一种绳驱式灵巧手的手指结构和绳驱式灵巧手的制作方法

本申请主要涉及灵巧手领域，尤其涉及一种绳驱式灵巧手的手指结构和绳驱式灵巧手。

背景技术：

1、现有绳驱式灵巧手的手指通常采用多指节串联结构，各指节通过腱绳的牵引实现屈曲运动。然而，受限于手指内部狭小的安装空间，腱绳在关节处的绕线半径往往受到严格约束，导致驱动力臂较短；同时，腱绳需经过多个导向轮或绕经关节转轴，路径中的摩擦损耗与弹性伸长会进一步削弱从驱动器到指尖的力传递效率。在此类结构下，即使驱动电机输出一定的扭矩，实际作用于手指末端的屈曲力也会显著衰减，难以满足对较重物体或稳定夹持场景的抓取需求。若为增大屈曲力而选用高扭矩电机或舵机，则不仅需要扩大驱动器外形尺寸，破坏手指及手掌的紧凑布局，还会大幅提升绳驱式灵巧手的成本。

2、因此，继续设计一款能够增加绳驱式灵巧手的手指指屈曲力的手指结构和灵巧收手。

技术实现思路

1、本申请针对绳驱式灵巧手的手指结构屈曲力不足的技术问题，提供一种绳驱式灵巧手的手指结构，该手指结构包括第一指节、第二指节、第三指节和第四指节；第一指节与第二指节可拆卸并转动连接，第二指节与第三指节可拆卸并转动连接，第三指节与第四指节可拆卸且转动连接；第一指节通过第一驱动绳与第一驱动机构连接，第二指节通过第二驱动绳与第二驱动机构连接，第三指节通过第三驱动绳与第三驱动机构连接，第四指节通过第四驱动绳与第四驱动机构连接；第一驱动机构、第二驱动机构、第三驱动机构和第四驱动机构分别用于控制相应的指节转动；第二指节和第三指节分别设置有第一导向件和第二导向件，第五驱动绳的一端与第五驱动机构固定连接，另一端穿过第一导向件和第二导向件与第一指节固定连接，第五驱动机构用于增加手指结构的单指屈曲力。

2、在本申请的一实施例中，第二指节、第三指节和第四指节均包括第一连接部，第一连接部包括第一耳板，第一耳板设置有第一卡接槽；第一指节、第二指节、第三指节和第四指节分别设置有第一轴承；当第一指节与第二指节连接时，第一指节的第一轴承卡入第二指节的第一卡接槽；当第二指节与第三指节连接时，第二指节的第一轴承卡入第三指节的第一卡接槽；当第三指节与第四指节连接时，第三指节的第一轴承卡入第四指节的第一卡接槽。

3、在本申请的一实施例中，第一连接部还包括第二耳板和第一凹槽，第一耳板与第二耳板相对且间隔设置，第一凹槽设置于第一耳板和第二耳板之间；第一耳板设置有第一卡接槽，第二耳板设置有第二卡接槽；第一指节、第二指节、第三指节和第四指节还分别设置有第二轴承，第一轴承和第二轴承相对且间隔设置；当第一指节与第二指节连接时，第一指节的第一轴承卡入第二指节的第一卡接槽，第一指节的第二轴承卡入第二指节的第二卡接槽，第一指节至少部分设置于第二指节的第一凹槽；当第二指节与第三指节连接时，第二指节的第一轴承卡入第三指节的第一卡接槽，第二指节的第二轴承卡入第三指节的第二卡接槽，第二指节至少部分设置于第三指节的第一凹槽；当第三指节与第四指节连接时，第三指节的第一轴承卡入第四指节的第一卡接槽，第三指节的第二轴承卡入第四指节的第二卡接槽，第三指节至少部分设置于第四指节的第一凹槽。

4、在本申请的一实施例中，第一指节还包括第一导向槽，第一导向槽的第一开口设置在第一指节的第一侧，第一导向槽的第二开口设置在第一指节的第二侧；第五驱动绳从第一开口穿入第一导向槽，并从第二开口穿出第一导向槽；第一导向槽道的内壁构成约束支撑面，当第五驱动绳受到拉力时，第五驱动绳沿约束支撑面滑动接触，并沿第一导向槽的预设轨迹发生弯折。

5、在本申请的一实施例中，预设轨迹为圆弧、u形或者圆角l形。

6、在本申请的一实施例中，第二指节设置有第二导向槽，第三指节设置有第三导向槽；第三指节的内部设置有第二驱动绳过孔，第二导向槽在第一方向和第二方向所在平面的投影与第二驱动绳过孔至少部分重叠；第四指节的内部设置有第三驱动绳过孔，第三导向槽在第一方向和第二方向所在平面的投影与第三驱动绳过孔至少部分重叠。

7、在本申请的一实施例中，第一指节、第二指节、第三指节和第四指节分别包括第一驱动绳固定孔、第二驱动绳固定孔、第三驱动绳固定孔、第四驱动绳固定孔；第一指节还包括第五驱动绳固定孔；第二驱动绳固定孔与第二导向槽相邻，第三驱动绳固定孔与第三导向槽相邻。

8、在本申请的一实施例中，第一指节、第二指节、第三指节和第四指节分别设置有第一转动轴线、第二转动轴线、第三转动轴线和第四转动轴线；第一转动轴线与第四转动轴线垂直设置，第一转动轴线与第二转动轴线以及第三转动轴线平行；第一驱动机构、第二驱动机构、第三驱动机构、第四驱动结构和第五驱动机构沿第三方向依次排列。

9、本申请通过将第五驱动绳依次穿过第二指节与第三指节上的导向件后固定于第一指节，使第五驱动机构能够在各指节达到预设姿态时向第一至第三指节同步施加额外牵引力，并与原有四根驱动绳的作用力相叠加，有效提升手指结构的整体单指屈曲力。

10、为解决上述技术问题，本申请还提供了一种绳驱式灵巧手，该灵巧手包括手掌本体、拇指支架、手腕部、前臂、拇指、食指、中指、无名指和小指，拇指、食指、中指、无名指和小指均为如前所述的手指结构；手掌本体与手腕部固定连接，拇指支架与手掌本体以及手腕部固定连接，手腕部与前臂转动连接；灵巧手还包括，第一连接件、第二连接件、第三连接件、第四连接件和第五连接件，第二连接件、第三连接件、第四连接件和第五连接件均与手掌本体固定连接，第一连接件与拇指支架固定连接；拇指与第一连接件可拆卸且转动连接，食指与第二连接件可拆卸且转动连接，中指与第三连接件可拆卸且转动连接，无名指与第四连接件可拆卸且转动连接，小指与第五连接件可拆卸且转动连接。

11、在本申请的一实施例中，第一连接件、第二连接件、第三连接件、第四连接件和第五连接件均包括第四驱动绳过孔；拇指、食指、中指、无名指和小指的第四指节均设置有第四导向槽；第四导向槽在第一方向和第二方向所在平面的投影与第四驱动绳过孔至少部分重叠。

12、在本申请的一实施例中，拇指、食指、中指、无名指和小指对应的第一驱动机构、第二驱动结构、第三驱动机构、第四驱动机构和第五驱动机构均设置于前臂；同一手指的第一驱动机构、第二驱动机构、第三驱动机构、第四驱动机构和第五驱动结构沿第三方向依次排列；不同手指的第一驱动机构、第二驱动机构、第三驱动机构、第四驱动机构和第五驱动结构呈环形排布；拇指对应的第一驱动机构、第二驱动结构、第三驱动机构、第四驱动机构和第五驱动机构设置于前臂的第一侧面。

13、本申请的绳驱式灵巧手的每根手指具有更高的屈曲力，能够提高绳驱式灵巧手抓握力。

1.一种绳驱式灵巧手的手指结构，其特征在于，所述手指结构包括第一指节、第二指节、第三指节和第四指节；

2.如权利要求1所述的手指结构，其特征在于，所述第二指节、第三指节和第四指节均包括第一连接部，所述第一连接部包括第一耳板，所述第一耳板设置有第一卡接槽；

3.如权利要求2所述的手指结构，其特征在于，所述第一连接部还包括第二耳板和第一凹槽，所述第一耳板与所述第二耳板相对且间隔设置，所述第一凹槽设置于所述第一耳板和所述第二耳板之间；

4.如权利要求1所述的手指结构，其特征在于，所述第一指节还包括第一导向槽，所述第一导向槽的第一开口设置在所述第一指节的第一侧，所述第一导向槽的第二开口设置在所述第一指节的第二侧；

5.如权利要求4所述的手指结构，其特征在于，所述预设轨迹为圆弧、u形或者圆角l形。

6.如权利要求4所述的手指结构，其特征在于，所述第二指节设置有第二导向槽，所述第三指节设置有第三导向槽；

7.如权利要求6所述的手指结构，其特征在于，所述第一指节、所述第二指节、所述第三指节和所述第四指节分别包括第一驱动绳固定孔、第二驱动绳固定孔、第三驱动绳固定孔、第四驱动绳固定孔；所述第一指节还包括第五驱动绳固定孔；

8.如权利要求3所述的手指结构，其特征在于，所述第一指节、所述第二指节、所述第三指节和所述第四指节分别设置有第一转动轴线、第二转动轴线、第三转动轴线和第四转动轴线；

9.一种绳驱式灵巧手，其特征在于，所述灵巧手包括手掌本体、拇指支架、手腕部、前臂、拇指、食指、中指、无名指和小指，所述拇指、食指、中指、无名指和小指均为如权利要求1-8任一项所述的手指结构；

10.如权利要求9所述的绳驱式灵巧手，其特征在于，所述第一连接件、所述第二连接件、所述第三连接件、所述第四连接件和所述第五连接件均包括第四驱动绳过孔；

11.如权利要求10所述的绳驱式灵巧手，其特征在于，与所述拇指、所述食指、所述中指、所述无名指和所述小指对应的第一驱动机构、第二驱动结构、第三驱动机构、第四驱动机构和第五驱动机构均设置于所述前臂；