手指舵机和灵巧手的制作方法

本申请属于机器人，具体地涉及一种手指舵机和灵巧手。

背景技术：

1、灵巧手是一种重要的智能机器人末端执行机构，其仿人手设计，结构轻巧，具有和人手一样的抓握、信息感知和反馈等功能，可广泛应用于养老、医疗、工业和物流等领域。

2、目前市场上的灵巧手检测其施加在手指上的牵引力的方式主要有电流反馈和在手指表面粘贴点阵式压力传感器。其中，电流反馈法是通过测量驱动电机的电流并结合理论模型来间接反馈电机输出力，以此反映施加在手指上的牵引力，但此方式通常存在较大的模型和换算误差。而在手指表面粘贴点阵式压力传感器，要求传感器大面积布局，存在布局难度大、价格昂贵等问题。

技术实现思路

1、本申请的目的是提供一种手指舵机和灵巧手，能够利用压力传感器精确检测手指受到的牵引力，并能大幅降低压力传感器的布置难度和使用成本。

2、为了实现上述目的，本申请一方面提供一种手指舵机，其包括：

3、基座；

4、舵机牵引总成，设置在所述基座中，且包括能够与手指形成连接的舵机牵引件；和

5、压力传感器，固定在所述舵机牵引件上，所述舵机牵引件能够在牵引手指活动的过程中引起所述压力传感器的测量值变化。

6、在一些实施方式中，所述舵机牵引总成还包括阻尼缓冲结构，所述压力传感器连接在所述舵机牵引件与所述阻尼缓冲结构之间。

7、在一些实施方式中，所述舵机牵引件形成为线性移动件，所述阻尼缓冲结构包括与所述线性移动件同向布置的弹性件，所述弹性件的一端抵接于所述压力传感器且另一端固定设置，所述线性移动件能够在牵引手指弯曲的过程中带动所述压力传感器压缩所述弹性件。

8、在一些实施方式中，所述舵机牵引总成还包括与所述线性移动件滑动配合的牵引导向结构；和/或，所述基座设有基座滑槽，所述线性移动件与所述基座滑槽滑动配合。

9、在一些实施方式中，所述牵引导向结构包括固定于所述基座的牵引导向杆，所述线性移动件设有导向孔并通过所述导向孔可滑动地穿套于所述牵引导向杆，所述弹性件穿套于所述牵引导向杆。

10、在一些实施方式中，所述基座包括与所述线性移动件同向布置且相互平行的两个支撑梁，两个所述支撑梁之间形成有所述基座滑槽，所述线性移动件与两个所述支撑梁滑动配合。

11、在一些实施方式中，所述舵机牵引件设有供其中一端连接手指的腱绳穿过的穿绳孔以及用于固定腱绳的另一端的定位孔，所述舵机牵引总成还包括与所述定位孔配合且能够松紧腱绳的穿连件。

12、在一些实施方式中，所述舵机牵引总成还包括牵引动力装置、一级减速机构和二级减速机构，所述牵引动力装置设有动力转轴，所述一级减速机构包括固定套接于所述动力转轴的主动齿轮以及与所述主动齿轮啮合的从动齿轮，所述二级减速机构包括固定穿连所述从动齿轮的蜗杆以及与所述蜗杆啮合的蜗轮，所述蜗轮与所述舵机牵引件传动连接。

13、在一些实施方式中，所述蜗杆的螺旋升角小于所述蜗轮的轮齿间的当量摩擦角，使得在所述牵引动力装置停止运行的状态下，所述蜗杆与所述蜗轮能够反行程自锁以保持所述舵机牵引件对手指施以牵引力。

14、在一些实施方式中，所述舵机牵引总成还包括传动连接的牵引动力装置和末级传动机构，所述末级传动机构包括相互啮合的传动齿条和传动齿轮，所述传动齿轮能够由所述牵引动力装置带动旋转，所述传动齿条与所述舵机牵引件相互固定。

15、在一些实施方式中，在手指抓握目标物的状态下，所述手指舵机能够进入力控模式以根据目标物的类型调节所述舵机牵引件施加在手指上的目标牵引力，并根据所述压力传感器的测量值确定所述舵机牵引件施加在手指上的实际牵引力。

16、在一些实施方式中，所述手指舵机还包括设置在所述基座中的位移传感器；在手指接近目标物的过程中，所述手指舵机能够进入位控模式以根据手指与目标物的距离确定所述舵机牵引件的目标位移量，并根据所述位移传感器的测量值确定所述舵机牵引件的实际位移量。

17、本申请第二方面还提供一种灵巧手，其包括：

18、手指；和

19、上述的手指舵机。

20、在一些实施方式中，所述灵巧手还包括：

21、测距传感器，用于检测所述手指与目标物的距离；和

22、位移传感器，用于检测所述舵机牵引件的实际位移量；

23、处理器，与所述测距传感器和所述位移传感器通信，所述处理器能够根据所述手指与目标物的距离生成所述手指抓握目标物所需的目标位移量，且能够根据所述目标位移量与所述实际位移量的差值判断所述手指是否抓握目标物。

24、在本申请中，当手指舵机利用舵机牵引件牵引手指活动时，舵机牵引件产生位移并能引起该手指舵机中的压力传感器的测量值变化，从而可通过该压力传感器的测量值反馈当前手指受到的牵引力，而无须如现有的电流反馈法一般设置复杂的理论模型进行换算，因此本申请的手指舵机可极大提高对手指所受牵引力的检测精度，减少误差。此外，由本申请的手指舵机对手指所受牵引力的检测原理可知，本申请相比于现有在手指表面粘贴点阵式压力传感器的方式，可大幅减少压力传感器的使用数量，从而可大幅降低成本，且由于将压力传感器内置于手指舵机中，布置难度大大降低，同时线缆不会外露，布线更加整洁。

25、本申请实施方式的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

技术特征：

1.手指舵机，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的手指舵机，其特征在于，所述舵机牵引总成还包括阻尼缓冲结构，所述压力传感器(12)连接在所述舵机牵引件(8)与所述阻尼缓冲结构之间。

3.根据权利要求2所述的手指舵机，其特征在于，所述舵机牵引件(8)形成为线性移动件，所述阻尼缓冲结构包括与所述线性移动件同向布置的弹性件(9)，所述弹性件(9)的一端抵接于所述压力传感器(12)且另一端固定设置，所述线性移动件能够在牵引手指弯曲的过程中带动所述压力传感器(12)压缩所述弹性件(9)。

4.根据权利要求3所述的手指舵机，其特征在于，所述舵机牵引总成还包括与所述线性移动件滑动配合的牵引导向结构；和/或，所述基座(3)设有基座滑槽，所述线性移动件与所述基座滑槽滑动配合。

5.根据权利要求4所述的手指舵机，其特征在于，所述牵引导向结构包括固定于所述基座(3)的牵引导向杆(6)，所述线性移动件设有导向孔(83)并通过所述导向孔(83)可滑动地穿套于所述牵引导向杆(6)，所述弹性件(9)穿套于所述牵引导向杆(6)。

6.根据权利要求4所述的手指舵机，其特征在于，所述基座(3)包括与所述线性移动件同向布置且相互平行的两个支撑梁(31)，两个所述支撑梁(31)之间形成有所述基座滑槽，所述线性移动件与两个所述支撑梁(31)滑动配合。

7.根据权利要求1所述的手指舵机，其特征在于，所述舵机牵引件(8)设有供其中一端连接手指的腱绳穿过的穿绳孔(81)以及用于固定腱绳的另一端的定位孔(82)，所述舵机牵引总成还包括与所述定位孔(82)配合且能够松紧腱绳的穿连件。

8.根据权利要求1所述的手指舵机，其特征在于，所述舵机牵引总成还包括牵引动力装置(1)、一级减速机构和二级减速机构，所述牵引动力装置(1)设有动力转轴，所述一级减速机构包括固定套接于所述动力转轴的主动齿轮(4)以及与所述主动齿轮(4)啮合的从动齿轮(5)，所述二级减速机构包括固定穿连所述从动齿轮(5)的蜗杆(2)以及与所述蜗杆(2)啮合的蜗轮(11)，所述蜗轮(11)与所述舵机牵引件(8)传动连接。

9.根据权利要求8所述的手指舵机，其特征在于，所述蜗杆(2)的螺旋升角小于所述蜗轮(11)的轮齿间的当量摩擦角，使得在所述牵引动力装置(1)停止运行的状态下，所述蜗杆(2)与所述蜗轮(11)能够反行程自锁以保持所述舵机牵引件(8)对手指施以牵引力。

10.根据权利要求1所述的手指舵机，其特征在于，所述舵机牵引总成还包括传动连接的牵引动力装置(1)和末级传动机构，所述末级传动机构包括相互啮合的传动齿条(13)和传动齿轮(10)，所述传动齿轮(10)能够由所述牵引动力装置(1)带动旋转，所述传动齿条(13)与所述舵机牵引件(8)相互固定。

11.根据权利要求1所述的手指舵机，其特征在于，在手指抓握目标物的状态下，所述手指舵机能够进入力控模式以根据目标物的类型调节所述舵机牵引件(8)施加在手指上的目标牵引力，并根据所述压力传感器(12)的测量值确定所述舵机牵引件(8)施加在手指上的实际牵引力。

12.根据权利要求1所述的手指舵机，其特征在于，所述手指舵机还包括设置在所述基座(3)中的位移传感器(7)；在手指接近目标物的过程中，所述手指舵机能够进入位控模式以根据手指与目标物的距离确定所述舵机牵引件(8)的目标位移量，并根据所述位移传感器(7)的测量值确定所述舵机牵引件(8)的实际位移量。

13.灵巧手，其特征在于，包括：

14.根据权利要求13所述的灵巧手，其特征在于，所述灵巧手还包括：

技术总结
本申请涉及机器人领域，公开了一种手指舵机和灵巧手，手指舵机包括基座；舵机牵引总成，设置在基座中，且包括能够与手指形成连接的舵机牵引件；和压力传感器，固定在舵机牵引件上，舵机牵引件能够在牵引手指活动的过程中引起压力传感器的测量值变化。本申请的手指舵机可极大提高对手指所受牵引力的检测精度，并可大幅减少压力传感器的使用数量以大幅降低成本，且将压力传感器内置于手指舵机中，布置难度大大降低，同时线缆不会外露，布线更加整洁。

技术研发人员：佘玲娟,付玲,刘延斌,尹莉,马德福,皮皓杰,于晓颖
受保护的技术使用者：中联重科股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23