本發(fā)明涉及一種機(jī)器人末端執(zhí)行器，更具體地說(shuō)，涉及一種氣壓驅(qū)動(dòng)的四指柔性機(jī)械手。

背景技術(shù)：

在機(jī)器人領(lǐng)域，機(jī)械手作為末端執(zhí)行器有著廣泛的應(yīng)用，為了適應(yīng)不同的工作任務(wù)，制造出能夠像人手一樣靈活的柔性機(jī)械手來(lái)代替人類去完成工作具有廣闊市場(chǎng)前景，柔性機(jī)械手正是為了適應(yīng)這一需要而提出的發(fā)展目標(biāo)。

目前，國(guó)內(nèi)外開(kāi)發(fā)的具有部分柔性功能的機(jī)械手很多，驅(qū)動(dòng)元件主要有兩大類，一類伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，被廣泛應(yīng)用于各種機(jī)械和機(jī)器人中，但其體積較大、機(jī)械手關(guān)節(jié)本體柔性不足。另一類是采用流體驅(qū)動(dòng)，主要驅(qū)動(dòng)元件是氣動(dòng)人工肌肉，通過(guò)鋼絲繩牽拉手指關(guān)節(jié)，實(shí)現(xiàn)手的基本功能，但關(guān)節(jié)本體仍為剛性，機(jī)械手的綜合柔性不足，難于滿足機(jī)械手可用性和適應(yīng)性要求，制約了機(jī)械手在家庭服務(wù)機(jī)器人、醫(yī)療機(jī)器人和農(nóng)業(yè)機(jī)器人中應(yīng)用與發(fā)展。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)之不足，提供一種四指柔性機(jī)械手，針對(duì)不同形狀的物體，可完成抓、握、捏、夾等人手基本功能。

一種四指柔性機(jī)械手，其特征在于，設(shè)有一個(gè)手掌和四根手指，手掌和手指與人手尺寸相當(dāng)；所述四指柔性機(jī)械手有4個(gè)關(guān)節(jié)，4個(gè)自由度，每個(gè)手指由一個(gè)關(guān)節(jié)構(gòu)成，除拇指以外的三指和手掌分布在同一平面內(nèi)，所述三指軸線延伸交于一點(diǎn)，相鄰手指軸線之間的夾角為15°，拇指軸線延伸與四指軸線延伸相交于同一點(diǎn)，所述拇指軸線與手掌平面夾角60°，自由狀態(tài)拇指-中指軸線平面與手掌平面夾角90°；手掌近似扇形，圓心角方向一端設(shè)置連接法蘭，可以連接機(jī)械臂，所述連接法蘭形心與各手指軸線延伸交點(diǎn)重合，手掌平面上設(shè)置拇指安裝法蘭，拇指安裝法蘭法線與手掌平面夾角60°，拇指安裝法蘭法線-中指安裝法蘭法線平面與手掌平面夾角90°，弧長(zhǎng)方向一端設(shè)置三個(gè)手指安裝法蘭，用于安裝除拇指外的三個(gè)手指，法蘭法線與各手指軸線重合，法蘭形心點(diǎn)到各手指軸線交點(diǎn)距離相等，所述各手指安裝法蘭平面設(shè)置安裝孔和手指控制氣管引出孔；四根手指能夠向掌心方向正屈動(dòng)作，所述拇指關(guān)節(jié)采用三驅(qū)動(dòng)型單向彎曲關(guān)節(jié)，正屈動(dòng)作最大彎曲角度218°，所述三驅(qū)動(dòng)型單向彎曲關(guān)節(jié)所述雙驅(qū)動(dòng)型單向彎曲關(guān)節(jié)由三根膠管、一片矩形彈簧鋼板和多片約束元件組成，三根膠管正三角形分布，軸線平行，矩形彈簧鋼板平面平行于三角形一條邊，矩形彈簧鋼板中心線平行于三根膠管軸線，每片約束元件上設(shè)有與品字形設(shè)置的膠管和矩形彈簧鋼板形狀位置完全一致的通孔，多片約束元件串聯(lián)套在膠管和彈簧鋼板上，向膠管內(nèi)充氣，由于約束元件和彈簧鋼板的約束作用，三驅(qū)動(dòng)型單向彎曲關(guān)節(jié)向彈簧鋼板側(cè)彎曲，所述三驅(qū)動(dòng)型單向彎曲關(guān)節(jié)的氣源管路從手指根部引出；其余三指的結(jié)構(gòu)完全一致，采用雙驅(qū)動(dòng)型單向彎曲關(guān)節(jié)，正屈動(dòng)作最大彎曲角度277°，所述雙驅(qū)動(dòng)型單向彎曲關(guān)節(jié)由兩根膠管、一片矩形彈簧鋼板和多片約束原件組成，兩根膠管和一片矩形彈簧鋼板，品字形分布，軸線平行，每片約束元件上設(shè)有與品字形設(shè)置的膠管和矩形彈簧鋼板形狀位置完全一致的通孔，多片約束元件串聯(lián)套在膠管和彈簧鋼板上，向膠管內(nèi)充氣，由于約束元件和彈簧鋼板的約束作用，雙驅(qū)動(dòng)型單向彎曲關(guān)節(jié)向彈簧鋼板側(cè)彎曲，所述雙驅(qū)動(dòng)型單向彎曲關(guān)節(jié)的控制氣源管路從手指根部引出；通過(guò)手指各氣動(dòng)柔性關(guān)節(jié)受控彎曲組合，實(shí)現(xiàn)類人手抓握捏等基本功能，各手指關(guān)節(jié)末端設(shè)有指尖。

附圖說(shuō)明

圖1為四指柔性機(jī)械手構(gòu)成示意圖。

圖2為四指柔性機(jī)械手手掌形狀示意圖。

圖3為四指柔性機(jī)械手拇指構(gòu)成示意圖。

圖4為四指柔性機(jī)械手食指、中指、無(wú)名指構(gòu)成示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)例對(duì)本發(fā)明作出進(jìn)一步地詳細(xì)描述。

如圖所示，一種四指柔性機(jī)械手，設(shè)有一個(gè)手掌1和拇指2、食指3、中指4、無(wú)名指5四根手指，手掌和手指與人手尺寸相當(dāng)；四根手指延伸線交于一點(diǎn)，手掌1、食指3、中指4、無(wú)名指5位于同一平面手掌1內(nèi)，食指3、中指4、無(wú)名指5中相鄰手指軸線之間的夾角為15°，大拇指2軸線與手掌平面夾角75°，自由狀態(tài)，拇指2-中指4軸線平面與手掌1平面夾角90°；手掌1近似扇形，圓心角方向一端設(shè)置連接法蘭11，可以連接機(jī)械臂，弧長(zhǎng)方向設(shè)置三個(gè)手指安裝法蘭，法蘭13用于安裝食指3、法蘭14用于安裝中指4、法蘭15用于安裝無(wú)名指5，手掌1平面上設(shè)置拇指2安裝法蘭12，法蘭12法線與手掌平面夾角75°，法蘭12法線-法蘭14法線平面與手掌平面夾角90°，法蘭12、13、14、15平面設(shè)置安裝孔和氣源管路引出孔，法蘭11、12、13、14、15法線與手掌平面平行，法蘭12、13、14、15法線交于法蘭11形心點(diǎn)，法蘭13、14、15形心點(diǎn)到交點(diǎn)距離相等，所述各手指安裝法蘭平面設(shè)置安裝孔和手指控制氣管引出孔；手指2、3、4、5能夠向掌心方向正屈動(dòng)作，所述拇指關(guān)節(jié)采用三驅(qū)動(dòng)型單向彎曲關(guān)節(jié)，正屈動(dòng)作最大彎曲角度218°，所述三驅(qū)動(dòng)型單向彎曲關(guān)節(jié)所述雙驅(qū)動(dòng)型單向彎曲關(guān)節(jié)22由三根膠管222、一片矩形彈簧鋼板223和多片約束原件221組成，三根膠管222正三角形分布，軸線平行，矩形彈簧鋼板223平面平行于三角形一條邊，矩形彈簧鋼板223中心線平行于三根膠管軸線，每片約束元件221上設(shè)有與品字形設(shè)置的膠管222和矩形彈簧鋼板223形狀位置完全一致的通孔，多片約束元件221串聯(lián)套在膠管222和矩形彈簧鋼板223上，向膠管222內(nèi)充氣，由于約束元件221和矩形彈簧鋼板223的約束作用，三驅(qū)動(dòng)型單向彎曲關(guān)節(jié)22向彈簧鋼板223側(cè)彎曲；所述食指3、中指4、無(wú)名指5的結(jié)構(gòu)完全一致，采用雙驅(qū)動(dòng)型單向彎曲關(guān)節(jié)31、41、51，所述雙驅(qū)動(dòng)型單向彎曲關(guān)節(jié)31由兩根膠管312、一片矩形彈簧鋼板313和多片約束原件311組成，兩根膠管312和一片矩形彈簧鋼板313，品字形分布，軸線平行，每片約束元件311上設(shè)有與品字形設(shè)置的膠管312和矩形彈簧鋼板313形狀位置完全一致的通孔，多片約束元件311串聯(lián)套在膠管312和矩形彈簧鋼板313上，向膠管312內(nèi)充氣，由于約束元件311和矩形彈簧鋼板313的約束作用，雙驅(qū)動(dòng)型單向彎曲關(guān)節(jié)31向彈簧鋼板313側(cè)彎曲，所述雙驅(qū)動(dòng)型單向彎曲關(guān)節(jié)的控制氣源管路從手指根部引出；通過(guò)手指各氣動(dòng)柔性關(guān)節(jié)受控彎曲組合，實(shí)現(xiàn)類人手抓握捏等基本功能，各手指關(guān)節(jié)末端設(shè)有指尖23、33、43、53。