282纏繞在拇指主動繩輪252和拇指從動繩輪29上并 成"S"字形，拇指第二腱繩282的兩端分別與拇指主動繩輪252、拇指從動繩輪29固接， 拇指第一腱繩281和拇指第二腱繩282交叉成"8"字形，所說的拇指簧件210的兩端分別 連接拇指中部指段24和拇指末端指段26,拇指簧件210的一端插入拇指中部指段24中，另 一端插入拇指末端指段26中，如圖9所示；本實施例中，中指4包括中指主動繩輪49、中指中關(guān)節(jié)齒輪411、中指第一過渡齒輪435、 中指第二過渡齒輪439、中指第一過渡繩輪436、中指第二過渡繩輪440、中指第一腱繩4101、 中指第二腱繩4102、中指第三腱繩4141、中指第四腱繩4142、中指從動繩輪415、中指第一 簧件412、中指第二簧件416、中指第一過渡軸432和中指第二過渡軸437;中指第一中部指 段44套接在中指近關(guān)節(jié)軸43上，中指第二中部指段46套接在中指中關(guān)節(jié)軸45上；所說的 中指第一過渡軸432套設(shè)在中指第一中部指段44中，所說的中指第二過渡軸437套設(shè)在中指 第二中部指段46中；所說的中指主動繩輪49套固在中指近關(guān)節(jié)軸43上，所說的中指中關(guān)節(jié) 齒輪411套接在中指中關(guān)節(jié)軸45上；所說的中指第一過渡齒輪435套固在中指第一過渡軸 432上并與中指中關(guān)節(jié)齒輪411嚙合，所說的中指第二過渡齒輪439套固在中指第二過渡軸 437上并與中指中關(guān)節(jié)齒輪411嚙合；所說的中指第一過渡繩輪436套固在中指第一過渡軸 432上，所說的中指第二過渡繩輪440套固在中指第二過渡軸437上，所說的中指第一腱繩 4101纏繞在中指主動繩輪49和中指第一過渡繩輪436上并成"Z"字形，中指第一腱繩4101 的兩端分別與中指主動繩輪49、中指第一過渡繩輪436固接，所說的中指第二腱繩4102纏 繞在中指主動繩輪49和中指第一過渡繩輪436上并成"S"字形，中指第二腱繩4102的兩端分 別與中指主動繩輪49、中指第一過渡繩輪436固接，中指第一腱繩4101和中指第二腱繩4102 交叉成"8"字形，如圖16所示；所說的中指第三腱繩4141纏繞在中指第二過渡繩輪440和 中指從動繩輪415上并成"Z"字形，中指第三腱繩4141的兩端分別與中指第二過渡繩輪440、 中指從動繩輪415固接，所說的中指第四腱繩4142纏繞在中指第二過渡繩輪440和中指從動 繩輪415上并成"S"字形，中指第四腱繩4142的兩端分別與中指第二過渡繩輪440、中指從 動繩輪415固接，中指第三腱繩4141和中指第四腱繩4142交叉成"8"字形，如圖17所示；中指從動繩輪415套固在中指遠關(guān)節(jié)軸47上；中指第一簧件412的兩端分別連接中指第一中 部指段44和中指第二中部指段46，中指第一簧件412的一端插入中指第一中部指段44中， 另一端插入中指第二中部指段46中，如圖14所示；中指第二簧件416的兩端分別連接中指 第二中部指段46和中指末端指段48，中指第二簧件416的一端插入中指第二中部指段46中， 另一端插入中指末端指段48中，如圖15所示；本實施例中，所說的拇指第一腱繩281兩端分別固接有拇指第一端塊241、拇指第二端 塊242，所說的拇指第二腱繩282兩端分別固接有拇指第三端塊243、拇指第四端塊244;所 說的拇指第一端塊241鑲嵌固定在拇指主動繩輪252的槽內(nèi)，所說的拇指第二端塊242鑲嵌 固定在拇指從動繩輪29的槽內(nèi)；所說的拇指第三端塊243鑲嵌固定在拇指主動繩輪252的槽 內(nèi)，所說的拇指第四端塊244鑲嵌固定在拇指從動繩輪29的槽內(nèi)。所說的中指第一腱繩4101兩端分別固接有中指第一端塊451、中指第二端塊452，所說 的中指第二腱繩4102兩端分別固接有中指第三端塊453、中指第四端塊454;所說的中指第 一端塊451鑲嵌固定在中指主動繩輪49的槽內(nèi)，所說的中指第二端塊452鑲嵌固定在中指第 一過渡繩輪436的槽內(nèi)；所說的中指第三端塊453鑲嵌固定在中指主動繩輪49的槽內(nèi)，所說 的中指第四端塊454鑲嵌固定在中指第一過渡繩輪436的槽內(nèi)；所說的中指第三腱繩4141兩 端分別固接有中指第五端塊461、中指第六端塊462，所說的中指第四腱繩4142兩端分別固 接有中指第七端塊463、中指第八端塊464;所說的中指第五端塊461鑲嵌固定在中指第二過 渡繩輪440的槽內(nèi)，所說的中指第六端塊462鑲嵌固定在中指從動繩輪415的槽內(nèi)；所說的 中指第七端塊463鑲嵌固定在中指第二過渡繩輪440的槽內(nèi)，所說的中指第八端塊464鑲嵌 固定在中指從動繩輪415的槽內(nèi)。本發(fā)明所述的交叉腱繩欠驅(qū)動模塊化擬人機器人手裝置，所說的拇指簧件210、中指第一 簧件412、中指第二簧件416采用扭簧、拉簧、壓簧、片簧、板簧、發(fā)條、皮筋或彈性繩。本實施例中，所說的拇指簧件210、中指第一簧件412、中指第二簧件416采用扭簧。本實施例中，所說的食指3、中指4、無名指5、小指6的第二簧件的彈力限制作用分別 強于該手指的第一簧件的彈力限制作用。本實施例中，本實施例中，所說的拇指第一腱繩81、拇指第二腱繩82、中指第一腱繩 4101、中指第二腱繩4102、中指第三腱繩4141和中指第四腱繩4142均采用鋼絲。本實施例還包括手掌扭簧14，所說的手掌扭簧14的一端連接手掌關(guān)節(jié)軸12，另一端連 接手掌骨架17。本實施例的拇指抓取物體過程中幾個關(guān)鍵位置的外觀示意如圖18、圖19、圖20、圖24 所示。本實施例的拇指抓取物體過程中幾個關(guān)鍵位置的剖視示意如圖21、圖22、圖23所示。 本實施例的中指抓取物體過程中幾個關(guān)鍵位置的剖視示意如圖25、圖26、圖27、圖28、圖 29、圖30、圖31所示。下面結(jié)合附圖，介紹該裝置的工作原理。a、手掌關(guān)節(jié)軸12轉(zhuǎn)動的工作原理為手掌電機ll轉(zhuǎn)動，帶動手掌減速器15轉(zhuǎn)動，手掌第一齒輪13轉(zhuǎn)動，使手掌第二齒輪16轉(zhuǎn)動，使手掌關(guān)節(jié)軸12轉(zhuǎn)動，于是帶動拇指2整體繞著手掌關(guān)節(jié)軸12的軸線轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)了 拇指2在手掌1側(cè)面和正對面的來回側(cè)向擺動。當(dāng)需要抓取物體時，先將拇指2擺動到手掌 l正對面，如圖l、 3、 4所示。不需要抓取物體時，將拇指2擺動到手掌1側(cè)面，如圖2及 圖3的虛線所示拇指位置所示。b、 拇指2工作原理為拇指2的初始位置如圖18、圖21所示，此時拇指中部指段24和拇指末端指段26與拇指 基座21呈一直線，即相當(dāng)于人的手指伸直的狀態(tài)。當(dāng)本實施例抓取物體時，拇指電機22的 輸出軸轉(zhuǎn)動，通過拇指第一齒輪211帶動固接有拇指第二齒輪212的拇指近關(guān)節(jié)軸23轉(zhuǎn)動， 使拇指主動齒輪27轉(zhuǎn)動。由于拇指簧件210的約束作用，拇指中部指段24與拇指末端指段 26仿佛固接在一起，因此拇指主動齒輪27的轉(zhuǎn)動將通過拇指過渡齒輪251 、拇指過渡軸253、 拇指主動繩輪252、拇指第一腱繩281和拇指從動繩輪29等的傳動，優(yōu)先使得拇指中部指段 24和拇指末端指段26 —起繞著拇指近關(guān)節(jié)軸23轉(zhuǎn)動，此過程直到拇指中部指段24碰到物 體，如圖19、圖22所示。當(dāng)拇指中部指段24碰到物體被阻擋而無法繼續(xù)旋轉(zhuǎn)時，此時拇指主動齒輪27的轉(zhuǎn)動， 將帶動拇指過渡齒輪251的轉(zhuǎn)動，拇指過渡軸253和拇指主動繩輪252轉(zhuǎn)動，通過拇指第一 腱繩281的拉動，使拇指從動繩輪29轉(zhuǎn)動，拇指從動繩輪29的轉(zhuǎn)動方向與拇指主動齒輪27 的轉(zhuǎn)動方向相同，使得拇指遠關(guān)節(jié)軸25轉(zhuǎn)動，從而使拇指末端指段26克服拇指簧件210的 彈力而轉(zhuǎn)動，同時拇指簧件210變形量增大。此過程直到拇指末端指段26也碰到物體，如圖 20、圖23所示。至此，拇指2抓緊了物體。即使物體形狀大小不同，拇指2也能順利包絡(luò)物體。如果拇指中部指段24和拇指末端指 段26同時旋轉(zhuǎn)時，拇指末端指段26優(yōu)先于拇指中部指段24接觸到物體表面，由于拇指末端 指段26受到拇指中部指段24的阻擋而難以反轉(zhuǎn)，因此拇指2將不再運動而牢牢用拇指末端 指段26抓緊物體，如圖24所示。當(dāng)放開物體時，拇指電機22反向轉(zhuǎn)動，帶動拇指近關(guān)節(jié)軸23反轉(zhuǎn)，帶動拇指主動齒輪 27反轉(zhuǎn)，使拇指過渡齒輪251反轉(zhuǎn)，使拇指過渡軸253和拇指主動繩輪252反轉(zhuǎn)，從而通過 拇指第二腱繩282拉動拇指從動繩輪29反向轉(zhuǎn)動，此時拇指簧件210的變形量逐漸減小，拇 指末端指段26繞拇指遠關(guān)節(jié)軸25的軸線反轉(zhuǎn)而離開物體表面，直到拇指末端指段26已到達 相對于拇指中部指段24的伸直狀態(tài)，如圖19、圖22所示。由于拇指末端指段26被拇指中 部指段24阻擋而不能再繼續(xù)反轉(zhuǎn)，此時拇指電機22繼續(xù)反向轉(zhuǎn)動，將帶動整個拇指中部指 段24、拇指遠關(guān)節(jié)軸25、拇指從動繩輪29和拇指末端指段26 —起繞著拇指近關(guān)節(jié)軸23的 軸線反向轉(zhuǎn)動，拇指中部指段24離開物體表面，直到恢復(fù)到初始拇指22伸直的位置，如圖 18、圖21所示。拇指2利用齒輪和交叉腱繩傳動機構(gòu)、套接活動的中部指段及簧件所具有的解耦作用綜 合實現(xiàn)了雙關(guān)節(jié)欠驅(qū)動手指彎曲抓取物體的特殊效果。c、 食指3、中指4、無名指5和小指6的結(jié)構(gòu)和工作原理相同，所不同的僅是尺寸大小的不同，結(jié)合圖25、圖26、圖27、圖28、圖29、圖30、圖31，以中指4為例介紹其工作 原理如下中指4的初始狀態(tài)如圖25所示，類似人的手指伸直狀態(tài)。當(dāng)中指4抓取物體時，中指電機42轉(zhuǎn)動，帶動中指減速器417轉(zhuǎn)動，通過中指第一齒輪 418帶動與之嚙合的中指第二齒輪419轉(zhuǎn)動，與中指第二齒輪固接的中指近關(guān)節(jié)軸43轉(zhuǎn)動， 帶動與其固接的中指主動繩輪49轉(zhuǎn)動。由于中指第一簧件412、中指第二簧件416的共同限 制作用，中指第一中部指段44、中指第二中部指段46和中指末端指段48仿佛一個"剛體"， 因此中指主動繩輪49的轉(zhuǎn)動將通過中指第二腱繩4102拉動中指第一中部指段44、中指第二 中部指段46和中指末端指段48作為一個整體繞中指近關(guān)節(jié)軸43的軸線轉(zhuǎn)動。此時會遇到三 種情況(a) 中指末端指段48碰到物體，如圖31所示，中指4抓取結(jié)束。(b) 中指第二中部指段46碰到物體被阻擋不能在轉(zhuǎn)動，見圖29，此時中指主動繩輪49 繼續(xù)轉(zhuǎn)動，依次通過中指第二腱繩4102、中指第一過渡繩輪436、中指第一過渡軸432、中 指第一過渡齒輪435、中指中關(guān)節(jié)齒輪411、中指第二過渡齒輪439、中指第二過渡軸437、 中指第二過渡繩輪440、中指第三腱繩4141、中指從動繩輪415、中指遠關(guān)節(jié)軸47的傳動， 將拉動中指末端指段48克服中指第二簧件416的變形彈力繞中指遠關(guān)節(jié)軸47軸線轉(zhuǎn)動，此 時中指第二簧件416發(fā)生變形，直到中指末端指段48接觸到物體，見圖30，中指44抓取結(jié) 束。(c) 中指第一中部指段44碰到物體，如圖26所示，由于中指第二簧件416的彈力限制作 用強于中指第一簧件412的彈力限制作用，此時中指主動繩輪49繼續(xù)轉(zhuǎn)動，依次通過中指第 二腱繩4102、中指第一過渡繩輪436、中指第一過渡軸432、中指第一過渡齒輪435、中指中 關(guān)節(jié)齒輪411、中指第二過渡齒輪439、中指第二過渡軸437的傳動，拉動中指第二中部指段 46、中指末端指段48作為一個整體克服中指第一簧件412的變形彈力繞中指中關(guān)節(jié)軸45的 軸線轉(zhuǎn)動。若中指末端指段48碰到物體，則抓取結(jié)束；否則若中指第二中部指段46碰到物 體，如圖27所示。此時中指主動繩輪49繼續(xù)轉(zhuǎn)動，依次通過中指第二腱繩4102、中指第一 過渡繩輪436、中指第一過渡軸432、中指第一過渡齒輪435、中指中關(guān)節(jié)齒輪411、中指第 二過渡齒輪439、中指第二過渡軸437、中指第二過渡繩輪440、中指第三腱繩4141、中指從 動繩輪415、中指遠關(guān)節(jié)軸47的傳動，將拉動中指末端指段48克服中指第二簧件416的變 形彈力繞中指遠關(guān)節(jié)軸47的軸線轉(zhuǎn)動，此時中指第二簧件416發(fā)生變形，直到中指末端指段 48接觸到物體，如圖28所示，中指4抓取結(jié)束。當(dāng)放開物體時，中指電機42反轉(zhuǎn)，帶動中指減速器417反轉(zhuǎn)，中指第一齒輪418反轉(zhuǎn)， 帶動中指第二齒輪419、中指近關(guān)節(jié)軸43和中指主動繩輪49反轉(zhuǎn)。依次通過中指第一腱繩 4101、中指第一過渡繩輪436、中指第一過渡軸432、中指第一過渡齒輪435、中指中關(guān)節(jié)齒 輪411、中指第二過渡齒輪439、中指第二過渡軸437、中指第二過渡繩輪440、中指第四腱 繩4142、中指從動繩輪415、中指遠關(guān)節(jié)軸47的傳動，拉動中指末端指段48反轉(zhuǎn)，同時中指第二簧件416的變形隨之逐漸減小，此時中指末端指段48已經(jīng)反轉(zhuǎn)到其相對于中指第二中 部指段46的初始伸直位置，如圖27所示。由于在中指第二中部指段46的后背上方有凸臺， 此凸臺將限制中指末端指段48反轉(zhuǎn)時超過手指伸直的位置，起到一個限位作用，因此中指末 端指段48受到中指第二中部指段46的阻擋不能再反向轉(zhuǎn)動。此時中指主動繩輪49繼續(xù)反轉(zhuǎn)， 依次通過中指第一腱繩4101、中指第一過渡繩輪436、中指第一過渡軸432、中指第一過渡 齒輪435、中指中關(guān)節(jié)齒輪411、中指第二過渡齒輪439、中指第二過渡軸437的傳動，將拉 動已經(jīng)伸直的中指第二中部指段46和中指末端指段48作為一個整體一起繞中指中關(guān)節(jié)軸45 的軸線反轉(zhuǎn)，同時中指第一簧件412的變形隨之逐漸減小，此時中指第二中部指段46已經(jīng)反 向轉(zhuǎn)動到其相對于中指第一中部指段44的初始伸直位置，如圖26所示。由于在中指第一中 部指段44的后背上方有凸臺，此凸臺將限制中指第二中部指段46反轉(zhuǎn)時超過中指4伸直的 位置，起到一個限位作用，因此中指第二中部指段46受到中指第一中部指段44的阻擋不能 再反向轉(zhuǎn)動。此時中指主動繩輪49繼續(xù)反轉(zhuǎn)，依次通過中指第一腱繩4101、中指第一過渡 繩輪436、中指第一過渡軸432的傳動，將拉動已經(jīng)伸直的中指第一中部指段44、中指第二 中部指段46、中指末端指段48作為一個整體一起繞中指近關(guān)節(jié)軸43的軸線反向轉(zhuǎn)動，直到 裝置完全恢復(fù)到最開始的伸直位置，如圖25所示。本發(fā)明利用所設(shè)計的交叉腱繩和齒輪傳動機構(gòu)、套接活動的兩個中部指段及兩個簧件所 具有的解耦作用綜合實現(xiàn)了三關(guān)節(jié)欠驅(qū)動手指彎曲抓取物體的特殊效果。食指3、無名指5和小指6的抓取原理與中指4完全相同，不再贅述。
權(quán)利要求
1、一種交叉腱繩欠驅(qū)動模塊化擬人機器人手裝置，包括拇指、食指、中指、無名指、小指和手掌；所說的拇指(2)包括拇指基座(21)、拇指電機(22)、拇指減速器(221)、拇指第一齒輪(211)、拇指第二齒輪(212)、拇指近關(guān)節(jié)軸(23)、拇指中部指段(24)、拇指遠關(guān)節(jié)軸(25)和拇指末端指段(26)；所說的拇指電機(22)和拇指減速器(221)與拇指基座(21)固接，拇指電機(22)的輸出軸與拇指減速器(221)的輸入軸相連，拇指減速器(221)的輸出軸與拇指第一齒輪(211)固接，拇指第一齒輪(211)與拇指第二齒輪(212)嚙合，拇指第二齒輪(212)套固在拇指近關(guān)節(jié)軸(23)上，所說的拇指近關(guān)節(jié)軸(23)套設(shè)在拇指基座(21)中，所說的拇指遠關(guān)節(jié)軸(25)套設(shè)在拇指中部指段(24)中，所說的拇指末端指段(26)套固在拇指遠關(guān)節(jié)軸(25)上；所說的中指(4)包括中指基座(41)、中指電機(42)、中指減速器(417)、中指第一齒輪(418)、中指第二齒輪(419)、中指近關(guān)節(jié)軸(43)、中指第一中部指段(44)、中指第二中部指段(46)、中指中關(guān)節(jié)軸(45)、中指遠關(guān)節(jié)軸(47)和中指末端指段(48)；所說的中指電機(42)和中指減速器(417)與中指基座(41)固接，中指電機(42)的輸出軸與中指減速器(417)的輸入軸相連，中指減速器(417)的輸出軸與中指第一齒輪(418)固接，中指第一齒輪(418)與中指第二齒輪(419)嚙合，中指第二齒輪(419)與中指近關(guān)節(jié)軸(43)固接，中指近關(guān)節(jié)軸(43)套設(shè)在中指基座(41)中，所說的中指中關(guān)節(jié)軸(45)套設(shè)在中指第一中部指段(44)中，所說的中指遠關(guān)節(jié)軸(47)套設(shè)在中指第二中部指段(46)，所說的中指末端指段(48)套固在遠關(guān)節(jié)軸(47)上；所說的食指(3)、無名指(5)、小指(6)與中指(4)結(jié)構(gòu)相同；所說的手掌(1)包括手掌骨架(17)、手掌電機(11)、手掌減速器(15)、手掌第一齒輪(13)、手掌第二齒輪(16)、手掌關(guān)節(jié)軸(12)；所說的手掌電機(11)和手掌減速器(15)與手掌骨架(17)固接，手掌電機(11)的輸出軸與手掌減速器(15)的輸入軸相連，手掌減速器(15)的輸出軸與手掌第一齒輪(13)固接，手掌第一齒輪(13)與手掌第二齒輪(16)嚙合，手掌第二齒輪(16)套固在手掌關(guān)節(jié)軸(12)上，手掌關(guān)節(jié)軸(12)套設(shè)在手掌骨架(17)中，拇指基座(21)套固在手掌關(guān)節(jié)軸(12)上；所說的中指(4)通過中指基座(41)與手掌骨架(17)固接，所說的食指(3)、無名指(5)、小指(6)分別與手掌骨架(17)固接，連接方式分別同中指(4)一致；所說的食指(3)、中指(4)、無名指(5)、小指(6)、拇指(2)和手掌(1)之間的相對位置模仿人手各手指和手掌的相對位置；其特征在于a、拇指(2)包括拇指主動齒輪(27)、拇指過渡齒輪(251)、拇指主動繩輪(252)、拇指過渡軸(253)、拇指第一腱繩(281)、拇指第二腱繩(282)、拇指從動繩輪(29)和拇指簧件(210)；所說的拇指中部指段(24)套接在拇指近關(guān)節(jié)軸(23)上；所說的拇指主動齒輪(27)通過拇指第一銷釘(231)套固在拇指近關(guān)節(jié)軸(23)上，所說的拇指過渡軸(253)套設(shè)在拇指中部指段(24)中，所說的拇指過渡齒輪(251)通過拇指第二銷釘(232)套固在拇指過渡軸(253)上并與拇指主動齒輪(27)嚙合，所說的拇指主動繩輪(252)套固在拇指過渡軸(253)上，所說的拇指從動繩輪(29)通過拇指第三銷釘(233)套固在拇指遠關(guān)節(jié)軸(25)上，所說的拇指第一腱繩(281)纏繞在拇指主動繩輪(252)和拇指從動繩輪(29)上并成“Z”字形，拇指第一腱繩(281)的兩端分別與拇指主動繩輪(252)、拇指從動繩輪(29)固接，所說的拇指第二腱繩(282)纏繞在拇指主動繩輪(252)和拇指從動繩輪(29)上并成“S”字形，拇指第二腱繩(282)的兩端分別與拇指主動繩輪(252)、拇指從動繩輪(29)固接，拇指第一腱繩(281)和拇指第二腱繩(282)交叉成“8”字形，所說的拇指簧件(210)的兩端分別連接拇指中部指段(24)和拇指末端指段(26)；b、中指(4)包括主動繩輪(49)、中關(guān)節(jié)齒輪(411)、第一過渡齒輪(435)、第二過渡齒輪(439)、第一過渡繩輪(436)、第二過渡繩輪(440)、第一腱繩(4101)、第二腱繩(4102)、第三腱繩(4141)、第四腱繩(4142)、從動繩輪(415)、第一簧件(412)、第二簧件(416)、第一過渡軸(432)和第二過渡軸(437)；中指第一中部指段(44)套接在中指近關(guān)節(jié)軸(43)上，中指第二中部指段(46)套接在中指中關(guān)節(jié)軸(45)上；所說的中指第一過渡軸(432)套設(shè)在中指第一中部指段(44)中，所說的中指第二過渡軸(437)套設(shè)在中指第二中部指段(46)中；所說的中指主動繩輪(49)套固在中指近關(guān)節(jié)軸(43)上，所說的中指中關(guān)節(jié)齒輪(411)套接在中指中關(guān)節(jié)軸(45)上；所說的中指第一過渡齒輪(435)套固在中指第一過渡軸(432)上并與中指中關(guān)節(jié)齒輪(411)嚙合，所說的中指第二過渡齒輪(439)套固在中指第二過渡軸(437)上并與中指中關(guān)節(jié)齒輪(411)嚙合；所說的中指第一過渡繩輪(436)套固在中指第一過渡軸(432)上，所說的中指第二過渡繩輪(440)套固在中指第二過渡軸(437)上，所說的中指第一腱繩(4101)纏繞在中指主動繩輪(49)和中指第一過渡繩輪(436)上并成“Z”字形，中指第一腱繩(4101)的兩端分別與中指主動繩輪(49)、中指第一過渡繩輪(436)固接，所說的中指第二腱繩(4102)纏繞在中指主動繩輪(49)和中指第一過渡繩輪(436)上并成“S”字形，中指第二腱繩(4102)的兩端分別與中指主動繩輪(49)、中指第一過渡繩輪(436)固接，中指第一腱繩(4101)和中指第二腱繩(4102)交叉成“8”字形；所說的中指第三腱繩(4141)纏繞在中指第二過渡繩輪(440)和中指從動繩輪(415)上并成“Z”字形，中指第三腱繩(4141)的兩端分別與中指第二過渡繩輪(440)、中指從動繩輪(415)固接，所說的中指第四腱繩(4142)纏繞在中指第二過渡繩輪(440)和中指從動繩輪(415)上并成“S”字形，中指第四腱繩(4142)的兩端分別與中指第二過渡繩輪(440)、中指從動繩輪(415)固接，中指第三腱繩(4141)和中指第四腱繩(4142)交叉成“8”字形；中指從動繩輪(415)套固在中指遠關(guān)節(jié)軸(47)上；中指第一簧件(412)的兩端分別連接中指第一中部指段(44)和中指第二中部指段(46)，中指第二簧件(416)的兩端分別連接中指第二中部指段(46)和中指末端指段(48)。
2、如權(quán)利要求1所述的交叉腱繩欠驅(qū)動模塊化擬人機器人手裝置，其特征在于所說的 拇指第一腱繩(281)兩端分別固接有拇指第一端塊(241)、拇指第二端塊(242)，所說的拇指第二 腱繩(282)兩端分別固接有拇指第三端塊(243)、拇指第四端塊(244);所說的拇指第一端塊鑲嵌 固定在拇指主動繩輪的槽內(nèi)，所說的拇指第二端塊鑲嵌固定在拇指從動繩輪的槽內(nèi)；所說的 拇指第三端塊鑲嵌固定在拇指主動繩輪的槽內(nèi)，所說的拇指第四端塊鑲嵌固定在拇指從動繩 輪的槽內(nèi)；所說的中指第一腱繩(4101)兩端分別固接有中指第一端塊(451)、中指第二端塊(452)，所說的中指第二腱繩(4102)兩端分別固接有中指第三端塊(453)、中指第四端塊(454);所說的中 指第一端塊鑲嵌固定在中指主動繩輪的槽內(nèi)，所說的中指第二端塊鑲嵌固定在中指第一過渡 繩輪的槽內(nèi)；所說的中指第三端塊鑲嵌固定在中指主動繩輪的槽內(nèi)，所說的中指第四端塊鑲 嵌固定在中指第一過渡繩輪的槽內(nèi)；所說的中指第三腱繩(4141)兩端分別固接有中指第五端 塊(461)、中指第六端塊(462)，所說的中指第四腱繩(4142)兩端分別固接有中指第七端塊(463)、 中指第八端塊(464);所說的中指第五端塊鑲嵌固定在中指第二過渡繩輪的槽內(nèi)，所說的中指 第六端塊鑲嵌固定在中指從動繩輪的槽內(nèi)；所說的中指第七端塊鑲嵌固定在中指第二過渡繩 輪的槽內(nèi)，所說的中指第八端塊鑲嵌固定在中指從動繩輪的槽內(nèi)。
3、 如權(quán)利要求1所述的交叉腱繩欠驅(qū)動模塊化擬人機器人手裝置，其特征在于所說的 拇指簧件(210)、中指第一簧件(412)、中指第二簧件(416)采用扭簧、拉簧、壓簧、片簧、板簧、 發(fā)條、皮筋或彈性繩。
4、 如權(quán)利要求1或3所述的交叉腱繩欠驅(qū)動模塊化擬人機器人手裝置，其特征在于所 說的食指、中指、無名指、小指的第二簧件的彈力限制作用分別強于該手指的第一簧件的彈 力限制作用。
5、 如權(quán)利要求1所述的交叉腱繩欠驅(qū)動模塊化擬人機器人手裝置，其特征在于所說的 拇指第一腱繩(281)、拇指第二腱繩(282)、中指第一腱繩(4101)、中指第二腱繩(4102)、中指 第三腱繩(4141)和中指第四腱繩(4142)均采用鋼絲。
全文摘要
交叉腱繩欠驅(qū)動模塊化擬人機器人手裝置，屬于擬人機器人技術(shù)領(lǐng)域，類似人手，食指、中指、無名指和小指結(jié)構(gòu)完全相同，各采用1個電機驅(qū)動3個關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動；手掌采用1個電機驅(qū)動拇指根部的側(cè)擺轉(zhuǎn)動，拇指采用1個電機驅(qū)動2個關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動。該裝置具有5個獨立控制的手指、15個關(guān)節(jié)自由度，包括6個主動關(guān)節(jié)和9個欠驅(qū)動關(guān)節(jié)；各手指的欠驅(qū)動關(guān)節(jié)均采用結(jié)構(gòu)相同或近似的交叉腱繩和齒輪傳動機構(gòu)、套接的中部指段和具有多關(guān)節(jié)解耦作用的簧件，既降低了成本也便于維修，電機、傳動機構(gòu)藏入手內(nèi)，結(jié)構(gòu)簡單、控制容易、集成度高；整個裝置外觀、尺寸和動作模仿人手，具有對不同形狀、尺寸的物體自動包絡(luò)抓取的功能。
文檔編號B25J15/00GK101214660SQ20081005639
公開日2008年7月9日 申請日期2008年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月18日
發(fā)明者遠 姚, 安 常, 張文增, 東 都, 強 陳 申請人:清華大學(xué)