節(jié)FPA內(nèi)腔氣體的壓力可以控制關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動角度的大小。
[0050]圖10?圖19為手掌的整體裝配圖、三維圖、手掌的各個摸塊、手掌與掌身的側(cè)擺結(jié)構(gòu)、手掌微小彎曲結(jié)構(gòu)等有了詳細(xì)的介紹，下面面逐一解釋設(shè)計的理念。從圖10、11從手掌背部和底部兩個方向給出了手掌的基本組成部分，基本上由五個模塊兒組成，分別是拇指掌塊(6)、食指掌塊(7)、中指掌塊(8)、無名指掌塊(9)、小指掌塊(10)。結(jié)合圖11和14所示，所述手掌的拇指掌塊包括了托物盤(37)、拇指安裝座(38)以及可繞食指旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)軸部分
(39)，所述托物盤是一塊凹形方塊用來托住物體方便手指抓取;所述拇指安裝座用來固定拇指，而且拇指安裝座與手掌成75ο夾角，這樣拇指與其它四指就形成了一定的傾斜角，這樣更能夠保證抓取物體的穩(wěn)定性;所述轉(zhuǎn)軸部分與食指一側(cè)(46、47)相配合，并且可以圍繞食指一側(cè)旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)角度可以在0ο—90ο內(nèi)變化，使得拇指能夠像人手一樣自由的轉(zhuǎn)動一定的角度，這里可以采用微型電機(jī)適時轉(zhuǎn)動一定的角度。通過圖12-14所示，介紹了拇指掌身和食指掌身，圖12-13分別代表食指掌身的二維圖和三維圖，圖12中食指手掌包括了手指安裝座和與凸臺對應(yīng)的定位擋板(44-47)，手指安裝座由定位銷孔(42)和腰圓型槽位(43)組成，由于抓取過程中相同物體的抓取側(cè)擺很微小，所以此處采用人工調(diào)節(jié)側(cè)擺距離的方法，如圖17所示為手指與手掌連接情況，并且手指相對于手掌側(cè)擺了一定的位移。圖12和13基本對應(yīng)，在這幅圖中能夠清晰地了解食指掌塊的結(jié)構(gòu)，定位凸臺1(44、45)將于中指的旋轉(zhuǎn)凸臺(49)相配合，配合轉(zhuǎn)軸就能夠進(jìn)行旋轉(zhuǎn)彎曲，另一個定位凸臺(46、47)將于拇指旋轉(zhuǎn)凸臺(39)相配合，使得拇指能在0-90度內(nèi)旋轉(zhuǎn)變化，極大地模擬了人手的拇指結(jié)構(gòu)。
[0051]圖15-16為中指掌身的結(jié)構(gòu)圖，基本組成包括了手掌安裝座(48)、旋轉(zhuǎn)凸臺(49)、定位凸臺(50、51)，旋轉(zhuǎn)凸臺和食指的定位凸臺配合，定位凸臺和無名指的旋轉(zhuǎn)凸臺配合，從而與其他手掌連接在一起。尤其指出手掌上表面和下表不等寬導(dǎo)致側(cè)面形成了一定的傾斜角，這樣對扭轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)扭轉(zhuǎn)的角度有一定的限制，相鄰手掌塊之間有一個很小的彎折活動范圍，而且這樣的設(shè)計使得手掌的彎折是自適應(yīng)的，它會根據(jù)抓取物體的形狀，在抓取力的帶動下自適應(yīng)調(diào)整手掌的彎曲弧度。另外的無名指掌身和小指掌身和中指結(jié)構(gòu)類似，都是通過旋轉(zhuǎn)凸臺與定位凸臺配合，在手掌連接處冗余傾斜面的限位配合適當(dāng)?shù)膹澢欢ǖ慕嵌?。在圖18-19看出在抓取物體過程中由于接觸力的影響使得手掌能夠自適應(yīng)的彎曲一定的角度。從這幾幅圖中看出手掌彎曲成一定的弧度成包絡(luò)狀態(tài)，同時手指能夠側(cè)擺一定的距離，這樣更能夠?qū)崟r穩(wěn)定地抓取。
[0052]上述所有整體和各個部分清晰講述了手的所有結(jié)構(gòu)的設(shè)計，模擬人手的結(jié)構(gòu)和運(yùn)動特征設(shè)計而成，機(jī)器人多指靈巧手，包括五個手指和一個手掌。所述的五個手指包括拇指、食指、中指、無名指以及小指。本發(fā)明的機(jī)器人多指靈巧手的手指布局以人手結(jié)構(gòu)為依據(jù)，食指、中指、無名指以及小指相互平行且間距為10mm，給手指佩戴人工皮膚留下充足空間，同時這四指指尖相對于手掌根部的高度不同，其中中指比食指高15mm，比無名指高10，而無名指比小指高20;拇指與食指之間的角度呈75度。本手的驅(qū)動系統(tǒng)與控制測量系統(tǒng)包括氣栗、控制卡、工控機(jī)、五維力傳感器以及計算機(jī)軟件，其中五維力傳感器是由合肥中科院機(jī)器人智能研究所根據(jù)使用要求研制。將所有的裝置安裝完成之后就能夠進(jìn)行抓取物體，采用氣動驅(qū)動很大的程度上能夠柔順穩(wěn)定的抓取。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于FPA驅(qū)動的多指靈巧手，包括五根手指和一個手掌，五個手指分別是拇指、食指、中指、無名指和小指，其特征在于:所述手掌包括拇指掌塊、食指掌塊、中指掌塊、無名指掌塊和小指掌塊，所述拇指掌塊包括托物盤、拇指安裝座以及可繞食指掌塊旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)軸部分，所述托物盤是用來托住物體方便手指抓取的方塊，所述拇指安裝座用來固定大拇指，所述轉(zhuǎn)軸部分可轉(zhuǎn)動地安裝在食指掌塊上;所述食指掌塊、中指掌塊、無名指掌塊和小指掌塊均包括手掌身、兩側(cè)配有與相鄰手指配合的安裝座、轉(zhuǎn)動軸銷以及手指安裝座;所述手指安裝座上安裝手指，所述手掌身的左右兩側(cè)面具有傾斜角，所述安裝座為定位擋板或凸臺，相鄰兩個定位擋板之間為供所述凸臺插入的裝配空間，所述轉(zhuǎn)軸銷軸可轉(zhuǎn)動地安裝在兩個定位擋板之間，所述凸臺固定在所述轉(zhuǎn)軸銷軸上。2.如權(quán)利要求1所述的基于FPA驅(qū)動的多指靈巧手，其特征在于:所述手指安裝座設(shè)置圓孔和腰形槽，所述腰形槽以所述圓孔中心為圓形弧形布置用以實(shí)現(xiàn)側(cè)擺運(yùn)動。3.如權(quán)利要求1或2所述的基于FPA驅(qū)動的多指靈巧手，其特征在于:所述轉(zhuǎn)軸部分包括轉(zhuǎn)軸和用以帶動轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動地微型電機(jī)。4.如權(quán)利要求1或2所述的基于FPA驅(qū)動的多指靈巧手，其特征在于:所述托物盤是一塊凹形方塊。5.如權(quán)利要求1或2所述的基于FPA驅(qū)動的多指靈巧手，其特征在于:所述拇指安裝座與手掌成75°夾角。6.如權(quán)利要求1或2所述的基于FPA驅(qū)動的多指靈巧手，其特征在于:所述拇指、食指、中指、無名指和小指分別有3個關(guān)節(jié)、4個指節(jié)和1個指尖，所述3個關(guān)節(jié)就是手指的彎曲關(guān)節(jié);所述4個指節(jié)分別對應(yīng)著遠(yuǎn)指節(jié)、中指節(jié)和近指節(jié)和掌骨節(jié);所述遠(yuǎn)指節(jié)上端與傳感器相連，下端與第一彎曲關(guān)節(jié)上端連接;所述第一彎曲關(guān)節(jié)下端與中指節(jié)上端連接;所述中指節(jié)下端與第二彎曲關(guān)節(jié)上端連接;所述第二彎曲關(guān)節(jié)下端與近指節(jié)上端連接;所述近指節(jié)下端與第三彎曲關(guān)節(jié)上端連接;所述第三彎曲關(guān)節(jié)下端與掌骨節(jié)連接;所述掌骨節(jié)末端將安裝于手掌安裝座;所述指尖與傳感器連接在一起。7.如權(quán)利要求1或2所述的基于FPA驅(qū)動的多指靈巧手，其特征在于:所述第一彎曲關(guān)節(jié)、第二彎曲關(guān)節(jié)和第三彎曲關(guān)節(jié)均包括FPA驅(qū)動器、鉸鏈轉(zhuǎn)動副、轉(zhuǎn)動軸銷以及兩個定位板，所述鉸鏈轉(zhuǎn)動副將兩個定位板固定連接，并能夠圍繞轉(zhuǎn)動軸銷彎曲，F(xiàn)PA驅(qū)動器的前后端蓋與定位板固定連接;所述FPA驅(qū)動器是彈性的橡膠管，橡膠管壁內(nèi)嵌入彈簧;橡膠管兩端與端蓋密封連接，其中一端的端蓋上安裝管接頭;所述前后端蓋上分別設(shè)有臺階軸，氣動柔性驅(qū)動器通過前后兩個端蓋上的臺階軸安裝在兩個固定板的中間;所述前后端蓋上分別設(shè)有臺階軸，剛性連接件上分別在左右對稱的地方設(shè)有兩個定位孔，所述定位孔和氣動柔性驅(qū)動器前后端蓋上的定位臺階軸配合，彎曲關(guān)節(jié)的鉸鏈轉(zhuǎn)動副與第二掌骨節(jié)的上端、第二遠(yuǎn)指節(jié)、第二中指節(jié)和第二近指節(jié)呈一體。8.如權(quán)利要求7所述的基于FPA驅(qū)動的多指靈巧手，其特征在于:所述食指、中指、無名指以及小指四指之間的間距為10mm，并且相對于手掌根部，中指比無名指高10mm，無名指比食指高5mm，食指比小指高15mm，拇指與食指的夾角為75度。
【專利摘要】一種基于FPA驅(qū)動的多指靈巧手，包括五根手指和一個手掌，手掌包括拇指掌塊、食指掌塊、中指掌塊、無名指掌塊和小指掌塊，拇指掌塊包括托物盤、拇指安裝座以及可繞食指掌塊旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)軸部分，托物盤是用來托住物體方便手指抓取的方塊，拇指安裝座用來固定拇指，轉(zhuǎn)軸部分可轉(zhuǎn)動地安裝在食指掌塊上；各掌塊均包括手掌身、兩側(cè)配有與相鄰手指配合的安裝座、轉(zhuǎn)動軸銷以及手指安裝座；手指安裝座上安裝手指，手掌身的左右兩側(cè)面具有傾斜角，安裝座為定位擋板或凸臺，相鄰兩個定位擋板之間為供凸臺插入的裝配空間，轉(zhuǎn)軸銷軸可轉(zhuǎn)動地安裝在兩個定位擋板之間，凸臺固定在轉(zhuǎn)軸銷軸上。本發(fā)明簡化結(jié)構(gòu)、柔順性良好、適用性較好。
【IPC分類】B25J15/10, B25J9/14
【公開號】CN105415394
【申請?zhí)枴緾N201511016016
【發(fā)明人】王志恒, 方偉, 鮑官軍, 都明宇, 楊慶華
【申請人】浙江工業(yè)大學(xué)
【公開日】2016年3月23日
【申請日】2015年12月29日