灵巧手MCP关节双啮合齿轮传动机构及机器人灵巧手的制作方法

本发明涉及具身智能机器人灵巧手，特别是涉及一种灵巧手mcp关节双啮合齿轮传动机构及机器人灵巧手。

背景技术：

1、灵巧手是实现机器人精细操作的核心末端执行器。在人类手部解剖结构中，掌指关节即mcp关节承担着指根弯曲和指根侧摆两个关键自由度，是手指运动链中活动范围最大、承载要求最高的关节节点。

2、在齿轮传动中，为保证润滑和补偿加工误差，啮合齿面之间必须存在齿侧间隙；反向运动时，主动轮需要空转跨越这个间隙才能推动从动轮，这段空转角度就是回差；单齿啮合只有一对齿面接触，反向时齿侧间隙不可避免。在灵巧手mcp关节，这个误差直接影响着数据采集的准确性。

3、当前多数灵巧手采用锥齿轮副或者直齿轮副实现mcp关节的动力传递，微型齿轮在制造精度极限下难以完全消除齿侧间隙，导致正反转切换时产生传动回差，这一回差在灵巧手频繁进行抓握–释放、捏取–松开的往复动作中被逐次累积，严重影响关节位置控制精度和重复定位性能。此外，传统单齿啮合传动方式在微型化尺寸约束下，单齿承载能力有限，难以满足灵巧手日益提升的抓取力需求。少数方案采用绳驱方式替代齿轮传动，虽可消除齿侧间隙回差，但绳驱结构需要张紧装置和复杂的绳路布局，长期使用存在蠕变风险，维护成本高，且传动刚性和可靠性不及齿轮方案。

4、针对上述现有技术存在的问题，本领域技术人员亟需一种低回差高承载力的灵巧手mcp关节双啮合齿轮传动机构及机器人灵巧手。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种灵巧手mcp关节双啮合齿轮传动机构及机器人灵巧手，以解决上述现有技术存在的问题，能够提升传动强度、减少回差且结构更为紧凑。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、本发明提供一种灵巧手mcp关节双啮合齿轮传动机构，包括支架、主动大齿轮、从动大齿轮、第一小齿轮和第二小齿轮；所述主动大齿轮、所述从动大齿轮、所述第一小齿轮和所述第二小齿轮的转轴相互平行且均与所述支架转动连接；所述第一小齿轮转轴与所述第二小齿轮转轴的第一转轴连线位于所述主动大齿轮和所述从动大齿轮之间，所述主动大齿轮转轴与所述从动大齿轮转轴的第二转轴连线垂直于第一转轴连线，所述主动大齿轮的齿部和所述从动大齿轮的齿部沿第二转轴连线方向间隔设置；所述第一小齿轮和所述第二小齿轮分别同时与所述主动大齿轮和所述从动大齿轮啮合。

4、在一些实施方式中，所述第一小齿轮和所述第二小齿轮关于所述第二转轴连线对称设置；所述第一小齿轮的齿数与所述第二小齿轮的齿数相等。

5、在一些实施方式中，所述从动大齿轮为扇形齿轮，所述主动大齿轮为扇形齿轮或者完整圆齿轮；所述从动大齿轮的扇形齿部与所述主动大齿轮的齿部相对间隔设置；所述第一小齿轮和所述第二小齿轮分别同时与所述主动大齿轮的齿部和所述从动大齿轮的扇形齿部啮合。

6、在一些实施方式中，所述主动大齿轮、所述从动大齿轮、所述第一小齿轮和所述第二小齿轮的模数相等。

7、在一些实施方式中，还包括转动架；所述转动架设有屈伸轴且通过屈伸轴与所述支架转动连接，所述转动架沿所述屈伸轴轴向的一侧固设有所述从动大齿轮；所述转动架还设有侧摆轴，所述侧摆轴的轴线与所述屈伸轴的轴线垂直相交。

8、在一些实施方式中，还包括屈伸驱动电机；所述屈伸驱动电机的输出轴与所述主动大齿轮传动连接用于驱动所述主动大齿轮旋转。

9、在一些实施方式中，所述支架上设有传动部壳体，所述传动部壳体轴向的一侧设有所述主动大齿轮，所述主动大齿轮的齿顶圆直径小于所述传动部壳体的外周壁尺寸；所述从动大齿轮的齿顶圆直径小于所述转动架的外周壁尺寸。

10、在一些实施方式中，所述支架包括第一架体和第二架体；所述第一架体与所述第二架体可拆卸连接；所述第一架体与所述第二架体之间设有用于容纳所述转动架和所述从动大齿轮的第一腔体以及用于容纳所述主动大齿轮的第二腔体。

11、在一些实施方式中，所述转动架为u型架；所述转动架背离所述主动大齿轮的一侧设有开口。

12、本发明还提供一种机器人灵巧手，包括上述的灵巧手mcp关节双啮合齿轮传动机构和手指部。

13、本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

14、一，本发明的灵巧手mcp关节双啮合齿轮传动机构及机器人灵巧手，主动大齿轮的齿部与从动大齿轮的齿部间隔设置不直接啮合，第一小齿轮、第二小齿轮分别同时与主动大齿轮和从动大齿轮啮合传动，主动大齿轮转动通过第一小齿轮和第二小齿轮驱动从动大齿轮转动实现屈伸弯曲动作；本发明通过第一小齿轮和第二小齿轮形成双齿同时啮合传动，能够提升传动强度；当主动大齿轮正向或反向转动时，动力经第一小齿轮和第二小齿轮双路同步传递给从动大齿轮，通过微调中心距，例如通过微调两侧小齿轮和主动轮从动轮的中心距，上下两侧小齿轮可以分别调整，各自减少一个方向的齿侧回差，从而形成互为消隙的结构，能够减少传动回差；并且可以减小主动大齿轮与从动大齿轮之间的中心距，使得结构更为紧凑。

15、二，本发明的转动架设置有侧摆轴和屈伸轴，且侧摆轴轴线与屈伸轴轴线垂直相交，在极其紧凑的空间内将指根侧摆、屈伸自由度坐标系原点高度重合，屈伸与侧摆两个自由度分别由独立的驱动电机控制，运动学完全解耦，运动拟人化程度显著提升。

1.一种灵巧手mcp关节双啮合齿轮传动机构，其特征在于，包括支架、主动大齿轮、从动大齿轮、第一小齿轮和第二小齿轮；

2.根据权利要求1所述的灵巧手mcp关节双啮合齿轮传动机构，其特征在于，所述第一小齿轮和所述第二小齿轮关于所述第二转轴连线对称设置；

3.根据权利要求1所述的灵巧手mcp关节双啮合齿轮传动机构，其特征在于，所述从动大齿轮为扇形齿轮，所述主动大齿轮为扇形齿轮或者完整圆齿轮；

4.根据权利要求3所述的灵巧手mcp关节双啮合齿轮传动机构，其特征在于，所述主动大齿轮、所述从动大齿轮、所述第一小齿轮和所述第二小齿轮的模数相等。

5.根据权利要求1所述的灵巧手mcp关节双啮合齿轮传动机构，其特征在于，还包括转动架；

6.根据权利要求1所述的灵巧手mcp关节双啮合齿轮传动机构，其特征在于，还包括屈伸驱动电机；

7.根据权利要求5所述的灵巧手mcp关节双啮合齿轮传动机构，其特征在于，所述支架上设有传动部壳体，所述传动部壳体轴向的一侧设有所述主动大齿轮，所述主动大齿轮的齿顶圆直径小于所述传动部壳体的外周壁尺寸；

8.根据权利要求5所述的灵巧手mcp关节双啮合齿轮传动机构，其特征在于，所述支架包括第一架体和第二架体；

9.根据权利要求5所述的灵巧手mcp关节双啮合齿轮传动机构，其特征在于，所述转动架为u型架；所述转动架背离所述主动大齿轮的一侧设有开口。

10.一种机器人灵巧手，其特征在于，包括权利要求1-9中任一项所述的灵巧手mcp关节双啮合齿轮传动机构和手指部。