共圆滑杆直线平夹感知自适应机器人手指装置制造方法及图纸

共圆滑杆直线平夹感知自适应机器人手指装置，属于机器人手技术领域，包括基座、第一指段、第二指段、近关节轴、远关节轴、三个轴、连接件、三个连杆、滑块、滑杆、两个电机和两个传动机构、触发传感器、停抓传感器、两个停放传感器、控制模块和两个电机驱动模块。该装置实现了直线平夹与自适应抓取功能：根据目标物体形状和位置的不同，既能沿直线平动第二指段外部夹持物体，也能从内部向外张开撑取中空的物体，还能依次转动两个指段去包络抓取不同形状、尺寸的物体；抓取放置于工作台上的不同尺寸薄板物体时降低了对控制系统的需求，抓取范围大，抓取稳定；制造和维护成本低，适用于机器人手。

An adaptive robot finger device with a straight sliding lever and a straight flat pin sensing mechanism

The perceptual adaptive finger device of a common circular sliding rod linear clamping robot belongs to the technical field of a robot hand, which includes a base, a first finger segment, a second finger segment, a near-joint axis, a far-joint axis, three axes, connectors, three connecting rods, sliders, sliders, two motors and two transmission mechanisms, a trigger sensor and a stop-grasp sensor. Two parking sensors, control modules and two motor drive modules. The device realizes the functions of straight line clamping and adaptive grasping: according to the shape and position of the target object, it can not only move the object outside the second finger segment along the straight line, but also open and support the hollow object from the inside to the outside, and rotate the two finger segments in turn to grab the objects with different shapes and sizes; It reduces the requirement of control system for thin plate objects of different sizes on workbench, has large grasping range and stable grasping, and has low manufacturing and maintenance cost, which is suitable for robotic hand.

【技术实现步骤摘要】
共圆滑杆直线平夹感知自适应机器人手指装置
本技术属于机器人手
，特别涉及一种共圆滑杆直线平夹感知自适应机器人手指装置的结构设计。
技术介绍
机器人手抓取物体主要有两种抓取模式，一种是捏持，一种是包络握持。前者针对桌面上的物体，以及轻、小物体抓取；后者是针对较大较重物体的抓取。现有的复合抓取机器人手具有捏持和握持两种功能。已有的一种欠驱动机器人手指装置(专利US5762390A)，包括基座、驱动器、第二传动机构、六个连杆、三个指段、限位机构和多个弹簧等。该装置实现了平夹及自适应包络物体的效果：该装置的不足之处在于：该装置在平夹抓取的最初阶段中，手指末端呈圆弧运动——末端圆弧平动，无法实现末端指段直线平动的效果，在抓取桌面物体时，需要机械臂的良好配合，因而增大了对机械臂协同控制编程的依赖。另一种多连杆平夹自适应机器人手(专利US8973958B2)，包括五个连杆、弹簧、电机等，该装置实现了圆弧平夹与自适应抓取模式。该装置不仅能够实现捏持和握持，而且捏持过程中，其第二指段始终保持相对于基座不变的姿态，达到了很好的平行夹持抓取模式(简称平夹抓取)，这种抓取方式特别适合抓取在工作台面(桌面)上的薄板物体，甚至是这种情况下的唯一抓取方式(除了采用吸盘去吸取之外)。此外，该机器人手还可以在物体较大时采用两个指段接触物体的稳定包络抓取，该抓取获得比平行夹持更加稳定的形状封闭抓取效果，这是抓取较重物体时必须采用的更多接触点抓取。在工作时，该装置先保持末端指段相对基座姿态不变，进行圆弧轨迹的平动，达到平夹的效果，或者实现自适应包络抓取。其不足之处在于：该装置在平夹阶段是一种圆弧平动末端指段，无法实现直线平动末端指段，在工作台上夹持不同尺寸的薄板物体时需要机械臂协同配合，以调整机器人手的位置，从而增加了控制难度，不利于高速柔性抓取。已有直线平动夹持的机器人手(专利WO2016063314A1)，包括基座、电机、过渡第二传动机构、第一指段、第二指段、八个连杆、多个转轴等。该装置能够实现第二指段的直线平动，利用第二指段的直线平行移动对物体实现直线平行夹持的功能。其不足之处在于：该装置仅能实现直线平行夹持功能，无法实现自适应包络抓取的功能。
技术实现思路
本技术的目的是为了克服已有技术的不足之处，提供一种共圆滑杆直线平夹感知自适应机器人手指装置。该装置实现直线平夹与自适应复合抓取功能：可以沿直线平动第二指段夹持物体，还可以依次转动两个指段去包络抓取物体，自适应不同形状、尺寸物体，适合抓取放置于工作台上的物体。本技术的技术方案如下：本技术设计的共圆滑杆直线平夹感知自适应机器人手指装置，包括基座、第一指段、第二指段、近关节轴)和远关节轴；所述第一指段的一端套接在近关节轴上，第一指段的另一端套接在远关节轴上；所述第二指段套接在远关节轴上；所述近关节轴和远关节轴的中心线相互平行；其特征在于：该共圆滑杆直线平夹感知自适应机器人手指装置还包括第一电机、第一传动机构、滑杆、第一轴、第二轴、第三轴、连接件、中间连杆、下部连杆、后部连杆、滑块、第二电机、第二传动机构、触发传感器、停抓传感器、第一停放传感器、第二停放传感器、控制模块、第一电机驱动模块和第二电机驱动模块；所述第一电机与基座固接；所述第一电机的输出轴与第一传动机构的输入端相连，所述第一传动机构的输出端与连接件相连，所述连接件滑动镶嵌在基座中；所述第一轴套设在连接件中；所述滑杆与基座固接，所述滑块滑动镶嵌在滑杆上；所述近关节轴套设在滑块中；所述中间连杆的一端套接在第一轴上，中间连杆的另一端套接在近关节轴上；所述中间连杆与第一指段固接；所述下部连杆的一端套接在近关节轴上，下部连杆的另一端套接在第二轴上；所述后部连杆的一端套接在第二轴上，后部连杆的另一端套接在第三轴上；所述第二指段套接在第三轴上；所述第一轴、第二轴、第三轴和近关节轴的中心线相互平行；设近关节轴、远关节轴、第一轴、第二轴、第三轴的中心点分别为A、B、E、D、C，线段AB、线段BC、线段CD和线段DA构成平行四边形；所述线段AB与线段AE相互垂直，所述滑块沿滑杆的滑动方向与连接件在基座上的滑动方向之间夹角为α，所述线段AB与线段AE之比为tan(π/2-α)；所述第一轴的中心线与连接件在基座中的滑动方向垂直；所述第二电机与滑块固接，所述第二电机的输出轴与第二传动机构的输入端相连，所述第二传动机构的输出端与下部连杆相连；所述控制模块包括第一电机驱动输出端、第二电机驱动输出端、触发输入端、停抓输入端、第一停放输入端、第二停放输入端和复位端；所述控制模块的复位端连接复位信号；所述控制模块的第一电机驱动输出端、第二电机驱动输出端分别与第一电机驱动模块的输入端、第二电机驱动模块的输入端连接；所述第一电机驱动模块的输出端、第二电机驱动模块的输出端分别与第一电机、第二电机的引线相连；所述的触发传感器固定安装在第一指段的抓取面，采集所抓物体碰触第一指段的信息；所述的触发传感器的信号引出端与控制模块的触发输入端连接；所述的停抓传感器固定安装在第二指段的抓取面，采集所抓物体碰触第二指段的信息；所述的停抓传感器的信号引出端与控制模块的停抓输入端连接；所述的第一停放传感器固定安装在基座上，采集连接件相对于基座中滑动到初始位置的信息；所述的第一停放传感器的信号引出端与控制模块的第一停放输入端连接；所述的第二停放传感器固定安装在滑块上，采集下部连杆相对于滑块绕近关节轴转动到某个设定角度的信息；所述的第二停放传感器的信号引出端与控制模块的第二停放输入端连接；所述的控制模块运行控制程序，在得到外部的抓取物体指令后，发出指令通过第一电机驱动模块驱动第一电机转动，在得到触发传感器反馈的触发信号后，发出指令通过第一电机驱动模块停止第一电机转动，并发出指令通过第二电机驱动模块驱动第二电机转动，在得到停抓传感器反馈的停抓信号后，发出指令通过第二电机驱动模块停止第二电机转动；在得到复位信号后，发出指令通过第二电机驱动模块驱动第二电机反转，在得到第二停放传感器反馈的停放信号后，发出指令通过第二电机驱动模块停止第二电机，并发出指令通过第一电机驱动模块驱动第一电机反转，在得到第一停放传感器反馈的停放信号后，发出指令通过第一电机驱动模块停止第一电机。本技术所述的共圆滑杆直线平夹感知自适应机器人手指装置，其特征在于：所述第一传动机构包括丝杠和螺母；所述第一电机的输出轴与丝杠的一端固接，所述丝杠套设在基座中，所述螺母与丝杠配合形成螺纹传动关系，所述螺母与连接件固接；所述丝杠的中心线与连接件在基座中的滑动方向一致。本技术所述的共圆滑杆直线平夹感知自适应机器人手指装置，其特征在于：所述第二传动机构包括减速器、蜗杆、蜗轮、过渡轴、第一过渡齿轮和第二过渡齿轮；所述第二电机的输出轴与减速器的输入端相连，所述蜗杆套固在减速器的输出轴上；所述蜗杆与蜗轮啮合，所述蜗轮套固在过渡轴上，所述过渡轴套设在滑块中，所述第一过渡齿轮套固在过渡轴上，所述第一过渡齿轮与第二过渡齿轮啮合，所述第二过渡齿轮套接在近关节轴上，所述第二过渡齿轮与下部连杆固接。本技术与现有技术相比，具有以下优点和突出性效果：本技术装置利用四点共圆连杆滑块机构、多个传感器、控制模块和两个电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种共圆滑杆直线平夹感知自适应机器人手指装置，包括基座、第一指段、第二指段、近关节轴和远关节轴；所述第一指段的一端套接在近关节轴上，第一指段的另一端套接在远关节轴上；所述第二指段套接在远关节轴上；所述近关节轴和远关节轴的中心线相互平行；其特征在于：该共圆滑杆直线平夹感知自适应机器人手指装置还包括第一电机、第一传动机构、滑杆、第一轴、第二轴、第三轴、连接件、中间连杆、下部连杆、后部连杆、滑块、第二电机、第二传动机构、触发传感器、停抓传感器、第一停放传感器、第二停放传感器、控制模块、第一电机驱动模块和第二电机驱动模块；所述第一电机与基座固接；所述第一电机的输出轴与第一传动机构的输入端相连，所述第一传动机构的输出端与连接件相连，所述连接件滑动镶嵌在基座中；所述第一轴套设在连接件中；所述滑杆与基座固接，所述滑块滑动镶嵌在滑杆上；所述近关节轴套设在滑块中；所述中间连杆的一端套接在第一轴上，中间连杆的另一端套接在近关节轴上；所述中间连杆与第一指段固接；所述下部连杆的一端套接在近关节轴上，下部连杆的另一端套接在第二轴上；所述后部连杆的一端套接在第二轴上，后部连杆的另一端套接在第三轴上；所述第二指段套接在第三轴上；所述第一轴、第二轴、第三轴和近关节轴的中心线相互平行；设近关节轴、远关节轴、第一轴、第二轴、第三轴的中心点分别为A、B、E、D、C，线段AB、线段BC、线段CD和线段DA构成平行四边形；所述线段AB与线段AE相互垂直，所述滑块沿滑杆的滑动方向与连接件在基座上的滑动方向之间夹角为α，所述线段AB与线段AE之比为tan(π/2‑α)；所述第一轴的中心线与连接件在基座中的滑动方向垂直；所述第二电机与滑块固接，所述第二电机的输出轴与第二传动机构的输入端相连，所述第二传动机构的输出端与下部连杆相连；所述控制模块包括第一电机驱动输出端、第二电机驱动输出端、触发输入端、停抓输入端、第一停放输入端、第二停放输入端和复位端；所述控制模块的复位端连接复位信号；所述控制模块的第一电机驱动输出端、第二电机驱动输出端分别与第一电机驱动模块的输入端、第二电机驱动模块的输入端连接；所述第一电机驱动模块的输出端、第二电机驱动模块的输出端分别与第一电机、第二电机的引线相连；所述的触发传感器固定安装在第一指段的抓取面，采集所抓物体碰触第一指段的信息；所述的触发传感器的信号引出端与控制模块的触发输入端连接；所述的停抓传感器固定安装在第二指段的抓取面，采集所抓物体碰触第二指段的信息；所述的停抓传感器的信号引出端与控制模块的停抓输入端连接；所述的第一停放传感器固定安装在基座上，采集连接件相对于基座中滑动到初始位置的信息；所述的第一停放传感器的信号引出端与控制模块的第一停放输入端连接；所述的第二停放传感器固定安装在滑块上，采集下部连杆相对于滑块绕近关节轴转动到某个设定角度的信息；所述的第二停放传感器的信号引出端与控制模块的第二停放输入端连接；所述的控制模块运行控制程序，在得到外部的抓取物体指令后，发出指令通过第一电机驱动模块驱动第一电机转动，在得到触发传感器反馈的触发信号后，发出指令通过第一电机驱动模块停止第一电机转动，并发出指令通过第二电机驱动模块驱动第二电机转动，在得到停抓传感器反馈的停抓信号后，发出指令通过第二电机驱动模块停止第二电机转动；在得到复位信号后，发出指令通过第二电机驱动模块驱动第二电机反转，在得到第二停放传感器反馈的停放信号后，发出指令通过第二电机驱动模块停止第二电机，并发出指令通过第一电机驱动模块驱动第一电机反转，在得到第一停放传感器反馈的停放信号后，发出指令通过第一电机驱动模块停止第一电机。...

【技术特征摘要】
1.一种共圆滑杆直线平夹感知自适应机器人手指装置，包括基座、第一指段、第二指段、近关节轴和远关节轴；所述第一指段的一端套接在近关节轴上，第一指段的另一端套接在远关节轴上；所述第二指段套接在远关节轴上；所述近关节轴和远关节轴的中心线相互平行；其特征在于：该共圆滑杆直线平夹感知自适应机器人手指装置还包括第一电机、第一传动机构、滑杆、第一轴、第二轴、第三轴、连接件、中间连杆、下部连杆、后部连杆、滑块、第二电机、第二传动机构、触发传感器、停抓传感器、第一停放传感器、第二停放传感器、控制模块、第一电机驱动模块和第二电机驱动模块；所述第一电机与基座固接；所述第一电机的输出轴与第一传动机构的输入端相连，所述第一传动机构的输出端与连接件相连，所述连接件滑动镶嵌在基座中；所述第一轴套设在连接件中；所述滑杆与基座固接，所述滑块滑动镶嵌在滑杆上；所述近关节轴套设在滑块中；所述中间连杆的一端套接在第一轴上，中间连杆的另一端套接在近关节轴上；所述中间连杆与第一指段固接；所述下部连杆的一端套接在近关节轴上，下部连杆的另一端套接在第二轴上；所述后部连杆的一端套接在第二轴上，后部连杆的另一端套接在第三轴上；所述第二指段套接在第三轴上；所述第一轴、第二轴、第三轴和近关节轴的中心线相互平行；设近关节轴、远关节轴、第一轴、第二轴、第三轴的中心点分别为A、B、E、D、C，线段AB、线段BC、线段CD和线段DA构成平行四边形；所述线段AB与线段AE相互垂直，所述滑块沿滑杆的滑动方向与连接件在基座上的滑动方向之间夹角为α，所述线段AB与线段AE之比为tan(π/2-α)；所述第一轴的中心线与连接件在基座中的滑动方向垂直；所述第二电机与滑块固接，所述第二电机的输出轴与第二传动机构的输入端相连，所述第二传动机构的输出端与下部连杆相连；所述控制模块包括第一电机驱动输出端、第二电机驱动输出端、触发输入端、停抓输入端、第一停放输入端、第二停放输入端和复位端；所述控制模块的复位端连接复位信号；所述控制模块的第一电机驱动输出端、第二电机驱动输出端分别与第一电机驱动模块的输入端、第二电机驱动模块的输入端连接；所述第一电机驱动模块的输出端、第二电机驱动模块的输出端分别与第一电机、第二电机的引...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁永源，张文增，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：新型
国别省市：北京,11