摆杆滑槽直线平行夹持自适应机器人手指装置制造方法及图纸

摆杆滑槽直线平行夹持自适应机器人手指装置，属于机器人手技术领域，包括基座、底座、电机、三套传动机构、摆杆、滑槽、两个指段、两个关节轴、簧件和限位块。该装置实现了机器人手指平行夹持及自适应抓取的功能，根据目标物体形状和位置的不同，既能平动第二指段捏持或外张撑取物体，也能依次转动第一指段和第二指段包络不同形状、大小的物体；该装置抓取范围大；采用欠驱动的方式，利用一个电机驱动两个手指，无需复杂的传感和控制系统；该装置结构简单，制造和维护成本低，适用于机器人手。

【技术实现步骤摘要】
摆杆滑槽直线平行夹持自适应机器人手指装置
本专利技术属于机器人手
，特别涉及一种多连杆平行夹持自适应包络机器人手指装置的结构设计。
技术介绍
机器人手作为机器人的重要部件，是机器人研究的热点和难点。有些手被设计成人手的形状去模仿人手的运动，也有有些手被开发出来用于工业作业中，例如工业夹持器、欠驱动手、灵巧手和特种手等。这些手可以配合机器人的传感与控制系统，在许多特殊的环境中完成特定的抓取任务。然而，大多数夹持器仅针对一个特定的任务而设计，只能抓住一些特殊类型的物体。多自由度的灵巧手具有较高的的拟人性，可以完成多数人手抓取、操作和感知功能，可是这类手通常比传统的夹持器更复杂、易碎和昂贵。特种手是各种无手指机器人手的统称，主要是针对特定物体开发，例如利用吸盘、磁铁等装置。可这种手在抓取物体方面，普及度不如多个手指的机器人手高，不是非常适合在日常生活中使用。为了适应不同的抓持任务，扩大行业的使用范围，自适应欠驱动机器人综合了市面上一般机器人手的优点，将一般手的复杂机械结构改为一种结构简单、电机数量少和应用范围广的装置。人手的另一个重要特征是实现混合抓取模式，该模式不限于单个抓取模式，既可以实现握持也可以实现捏持。大多数欠驱动的手能够实现一个物体的包围式抓握或包络抓握。然而，这样的手不能捏持，利用末端手指的指尖部分去夹取物体，采用两个点或两个软指面去接触物体，主要针对小尺寸物体或具有对立面的较大物体。自适应欠驱动手指可以采用自适应包络物体的方式握持，但是无法实施捏持抓取。已有的一种欠驱动机器人手指装置(国际专利WO2013/075245A1)，包括连杆、弹簧、机械约束。此装置实现了连杆欠驱动耦合转动多个关节，然后再手指弯曲自适应抓取物体的功能，是一种既具有捏持功能，又能够实现稳定自适应包络抓持的机器人手。其不足在于该装置无法实现末端指段平行夹持抓取效果，导致其无法抓取在水平平面上一些小而薄的物体，无法实施平行捏持或外张撑取物体。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服已有技术的不足之处，提供一种摆杆滑槽直线平行夹持自适应机器人手指装置。该装置结构简单，具有多种抓取模式，既能平动第二指段夹持或外张撑取物体，也能利用连杆跟弹簧自适应包络不同形状、大小的物体；该装置抓取范围大，仅利用一个电机驱动两个手指，无需复杂的传感和控制系统。本专利技术的技术方案如下：本专利技术设计的一种摆杆滑槽直线平行夹持自适应机器人手指装置，包括基座、电机、第一传动机构、第一指段、第二指段、近关节轴、远关节轴、第一连杆、第二连杆、第一轴、第二轴、第三轴、簧件和限位块；所述近关节轴套设在基座中，所述第一指段套接在近关节轴上，所述远关节轴套设在第一指段中，所述第二指段套接在远关节轴上；所述第一轴套设在基座中；所述第一连杆的一端套接在第一轴上，第一连杆的另一端套接在第二轴上；所述第二连杆的一端套接在第二轴上，所述第二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；所述电机与基座固接；所述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第一连杆相连；所述限位块与第二连杆固接，所述限位块与第一连杆在初始位置时相接触，所述限位块限制第一连杆与第二连杆的夹角不得小于初始角度；所述簧件的两端分别连接第一连杆与第二连杆；所述近关节轴的中心线、远关节轴的中心线、第一轴的中心线、第二轴的中心线和第三轴的中心线相互平行；设近关节轴的中心点为A，远关节轴的中心点为B，第三轴的中心点为C，第二轴的中心点为D，第一轴的中心点为E；线段AE等于线段BC；在初始位置时线段AB等于CE；在初始位置时线段AB、BC、CE、EA构成平行四边形；在初始位置时D点在ABCE四边形之外；其特征在于：该摆杆滑槽直线平行夹持自适应机器人手指装置还包括底座、摆杆、滑槽件、第四轴、第五轴、第二传动机构和第三传动机构；所述基座滑动镶嵌在底座上；所述滑槽件上有滑槽，所述滑槽为直线滑槽；所述基座在底座上的滑动方向与滑槽的中心线垂直；所述第四轴套设在基座中；所述第一指段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摆杆相连；所述摆杆的一端套接在第四轴上，摆杆的另一端套接在第五轴上；所述第五轴滑动镶嵌在滑槽中；所述滑槽件滑动镶嵌在基座中；所述滑槽件在基座中滑动的方向与滑槽的中心线垂直；所述滑槽件的滑动方向与线段FG的夹角为β，基座在底座中的滑动方向与线段AB的夹角为β；所述滑槽件与第三传动机构的输入端相连，所述第三传动机构的输出端与底座相连；所述第二传动机构为等速传动；设第四轴的中心点为F，第五轴的中心点为G；线段FG的长度与线段AB的长度之比为k，第三传动机构的传动比为q，k与q相等。本专利技术所述的摆杆滑槽直线平行夹持自适应机器人手指装置，其特征在于：所述第二传动机构采用齿轮传动机构、带轮传动机构、绳轮传动机构和链轮传动机构中的一种或多种的组合；所述第三传动机构采用齿轮传动机构、齿条传动机构、带轮传动机构、绳轮传动机构和链轮传动机构中的一种或多种的组合。本专利技术所述的摆杆滑槽直线平行夹持自适应机器人手指装置，其特征在于：所述第二传动机构采用齿轮传动机构；所述第二传动机构包括第一齿轮和第二齿轮；所述第一齿轮套接在近关节轴上；所述第二齿轮套接在第四轴上；所述第一齿轮与第二齿轮啮合。本专利技术所述的摆杆滑槽直线平行夹持自适应机器人手指装置，其特征在于：所述第三传动机构采用齿轮传动机构和齿条传动机构的组合；所述第三传动机构包括第一齿条、第三齿轮、第四齿轮和第二齿条；所述第三齿轮套接在第四轴上；所述第四齿轮套接在第四轴上；所述第三齿轮和第四齿轮固接；所述第三齿轮与第四齿轮的直径比为w,w与k相等；所述第三齿轮与第一齿条啮合；所述第一齿条与滑槽件固接；所述滑槽件在基座中的滑动方向与第一齿条的分度线平行；所述第四齿轮与第二齿条啮合；所述第二齿条与基座固接，所述基座在底座中的滑动方向与第二齿条的分度线平行。本专利技术与现有技术相比，具有以下优点和突出性效果：本专利技术装置利用电机、连杆、传动机构、摆杆、滑槽、两个指段、两个关节轴、簧件和限位块等综合实现了机器人手指平行夹持及自适应抓取的功能，根据目标物体形状和位置的不同，既能平动第二指段捏持或外张撑取物体，也能利用连杆跟弹簧自适应包络不同形状、大小的物体；该装置抓取范围大，仅利用一个电机驱动两个手指，制造和维护成本低；同时采用欠驱动的方式，利用一个驱动器驱动两个手指，无需复杂的传感和控制系统；该装置利用摆杆滑槽实现基座的整体抬升或下降，可适用于多种不同的机器人以实现末端指段的平动，且不影响该装置的原本抓取功能。附图说明图1是本专利技术设计的摆杆滑槽直线平行夹持自适应机器人手指装置的一种实施例的立体外观图。图2是图1所示实施例的正视图。图3是图1所示实施例的正视图(未画出部分零部件)。图4是图1所示实施例的后视图。图5是图1所示实施例的后视图(未画出部分零部件)。图6是图5视图，但未画出第三齿轮、第四齿轮。图7是图2的左视图。图8是图2的右视图。图9是图1所示实施例的爆炸视图。图10至图12是图1所示实施例在以直线平行夹持的方式抓取物体的动作过程图，所述第二指段的末端轨迹为直线(如图10中的虚线)。图13是图10至图12动作过程叠加示意图。图14至图17本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种摆杆滑槽直线平行夹持自适应机器人手指装置，包括基座、电机、第一传动机构、第一指段、第二指段、近关节轴、远关节轴、第一连杆、第二连杆、第一轴、第二轴、第三轴、簧件和限位块；所述近关节轴套设在基座中，所述第一指段套接在近关节轴上，所述远关节轴套设在第一指段中，所述第二指段套接在远关节轴上；所述第一轴套设在基座中；所述第一连杆的一端套接在第一轴上，第一连杆的另一端套接在第二轴上；所述第二连杆的一端套接在第二轴上，所述第二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；所述电机与基座固接；所述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第一连杆相连；所述限位块与第二连杆固接，所述限位块与第一连杆在初始位置时相接触，所述限位块限制第一连杆与第二连杆的夹角不得小于初始角度；所述簧件的两端分别连接第一连杆与第二连杆；所述近关节轴的中心线、远关节轴的中心线、第一轴的中心线、第二轴的中心线和第三轴的中心线相互平行；设近关节轴的中心点为A，远关节轴的中心点为B，第三轴的中心点为C，第二轴的中心点为D，第一轴的中心点为E；线段AE等于线段BC；在初始位置时线段AB等于CE；在初始位置时线段AB、BC、CE、EA构成平行四边形；在初始位置时D点在ABCE四边形之外；其特征在于：该摆杆滑槽直线平夹自适应机器人手指装置还包括底座、摆杆、滑槽件、第四轴、第五轴、第二传动机构和第三传动机构；所述基座滑动镶嵌在底座上；所述滑槽件上有滑槽，所述滑槽为直线滑槽；所述基座在底座上的滑动方向与滑槽的中心线垂直；所述第四轴套设在基座中；所述第一指段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摆杆相连；所述摆杆的一端套接在第四轴上，摆杆的另一端套接在第五轴上；所述第五轴滑动镶嵌在滑槽中；所述滑槽件滑动镶嵌在基座中；所述滑槽件在基座中滑动的方向与滑槽的中心线垂直；所述滑槽件的滑动方向与线段FG的夹角为β，基座在底座中的滑动方向与线段AB的夹角为β；所述滑槽件与第三传动机构的输入端相连，所述第三传动机构的输出端与底座相连；所述第二传动机构为等速传动；设第四轴的中心点为F，第五轴的中心点为G；线段FG的长度与线段AB的长度之比为k，第三传动机构的传动比为q，k与q相等。...

【技术特征摘要】
1.一种摆杆滑槽直线平行夹持自适应机器人手指装置，包括基座、电机、第一传动机构、第一指段、第二指段、近关节轴、远关节轴、第一连杆、第二连杆、第一轴、第二轴、第三轴、簧件和限位块；所述近关节轴套设在基座中，所述第一指段套接在近关节轴上，所述远关节轴套设在第一指段中，所述第二指段套接在远关节轴上；所述第一轴套设在基座中；所述第一连杆的一端套接在第一轴上，第一连杆的另一端套接在第二轴上；所述第二连杆的一端套接在第二轴上，所述第二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；所述电机与基座固接；所述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第一连杆相连；所述限位块与第二连杆固接，所述限位块与第一连杆在初始位置时相接触，所述限位块限制第一连杆与第二连杆的夹角不得小于初始角度；所述簧件的两端分别连接第一连杆与第二连杆；所述近关节轴的中心线、远关节轴的中心线、第一轴的中心线、第二轴的中心线和第三轴的中心线相互平行；设近关节轴的中心点为A，远关节轴的中心点为B，第三轴的中心点为C，第二轴的中心点为D，第一轴的中心点为E；线段AE等于线段BC；在初始位置时线段AB等于CE；在初始位置时线段AB、BC、CE、EA构成平行四边形；在初始位置时D点在ABCE四边形之外；其特征在于：该摆杆滑槽直线平夹自适应机器人手指装置还包括底座、摆杆、滑槽件、第四轴、第五轴、第二传动机构和第三传动机构；所述基座滑动镶嵌在底座上；所述滑槽件上有滑槽，所述滑槽为直线滑槽；所述基座在底座上的滑动方向与滑槽的中心线垂直；所述第四轴套设在基座中；所述第一指段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摆杆相连；所述摆杆的一端套接在第四轴上，摆杆的另一端套...

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