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申请/专利权人：天津大学

摘要：本发明公开了一种带有可分岔手掌和同轴转动手腕的欠驱动灵巧手，包括5根欠驱动手指，可分岔手掌和同轴转动手腕。欠驱动结构实现三指节的运动耦合，通过手指根部直流减速电机驱动，大拇指通过欠驱动结构实现上指节和中指节运动耦合，下指节通过单独电机进行驱动，实现拇指的对掌运动；每两根手指间通过两弹簧固定座间的圆柱螺旋弹簧和初始钢丝来确定手掌的初始开合角度。抓取过程中手掌开合角度由对应每根手指设置的两根牵引钢丝进行控制，钢丝一端与手指根部相连，中间通过导线轮，另一端与驱动电机相连；同轴转动手腕通过齿轮传动，实现两活动度手腕转动轴垂直相交。本发明灵巧手具有灵活性强、手指伸屈运动和分合运动可控性和可靠性好的优点。

主权项：1.一种带有可分岔手掌和同轴转动手腕的欠驱动灵巧手，其特征在于：包括与同轴转动手腕（7）通过舵盘相连的可分岔手掌（6），所述可分岔手掌（6）包括手掌基座（601），所述手掌基座（601）上连接有五根手指，所述五根手指包括拇指（1）、食指（2）、中指（3）、无名指（4）和小指（5）；包括所述食指（2）、中指（3）、无名指（4）和小指（5）的四根手指通过手掌基轴（611）连接在所述可分岔手掌（6）的手掌基座（601）上，所述食指（2）、无名指（4）和小指（5）可以分别绕所述手掌基轴（611）的轴线向内侧或外侧转动，所述中指（3）的根部设有限位结构，以限制所述中指（3）向所述食指（2）靠近的转动；所述食指（2）、中指（3）无名指（4）和小指（5）均分别包括下指节、中指节和上指节，所述食指（2）、中指（3）无名指（4）、小指（5）的同一根手指中，所述下指节、中指节和上指节的相邻端间通过旋转轴相连，各旋转轴间按平行布置；所述食指（2）、中指（3）无名指（4）和小指（5）均分别由一个第一直流减速电机驱动，以拉动所述食指（2）、中指（3）无名指（4）、小指（5）中的同一根手指的下指节、中指节和上指节绕各自旋转轴转动，从而进行对物体的抓取；所述拇指（1）包括拇指中指节和拇指上指节，所述拇指中指节和拇指上指节通过欠驱动连杆进行运动耦合，由一个第二直流减速电机驱动完成拇指的弯曲；所述拇指（1）的根部由一个第三直流减速电机驱动，控制所述拇指（1）的开合，通过空间错位构件，实现空间旋转45度后的对掌运动和抓取操作；所述手掌基座（601）的顶部设有手掌固定板（602），所述手掌固定板（602）上连接有四个后板和四个前板，四个后板和四个前板按照前后一一对应布置；所述后板的前面上部设有手指基座（608），所述食指（2）、中指（3）、无名指（4）和小指（5）分别在所述手指基座（608）的定位下，通过螺纹连接固定在所述可分岔手掌（6）上；四个后板上、相邻的弹簧固定座（603）之间设有圆柱螺旋弹簧（609）；所述前板的下部设有滑槽（610），所述滑槽（610）内嵌装有弹簧固定座（603）；将一钢丝绳依次穿过食指（2）、中指（3）、无名指（4）和小指（5）所连接的弹簧固定座（603）及弹簧固定座间的圆柱螺旋弹簧（609），两侧系扣，通过控制钢丝绳的长度来确定所述可分岔手掌的起始开合角度；所述后板的后面上部设有上线轮，所述手掌固定板（602）的后面的下部两侧分别设有多个导线轮，将一根钢丝的一端系于所述后板的上线轮，所述钢丝的另一端绕过所述手掌固定板（602）上的其中几个导线轮后连接至一驱动装置；将一钢丝绳依次穿过与该后板上所连接的弹簧固定座（603）及弹簧固定座间的圆柱螺旋弹簧（609），两侧系扣，通过控制钢丝绳的长度来确定所述可分岔手掌的起始开合角度；所述同轴转动手腕（7）通过齿轮传动，实现俯仰和摆动两活动度，实现同一平面内两轴的转动，贴合人手的生理结构；所述同轴转动手腕（7）包括上舵机和下舵机，所述下舵机（702）的输出轴经过三个齿轮的两次传递后带动所述上舵机（701）完成摆动运动，从而通过连接盘带动可分岔手掌摆动，与所述上舵机（701）固连的齿轮的轴线与所述上舵机（701）的转动轴垂直相交，所述上舵机的输出轴通过连接盘带动可分岔手掌完成俯仰运动，从而所述可分岔手掌能进行绕相互垂直相交两条轴线的转动；为抓取不同大小的目标物，需要完成五根手指相对于所述手掌基轴（611）的转动从而扩大或缩小手指的抓取空间，并有以下两种情形：一是，利用穿过食指（2）、中指（3）、无名指（4）和小指（5）所连接的弹簧固定座及弹簧固定座间的圆柱螺旋弹簧的钢丝绳，将所述食指（2）、中指（3）、无名指（4）和小指（5）所连接的弹簧固定座沿各自所在的滑槽内滑动，当弹簧固定座沿滑槽向远离所述手掌基座方向滑动时，在钢丝绳的作用力下，所述食指（2）、中指（3）、无名指（4）和小指（5）向中间收缩从而缩小抓取空间，当弹簧固定座沿滑槽向靠近手掌基座方向移动时，在圆柱螺旋弹簧作用力下，扩大抓取空间；二是，利用设置在后板后面上部的上线轮和设置在手掌固定板（602）上的多个导线轮，将一根钢丝系于上线轮（8），另一端绕过其中的几个导线轮后连接至驱动装置，此时拉动钢丝使与该后板固定的手指向外侧或是向内侧转动，从而扩大或是缩小手指的抓取空间。

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