一种仿生灵巧手手指机构及其控制方法

本发明涉及机械手，尤其涉及的是一种仿生灵巧手手指机构及其控制方法。

背景技术：

1、灵巧手的设计主要受到机器人技术不断进步和实际应用需求推动的影响，随着人形机器人产业化的加速，对灵巧手的研究呈现出加速趋势，旨在解决越来越负载的实际作业问题。

2、在灵巧手手指的结构设计上，存在着三种最为常见的运动传递方案，皮带传动、齿轮传动和连杆传动。由于运动传递的距离较远，采用齿轮传动会导致灵巧手的体积较大和质量较大的问题。若采用连杆传动，则要求驱动运动为直线运动，如果驱动组件为旋转电机则需要采用丝杆等形式的结构将旋转运动转换为直线运动，同样会导致灵巧手设计的臃肿。如若采用皮带传动，由于皮带存在着弹性，在设计时要考虑到皮带装配的张紧度，所以对零部件的加工精度要求较高，并且提高了灵巧手装配时候复杂程度。

3、总之，现有的灵巧手手指的设计，普遍存在结构设计臃肿，传动结构占用空间较大的问题。

4、因此，现有技术还有待于改进和发展。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种仿生灵巧手手指机构及其控制方法，旨在解决现有技术中灵巧手手指结构设计臃肿、传动结构占用空间较大的问题。

2、本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：

3、一种仿生灵巧手手指机构，包括驱动组件、驱动绳以及依次铰接的第一指节、第二指节和第三指节，所述第一指节上设有第一通道；所述第二指节设置有与所述第一通道对接的第二通道；所述驱动绳的一端连接驱动组件，另一端穿过所述第一通道和所述第二通道，并与所述第三指节连接；

4、其中，所述驱动组件用于收紧所述驱动绳以弯曲所述第二指节和所述第三指节；所述第二指节上设有带动所述第二指节展开的第一复位件，所述第三指节上设有用于带动所述第三指节展开的第二复位件。

5、可选的，所述第二指节具有相对的第一端和第二端，所述第一指节设置有第一轴杆部，所述第一轴杆部与所述第一端转动连接，所述第二端设置有第二轴杆部，所述第二轴杆部与所述第三指节转动连接；所述手指机构还包括：

6、角度传感单元，设置于所述第二轴杆部上；

7、控制系统，所述控制系统与所述角度传感单元、所述驱动组件通讯连接。

8、可选的，所述第一轴杆部包括：

9、第一基座，设置于所述第一指节上，所述第一基座上设置有所述第一通道；

10、第一转动耳，设置于所述第一基座上；

11、第一转轴，转动设于所述第一转动耳上，且两端分别延伸出所述第一转动耳外，并与所述第一端的两侧侧壁固定连接。

12、可选的，所述第二轴杆部包括：

13、第二转动耳，设置于所述第二端上，所述第二转动耳的中间位置开设有转动槽；

14、第二转动件，转动设置于所述第二转动耳上，且位于所述转动槽内，所述第二转动件上设置有所述角度传感单元；

15、第二转轴，固定设置在所述第二转动件上，且两端分别延伸出所述第二转动耳外，并与所述第三指节的两侧侧壁固定连接。

16、可选的，所述第二转轴上设置有平整部，所述平整部为光滑的平面，所述第二转动件上设置与所述平整部对应的槽孔，所述第三指节的两侧侧壁均设置与所述平整部对应的第二安装槽，所述第二转轴用于分别与所述槽孔以及所述第二安装槽卡合连接，将所述第二转动件和所述第三指节固定连接。

17、可选的，所述第一指节设置有第一通槽，所述第一通槽与所述第一通道至少部分连通；所述第二指节设置有第二通槽，所述第二通槽与所述第二通道至少部分连通。

18、可选的，所述第三指节设置有弧形凹面，所述弧形凹面用于模拟手指关节连接处的凹陷形状。

19、一种仿生灵巧手手指机构的控制方法，所述控制方法应用于如上述任一项所述的手指机构中，所述控制方法包括：

20、确定所述手指机构的当前状态信息；

21、接收控制指令；

22、根据所述控制指令和所述当前状态信息确定目标弯曲角度，进而计算收紧长度，生成收紧指令信息；

23、基于所述收紧指令信息控制所述驱动绳收缩所述手指机构。

24、可选的，所述手指机构还包括角度传感单元；所述确定所述手指机构的当前状态信息包括：

25、记录所述角度传感单元的读数，获取所述手指机构当前的弯曲角度。

26、可选的，所述基于所述收紧指令信息控制所述驱动绳收缩所述手指机构包括：

27、控制所述驱动绳收缩，记录所述角度传感单元的读数，获取实时角度数据信息；

28、当所述实时角度数据信息等于所述目标弯曲角度时，停止收缩。

29、有益效果：

30、本发明提供了一种仿生灵巧手手指机构及其控制方法，通过设置驱动组件、驱动绳以及依次铰接的第一指节、第二指节和第三指节，驱动绳依次穿过第一通道和第二通道，并与第三指节连接。驱动组件控制驱动绳收紧，驱动绳在第一通道受到向上的拉力带动第二指节向上运动，当驱动绳在第一通道运动至极限位置时，则驱动绳继续牵动第二通道所在的第三指节运动，从而实现手指的弯曲动作；当驱动组件释放驱动绳时，则可以通过第一复位件和第二复位件进行复位；与现有技术相比，采用驱动绳传动的方式结构简单，占用空间更小，空间利用率更高。

技术特征：

1.一种仿生灵巧手手指机构，其特征在于，包括驱动组件、驱动绳以及依次铰接的第一指节、第二指节和第三指节，所述第一指节上设有第一通道；所述第二指节设置有与所述第一通道对接的第二通道；所述驱动绳的一端连接驱动组件，另一端穿过所述第一通道和所述第二通道，并与所述第三指节连接；

2.根据权利要求1所述的一种仿生灵巧手手指机构，其特征在于，所述第二指节具有相对的第一端和第二端，所述第一指节设置有第一轴杆部，所述第一轴杆部与所述第一端转动连接，所述第二端设置有第二轴杆部，所述第二轴杆部与所述第三指节转动连接；所述手指机构还包括：

3.根据权利要求2所述的一种仿生灵巧手手指机构，其特征在于，所述第一轴杆部包括：

4.根据权利要求2所述的一种仿生灵巧手手指机构，其特征在于，所述第二轴杆部包括：

5.根据权利要求4所述的一种仿生灵巧手手指机构，其特征在于，所述第二转轴上设置有平整部，所述平整部为光滑的平面，所述第二转动件上设置与所述平整部对应的槽孔，所述第三指节的两侧侧壁均设置与所述平整部对应的第二安装槽，所述第二转轴用于分别与所述槽孔以及所述第二安装槽卡合连接，将所述第二转动件和所述第三指节固定连接。

6.根据权利要求1所述的一种仿生灵巧手手指机构，其特征在于，所述第一指节设置有第一通槽，所述第一通槽与所述第一通道至少部分连通；所述第二指节设置有第二通槽，所述第二通槽与所述第二通道至少部分连通。

7.根据权利要求1所述的一种仿生灵巧手手指机构，其特征在于，所述第三指节设置有弧形凹面，所述弧形凹面用于模拟手指关节连接处的凹陷形状。

8.一种仿生灵巧手手指机构的控制方法，其特征在于，所述控制方法应用于如权利要求1至7任一项所述的手指机构中，所述控制方法包括：

9.根据权利要求8所述的一种仿生灵巧手手指机构的控制方法，其特征在于，所述手指机构还包括角度传感单元；所述确定所述手指机构的当前状态信息包括：

10.根据权利要求9所述的一种仿生灵巧手手指机构的控制方法，其特征在于，所述基于所述收紧指令信息控制所述驱动绳收缩所述手指机构包括：

技术总结本发明涉及机械手领域，公开了一种仿生灵巧手手指机构及其控制方法，包括驱动组件、驱动绳以及依次铰接的第一指节、第二指节和第三指节，所述第一指节上设有第一通道；所述第二指节设置有与所述第一通道对接的第二通道；所述驱动绳的一端连接驱动组件，另一端穿过所述第一通道和所述第二通道，并与所述第三指节连接；其中，所述驱动组件用于收紧所述驱动绳以弯曲所述第二指节和所述第三指节；所述第二指节上设有带动所述第二指节展开的第一复位件，所述第三指节上设有用于带动所述第三指节展开的第二复位件。本发明采用驱动绳传动的方式结构简单，占用空间更小，空间利用率更高，并且驱动绳的走线路径较为简单。技术研发人员：李辉,李展达,龙俊辉,周航,汤勇受保护的技术使用者：深圳大学技术研发日：技术公布日：2024/11/21