多自由度仿人机械臂手部结构设计

这款仿生手部结构的设计初衷，是覆盖康复辅具、特种作业操作、人形机器人末端执行器三类核心场景，在康复领域可作为上肢假肢的核心执行端，匹配不同截肢位的前臂残肢适配需求，特种作业场景下可搭载在排爆、巡检机械臂末端，完成抓取不规则物体、操作常规手动工具的动作，人形机器人领域则可作为末端执行单元实现类人手的动作表达与操作功能。从结构设计逻辑来看，整体采用模块化分段设计，从前臂连接端到指端依次分为驱动安装舱、腕部传动段、掌部基座、指节单元四个部分，驱动安装舱预留了标准舵机的安装位，可根据负载需求匹配不同扭矩的驱动元件，舱体侧面设计有走线槽与快拆盖板，方便后期调试时更换驱动件、调整传动间隙，不需要完全拆解整体结构。腕部传动段采用齿轮啮合传动结构，可实现掌部相对于前臂的俯仰、偏转两个自由度的动作，传动齿轮旁设计有限位凸台，限定腕部的活动角度在类人腕关节的正常活动范围内，避免超程运动导致的结构损坏或传动脱开。掌部基座作为所有指节的安装载体，拇指采用独立的旋转基座设计，可实现拇指相对于掌面的外展、内收动作，配合其余四指的弯曲动作可完成捏取、抓握、握持等不同的手势动作，其余四指均采用多段式指节串联结构，每段指节之间通过销轴铰接，指节内部设计有连杆传动槽，通过内置的连杆机构将驱动端的动力传递到每一段指节，实现指节的顺序弯曲，模拟人手抓取物体时的包覆动作，保证抓取不同形状物体时的贴合度。安装边界方面，前臂连接端设计有标准的法兰对接结构，可匹配常规直径的机械臂前臂管或假肢接受腔的连接尺寸，整体收拢状态下的外径不超过常规成年人前臂的围度，指端完全伸展时的总长度与成年人手掌加前臂段的常规尺寸匹配，不会出现尺寸突兀导致的动作干涉问题。结构细节上，所有铰接位置都预留了轴承安装位，可加装微型滑动轴承降低铰接处的转动摩擦，提升动作的顺滑度，外壳部分采用分体式卡扣加螺丝固定的设计，既保证外壳的连接强度，也方便后期拆解维护内部的传动与驱动部件，指端位置预留了防滑垫安装槽，可加装柔性防滑垫提升抓取物体时的摩擦力，避免抓取光滑物体时出现滑脱问题。