一种灵巧手的制作方法

本发明涉及机器人灵巧手，具体为一种灵巧手。

背景技术：

1、现有仿人灵巧手存在以下缺点：

2、1、连杆直驱式灵巧手自由度低（六至十二个）、指形粗壮、拟人度差，难以复现人手的对指捏取与灵巧操作；

3、2高自由度腱绳驱动手依赖精密加工件与专用张紧工装，制造与维护成本高、周期长；

4、3、腱绳张力的装调依赖技师手感，缺乏量化验收判据，不同批次装配一致性差；张力异常（过紧/过松/腱绳卡滞）缺乏可判别的检测方法；

5、4、驱动电机集中于前臂时缺乏系统性散热设计，连续作业温升受限。

技术实现思路

1、本发明提供了一种灵巧手，本发明旨在解决现有技术中灵巧手自由度低、制造维护成本高、张力装调依赖手感且缺乏量化判据、以及散热不足的问题。

2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

3、一种灵巧手，包括：

4、前臂总成，其包括前臂壳体以及设置于所述前臂壳体内部的驱动电机组、绕线轮组和棘轮张紧机构；

5、腕部关节，与所述前臂总成的顶端连接；

6、手掌总成，设置于所述腕部关节顶端；

7、多个手指总成，铰接于所述手掌总成上；

8、腱绳传动，其一端连接所述手指总成，另一端绕过所述绕线轮组并锚定；

9、其中，所述驱动电机组用于驱动所述绕线轮组转动，以通过所述腱绳传动驱动所述手指总成运动，所述棘轮张紧机构与所述绕线轮组同轴设置，用于调节并锁定所述腱绳传动的张力。

10、作为本发明的一种优选方案，所述棘轮张紧机构包括棘轮盘、单向棘爪和张紧旋钮，所述张紧旋钮驱动所述棘轮盘转动以逐格收放所述腱绳传动，所述单向棘爪与所述棘轮盘啮合以实现单向自锁。

11、作为本发明的一种优选方案，所述驱动电机组由多台串行总线磁编码舵机构成，并按双列塔式排布固定于所述前臂总成内部。

12、作为本发明的一种优选方案，所述串行总线磁编码舵机的磁编码分辨率为0.088°。

13、作为本发明的一种优选方案，还包括散热风扇，所述散热风扇设置于所述前臂壳体内，用于在所述前臂总成内部形成贯穿所述驱动电机组的穿堂风道。

14、作为本发明的一种优选方案，所述散热风扇包括分别安装于所述前臂壳体相对两侧壁的进风风扇与出风风扇，所述进风风扇以及所述出风风扇同向串联以构成所述穿堂风道。

15、作为本发明的一种优选方案，所述进风风扇与所述出风风扇均为12v直流轴流风扇，其规格为50×50×10mm。

16、作为本发明的一种优选方案，所述腱绳传动为高强度超高分子量聚乙烯编织线，其一端锚定于所述手指总成的指骨端部与线径匹配的打结孔内。

17、作为本发明的一种优选方案，所述前臂壳体为矩形圆角塔式腔体，采用增材制造一体成型。

18、作为本发明的一种优选方案，所述驱动电机组共十七台，其中，十六台用于驱动所述手指总成的掌指、近节与外展关节，一台用于驱动所述腕部关节，共构成十七个主动自由度。

19、本发明提供了一种灵巧手。具备以下有益效果：

20、1、本发明可免工装棘轮张紧：每一驱动通道的绕线轮组同轴设置棘轮张紧机构：张紧作业时，驱动电机组全通道通电抱死锁定绕线轮，操作者徒手逐格转动棘轮收放腱绳，单向棘齿自锁防止回退；无需任何专用工装即可完成全手张紧与后续维护。

21、2、本发明量化行程验收标定：张紧完成后执行自动标定：按关节分组使能扭矩，逐关节双向撞限记录行程；将实测行程与预设“验收带”（依据关节类型划定的行程区间）比对，行程落带判定张力合格，行程偏大判定过松、偏小判定过紧、对棘轮调节无响应判定腱绳卡滞--由此建立“张力状态-行程数值”的量化映射，替代手感装调，并支持“调一格-测一次”的闭环收敛流程。标定结果直接生成关节-电机映射文件供控制层使用。

22、3、本发明具有高效散热结构：前臂壳体两侧对置设置进风风扇与出风风扇，构成贯穿电机塔的穿堂风道，保障连续作业热平衡。

23、4、本发明控制链路设置行程钳制、单机电流上限、总线电流预算守护与过热保护四级防护。

24、5、本发明中17个关节的行程验收全部进入预设的“验收带”，合格率高；在静止保持状态下，未检出抖动；经过15次重复定位测试，位置散布合格，达到了编码器分辨率水平；整机物料成本约为国外同自由度产品的几十分之一。

1.一种灵巧手，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种灵巧手，其特征在于，所述棘轮张紧机构（130）包括棘轮盘（131）、单向棘爪（132）和张紧旋钮（133），所述张紧旋钮（133）驱动所述棘轮盘（131）转动以逐格收放所述腱绳传动（440），所述单向棘爪（132）与所述棘轮盘（131）啮合以实现单向自锁。

3.根据权利要求1所述的一种灵巧手，其特征在于，所述驱动电机组（110）由多台串行总线磁编码舵机构成，并按双列塔式排布固定于所述前臂总成（100）内部。

4.根据权利要求3所述的一种灵巧手，其特征在于，所述串行总线磁编码舵机的磁编码分辨率为0.088°。

5.根据权利要求1所述的一种灵巧手，其特征在于，还包括散热风扇（140），所述散热风扇（140）设置于所述前臂壳体（150）内，用于在所述前臂总成（100）内部形成贯穿所述驱动电机组（110）的穿堂风道（143）。

6.根据权利要求5所述的一种灵巧手，其特征在于，所述散热风扇（140）包括分别安装于所述前臂壳体（150）相对两侧壁的进风风扇（141）与出风风扇（142），所述进风风扇（141）以及所述出风风扇（142）同向串联以构成所述穿堂风道（143）。

7.根据权利要求6所述的一种灵巧手，其特征在于，所述进风风扇（141）与所述出风风扇（142）均为12v直流轴流风扇，其规格为50×50×10mm。

8.根据权利要求1所述的一种灵巧手，其特征在于，所述腱绳传动（440）为高强度超高分子量聚乙烯编织线，其一端锚定于所述手指总成（400）的指骨端部与线径匹配的打结孔内。

9.根据权利要求1所述的一种灵巧手，其特征在于，所述前臂壳体（150）为矩形圆角塔式腔体，采用增材制造一体成型。

10.根据权利要求1所述的一种灵巧手，其特征在于，所述驱动电机组（110）共十七台，其中，十六台用于驱动所述手指总成（400）的掌指、近节与外展关节，一台用于驱动所述腕部关节（200），共构成十七个主动自由度。