一种欠驱动仿生手的制作方法

1.本实用新型涉及仿生手的开发领域，具体的说是一种欠驱动仿生手。


背景技术：

2.近年来对仿生手的研究越来越多，也取得了显著成效，每个仿生手有2-5个手指，每个手的手指关节数量不尽相同，手指的驱动方式分全驱动和欠驱动。
3.全驱动就是驱动数等于关节数，每个关节对应一个驱动装置，每个仿生手会有多个驱动装置对应驱动多个关节，这样会使每个关节的动作更准确。然而，驱动装置越多仿生手体积和重量就越大，控制难度增加、故障率高，仿生手的制作成本加大。
4.欠驱动就是驱动装置的数量少于关节数,一个驱动装置可驱动两个以上的关节，驱动装置的减少为仿生手的生产提供了方便，因此欠驱动的驱动方式更受欢迎。目前，有一个驱动装置驱动多个关节的，也有采用多个连杆驱动的，但无法实现一个驱动装置柔性驱动整个仿生手。


技术实现要素：

5.本实用新型需要解决的技术问题是提供一种欠驱动仿生手，采用柔性的线传动，实现了一个驱动装置完美柔性驱动整个仿生手的愿望，其采用线驱动的驱动方式，驱动效果明显，整个驱动过程手指实现了柔性抓握，自适应性高。
6.为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：
7.本实用新型包括手掌、与所述手掌通过定轴活动连接的手指、驱动五指动作的驱动轴和与所述驱动轴连接的驱动线，所述驱动轴包括设置在手掌内的第一驱动轴和设置在食指与中指近指节连接处、驱动四指的第二驱动轴，所述驱动线包括主驱动线和手指驱动线，与动力装置连接的主驱动线绕过第二驱动轴与第一驱动轴连接，所述手指驱动线包括拇指远指节驱动线和四指远指节驱动线，所述拇指远指节驱动线的一端与设置在食指根部的第一固定轴固定，另一端与拇指远指节内的压块固定，所述四指远指节驱动线的一端与四指根部手掌上的第二固定轴固定，另一端与四指远指节内的压块固定。
8.进一步的,所述四指远指节驱动线包括食指远指节驱动线、中指远指节驱动线、无名指远指节驱动线和小指远指节驱动线。
9.进一步的,所述食指远指节驱动线的一端与第二固定轴固定，另一端依次经食指近指节背面开设的第一入线孔、食指近指节正面开设的出线孔、食指远指节正面开设的第二入线孔后与设置在食指远指节内的压块固定。
10.进一步的,所述中指远指节驱动线的一端与第二固定轴固定，另一端依次经中指近指节背面开设的第一入线孔、中指近指节正面开设的出线孔、中指远指节正面开设的第二入线孔后与设置在中指远指节内的压块固定。
11.进一步的,所述无名指远指节驱动线的一端与第二固定轴固定，另一端依次经无名指近指节背面开设的第一入线孔、无名指近指节正面开设的出线孔、无名指远指节正面
开设的第二入线孔后与设置在无名指远指节内的压块固定。
12.进一步的,所述小指远指节驱动线的一端与第二固定轴固定，另一端依次经小指近指节背面开设的第一入线孔、小指近指节正面开设的出线孔、小指远指节正面开设的第二入线孔后与设置在小指远指节内的压块固定。
13.进一步的,所述压块与设置在远指节内的缓冲弹簧的一端固定，所述缓冲弹簧的另一端卡置在远指节沉孔内,所述压块通过固定丝与手指驱动线的末端固定。
14.进一步的,所述手掌的背面与四指近指节根部的连接处设有限位轴，所述限位轴包括设置在食指根部的食指限位轴和设置在中指、无名指和小指根部的三指限位轴。
15.进一步的,所述三指限位轴的上方设有三指同步轴。
16.进一步的,所述手指上均设有与手掌连接的近指节和与所述近指节通过内部复位弹簧连接的远指节,所述复位弹簧的两端均通过复位固定丝与近指节、远指节固定，所述复位弹簧对称设置在活动节的两侧，所述活动节设置在远指节的根部与近指节配合连接处。
17.由于采用了上述技术方案，本实用新型取得的有益效果是：
18.本实用新型结构简单，设计新颖，其驱动少，重量轻，实现了柔性的线驱动，像人手一样灵活方便，能实现手指的柔性抓握。缓冲弹簧的设置使抓握过程有一个缓冲力和保持力，方便手指的柔性抓取，不仅能将被抓物牢牢抓稳而不被滑落到地面，还有效避免了因用力过猛将被抓物夹碎或捏坏现象的发生，自适应性大大增强。
附图说明
19.图1是本实用新型的主视结构示意图；
20.图2是本实用新型不带手掌的主视结构示意图；
21.图3是本实用新型的后视结构示意图；
22.图4是本实用新型远指节的内部结构示意图。
23.其中，1、主驱动线；1-1、食指远指节驱动线；1-2、中指远指节驱动线；1-3、无名指远指节驱动线；1-4、小指远指节驱动线；1-5、拇指远指节驱动线；2、活动节；3、第二驱动轴； 4、第一固定轴；5、固定丝；6-1、第一入线孔；6-2、出线孔；6-3、第二入线孔； 7、三指同步轴；8、第二固定轴；9、手掌； 10、定轴；11、第一驱动轴；12、食指限位轴；13、三指限位轴；14、缓冲弹簧；15、压块;16、复位固定丝。
实施方式
24.下面结合实施例对本实用新型做进一步详细说明：
25.一种欠驱动仿生手，如图1-4所示，其包括手掌9、与所述手掌9通过定轴10活动连接的手指、驱动五指动作的驱动轴和与所述驱动轴连接的驱动线，所述驱动线带动驱动轴动作，实现五指的动作。
26.如图1-图3所示,所述驱动轴包括设置在手掌9内的第一驱动轴11和设置在食指与中指近指节连接处、驱动四指的第二驱动轴3，所述驱动线包括主驱动线1和手指驱动线，与动力装置连接的主驱动线1绕过第二驱动轴3与第一驱动轴11连接，所述手指驱动线包括拇指远指节驱动线1-5和四指远指节驱动线，所述拇指远指节驱动线1-5的一端与设置在食指根部的第一固定轴4固定，另一端与拇指远指节内的压块15固定，所述四指远指节驱动线的
一端与四指根部手掌9上的第二固定轴8固定，另一端与四指远指节内的压块15固定。
27.动力装置通过主驱动线1绕过第二驱动轴3连接到第一驱动轴11带动四指近指节向手心方向运动，四指近指节向内弯曲的同时,与第一固定轴4固定的拇指远指节驱动线1-5带动拇指远指节向内弯曲，与第二固定轴8固定的四指远指节驱动线带动四指远指节向内弯曲，实现五指的抓握动作；需要伸展五指的时候，只要反向操作主驱动线1即可。
28.手指上均设有与手掌9连接的近指节和与所述近指节通过内部复位弹簧连接的远指节,所述复位弹簧的两端均通过复位固定丝16与近指节、远指节固定，所述复位弹簧对称设置在活动节2的两侧，所述活动节2设置在远指节的根部与近指节配合连接处。复位弹簧的设置使五指在伸直、弯曲的过程中有一个缓和的复位力，方便五指的柔性伸直、弯曲，使五指的动作过程更加柔和。
29.手指远指节的内部结构是一样的，如图4所示，所述压块15与设置在远指节内的缓冲弹簧14的一端固定，所述缓冲弹簧14的另一端卡置在远指节的沉孔内，所述压块15通过固定丝5与手指驱动线的末端固定，手指驱动线带动五指的远指节向内弯曲或向外伸展。所述缓冲弹簧14的设置，使五指在抓握物体的时候，在物体与指节之间有一个柔和的保持力、缓冲力，保证抓握过程使用合适的力度将物体抓稳，抓牢，还不会用力过猛将物体抓碎而损坏物体，其自适应性大大增强。
30.如图1-图3所示，所述四指远指节驱动线包括食指远指节驱动线1-1、中指远指节驱动线1-2、无名指远指节驱动线1-3、小指远指节驱动线1-4。
31.所述食指远指节驱动线1-1的一端与第二固定轴8固定，另一端依次经食指近指节背面开设的第一入线孔6-1、食指近指节正面开设的出线孔6-2后，跨过食指远指节与食指近指节连接处的活动节2经食指远指节正面开设的第二入线孔6-3后与设置在食指远指节内的压块15固定，动力装置驱动主驱动线1，在主驱动线1的作用下拉动第二驱动轴3，第二驱动轴3设置在食指和中指的连接处，食指沿定轴10向手心方向转动的同时食指远指节驱动线1-1沿食指指根外圆做卷绕动作的同时食指远指节驱动线1-1的另一端会拉动食指远指节向手心方向弯曲，直至弯曲到需要的弯曲度后动力装置停止对主驱动线1的驱动，使食指保持在此弯曲的状态；在需要食指伸直的时候，反向驱动主驱动线1，主驱动线1预松开，在复位弹簧的作用下慢慢将食指伸直。所以复位弹簧的设置使手指在弯曲和伸直的过程都有一个柔和的保持力，使弯曲和伸直的过程更柔和。
32.所述中指远指节驱动线1-2的一端与第二固定轴8固定，另一端依次经中指近指节背面开设的第一入线孔6-1、中指近指节正面开设的出线孔6-2后，跨过中指远指节与中指近指节连接处的活动节2经中指远指节正面开设的第二入线孔6-3后与设置在中指远指节内的压块15固定，在主驱动线1的作用下拉动设置在食指和中指上的第二驱动轴3，中指沿定轴10向手心方向转动的同时中指远指节驱动线1-2沿中指指根外圆做卷绕动作的同时中食指远指节驱动线1-2的另一端会拉动中指远指节向手心方向弯曲，直至弯曲到需要的弯曲度后动力装置停止对主驱动线1的驱动，使中指保持在此弯曲的状态；在需要中指伸直的时候，反向驱动主驱动线1，主驱动线1预松开，在复位弹簧的作用下慢慢将中指伸直。
33.所述无名指远指节驱动线1-3的一端与第二固定轴8固定，另一端依次经无名指近指节背面开设的第一入线孔6-1、无名指近指节正面开设的出线孔6-2后，跨过无名指远指节与无名指近指节连接处的活动节2再经无名指远指节正面开设的第二入线孔6-3后与设
置在无名指远指节内的压块15固定，所述小指远指节驱动线1-4的一端与第二固定轴8固定，另一端依次经小指近指节背面开设的第一入线孔6-1、小指近指节正面开设的出线孔6-2后，跨过小指远指节与小指近指节连接处的活动节2再经小指远指节正面开设的第二入线孔6-3后与设置在小指远指节内的压块15固定。
34.中指、无名指和小指通过三指同步轴7连接在一起，中指动作的同时无名指和小指也随中指一起动作，中指、无名指和小指是同步动作的。在主驱动线1的作用下拉动设置在食指和中指上的第二驱动轴3，中指沿定轴10向手心方向转动的同时在三指同步轴7的作用下，无名指和小指也沿定轴10向手心方向转动，此时无名指远指节驱动线1-3、小指远指节驱动线1-4分别沿无名指指根外圆、小指指根外圆做卷绕动作的同时无名指远指节驱动线1-3、小指远指节驱动线1-4的另一端会拉动无名指远指节、小指远指节向手心方向弯曲，直至弯曲到需要的弯曲度后动力装置停止对主驱动线1的驱动，使无名指和小指保持在此弯曲的状态；在需要伸直的时候，反向驱动主驱动线1，主驱动线1预松开，在复位弹簧的作用下慢慢将无名指和小指伸直。
35.综上，主驱动线1依次经第二驱动轴3、第一驱动轴11带动四指近指节动作的同时，食指近指节根部的第一固定轴4带动拇指远指节驱动线1-5动作，实现拇指远指节的动作；四指近指节动作的同时与四指根部手掌9上的第二固定轴8固定的四指远指节驱动线动作，实现四指远指节的驱动，也就实现了四指近指节与五指远指节的同时弯曲或同时伸展。其动作过程柔和，可操作性强，实用性高。
36.如图3所示，所述手掌9的背面与四指近指节根部的连接处设有限位轴，所述限位轴包括设置在食指根部的食指限位轴12和设置在中指、无名指和小指根部的三指限位轴13。所述食指限位轴12的设置可防止食指伸展过渡而向后弯曲，所述三指限位轴13的设置可防止中指、无名指和小指伸展过渡而向后弯曲。
37.所述三指限位轴13的上方设有三指同步轴7，食指与中指连接处的第二驱动轴3和三指同步轴7的设置可保证食指与其余三指的同时动作。
38.在五指的抓握过程中,在主驱动线1的作用下首先克服复位弹簧的作用力实现远指节和近指节同时向内靠拢接近,当五指与被抓物体的表面接触的时候,在缓冲弹簧14的作用下使五指的指节与被抓物之间有一个柔和的保持力和缓冲力,五指慢慢的将被抓物包络,进而抓牢被抓物,实现对被抓物的自适应抓取，当然也适合不规则物的抓取。总之，整个抓握过程能根据被抓物的硬度、大小、形状实现柔和用力，抓握过程自适应性好。杜绝了由于抓握过程用力过大将被抓物抓碎、弄坏现象的发生。完成抓握后反向用力，反向驱动主驱动线1，在缓冲弹簧14的作用下，手指缓慢放松被抓物；在复位弹簧的作用下，五指的近指节和远指节慢慢复位。
39.最后应该说明的是：上述实施例只是为清楚说明本实用新型而做的举例，绝非对实施方式的限定。对所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化或变动，在此无法对所有的实施方式进行穷举，而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍属于本实用新型的保护范围之中。

技术特征：
1.一种欠驱动仿生手，其特征在于：包括手掌(9)、与所述手掌(9)通过定轴（10）活动连接的手指、驱动五指动作的驱动轴和与所述驱动轴连接的驱动线，所述驱动轴包括设置在手掌（9）内的第一驱动轴（11）和设置在食指与中指近指节连接处、驱动四指的第二驱动轴（3），所述驱动线包括主驱动线（1）和手指驱动线，与动力装置连接的主驱动线（1）绕过第二驱动轴（3）与第一驱动轴（11）连接，所述手指驱动线包括拇指远指节驱动线（1-5）和四指远指节驱动线，所述拇指远指节驱动线（1-5）的一端与设置在食指根部的第一固定轴（4）固定，另一端与拇指远指节内的压块（15）固定，所述四指远指节驱动线的一端与四指根部手掌(9)上的第二固定轴（8）固定，另一端与四指远指节内的压块（15）固定。2.根据权利要求1所述的一种欠驱动仿生手，其特征在于：所述四指远指节驱动线包括食指远指节驱动线（1-1）、中指远指节驱动线（1-2）、无名指远指节驱动线（1-3）和小指远指节驱动线（1-4）。3.根据权利要求2所述的一种欠驱动仿生手，其特征在于：所述食指远指节驱动线（1-1）的一端与第二固定轴（8）固定，另一端依次经食指近指节背面开设的第一入线孔（6-1）、食指近指节正面开设的出线孔（6-2）、食指远指节正面开设的第二入线孔（6-3）后与设置在食指远指节内的压块（15）固定。4.根据权利要求2所述的一种欠驱动仿生手，其特征在于：所述中指远指节驱动线（1-2）的一端与第二固定轴（8）固定，另一端依次经中指近指节背面开设的第一入线孔（6-1）、中指近指节正面开设的出线孔（6-2）、中指远指节正面开设的第二入线孔（6-3）后与设置在中指远指节内的压块（15）固定。5.根据权利要求2所述的一种欠驱动仿生手，其特征在于：所述无名指远指节驱动线（1-3）的一端与第二固定轴（8）固定，另一端依次经无名指近指节背面开设的第一入线孔（6-1）、无名指近指节正面开设的出线孔（6-2）、无名指远指节正面开设的第二入线孔（6-3）后与设置在无名指远指节内的压块（15）固定。6.根据权利要求2所述的一种欠驱动仿生手，其特征在于：所述小指远指节驱动线（1-4）的一端与第二固定轴（8）固定，另一端依次经小指近指节背面开设的第一入线孔（6-1）、小指近指节正面开设的出线孔（6-2）、小指远指节正面开设的第二入线孔（6-3）后与设置在小指远指节内的压块（15）固定。7.根据权利要求1所述的一种欠驱动仿生手，其特征在于：所述压块（15）与设置在远指节内的缓冲弹簧（14）的一端固定，所述缓冲弹簧（14）的另一端卡置在远指节沉孔内,所述压块(15)通过固定丝(5)与手指驱动线的末端固定。8.根据权利要求1所述的一种欠驱动仿生手，其特征在于：所述手掌（9）的背面与四指近指节根部的连接处设有限位轴，所述限位轴包括设置在食指根部的食指限位轴（12）和设置在中指、无名指和小指根部的三指限位轴（13）。9.根据权利要求8所述的一种欠驱动仿生手，其特征在于：所述三指限位轴（13）的上方设有三指同步轴（7）。10.根据权利要求1-9任一项所述的欠驱动仿生手，其特征在于：所述手指上均设有与手掌（9）连接的近指节和与所述近指节通过内部复位弹簧连接的远指节,所述复位弹簧的两端均通过复位固定丝（16）与近指节、远指节固定，所述复位弹簧对称设置在活动节（2）的两侧，所述活动节（2）设置在远指节的根部与近指节配合连接处。

技术总结
本实用新型公开了一种欠驱动仿生手，其包括手掌、与所述手掌通过定轴活动连接的手指、驱动五指动作的驱动轴和与所述驱动轴连接的驱动线，所述驱动轴包括设置在手掌内的第一驱动轴和设置在食指与中指近指节连接处、驱动四指的第二驱动轴，所述驱动线包括主驱动线和手指驱动线，与动力装置连接的主驱动线绕过第二驱动轴与第一驱动轴连接，所述手指驱动线包括拇指远指节驱动线和四指远指节驱动线，所述拇指远指节驱动线的一端与设置在食指根部的第一固定轴固定，另一端与拇指远指节内的压块固定，所述四指远指节驱动线的一端与四指根部手掌上的第二固定轴固定，另一端与四指远指节内的压块固定；其驱动少，重量轻，实现柔性线驱动和柔性抓握。和柔性抓握。和柔性抓握。


技术研发人员：米召礼 米梓一
受保护的技术使用者：米召礼
技术研发日：2023.03.05
技术公布日：2023/8/13