斜杆双滑块直线平夹间接自适应机器人手指装置制造方法及图纸

斜杆双滑块直线平夹间接自适应机器人手指装置，属于机器人手技术领域，包括基座、两个指段、两个关节轴、驱动器、两个连杆、主动杆、从动件、导杆、两个齿轮、传动轮、两个滑块、簧件、限位凸块和限位柱。该装置既能平动第二指段夹持物体，也能在第一指段接触物体之后再转动第二指段包络物体，达到自适应包络不同形状、尺寸物体的目的；在平动第二指段夹持物体的阶段，第二指段末端始终保持直线的轨迹运动，适合在工作台上抓取薄板物体，减少机械臂编程需求；仅用一个驱动器驱动两个关节，结构简单，加工、装配和维护成本低，无需复杂的传感和控制系统，适用于机器人手。

Indirect Adaptive Robot Finger Device with Oblique Rod and Double Slider Linear Pinch

The indirect adaptive robot finger device with oblique double slider straight line clamping belongs to the technical field of robot hand, which includes base, two finger segments, two joint shafts, actuators, two connecting rods, driving rods, followers, guide rods, two gears, transmission wheels, two sliders, springs, limit bumps and limit columns. The device can not only move the object clamped by the second finger segment, but also rotate the envelope object of the second finger segment after the first finger segment contacts the object, so as to achieve the purpose of self-adaptive envelope of objects of different shapes and sizes. In the stage of translating the object clamped by the second finger segment, the end of the second finger segment always keeps a straight track motion, which is suitable for work. The platform grasps the thin plate object, reduces the programming requirement of the manipulator; uses only one driver to drive two joints, which has simple structure, low cost of processing, assembly and maintenance, and does not need complex sensing and control system, and is suitable for the robot hand.

【技术实现步骤摘要】
斜杆双滑块直线平夹间接自适应机器人手指装置
本专利技术属于机器人手
，特别涉及一种斜杆双滑块直线平夹间接自适应机器人手指装置的结构设计。
技术介绍
随着自动化技术的发展，机器人技术迎来了新的高峰，机器人手作为机器人的一种末端执行器，也引起更多的关注，在机器人手方面的研究也越来越多。机器人手指末端平行夹持抓取是一种常见的抓取方式，末端指段在运动过程中始终保持相对基座固定的姿态，在抓取过程中，相对的两个手指施加抓持力，这种平行夹持的装置在工业上被广泛应用；也有些机器人手装置不仅具有平行夹持功能，而且具有自适应包络功能，抓取范围扩大，但是由于其手指末端做圆弧平动，在工作台上夹持不同尺寸的薄板物体时需要机器人手臂运动才能配合实现抓取，因此增加了编程需求，使用较为麻烦，增加时间开销，降低劳动生产率。具有直线平动夹持的机器人手已经被设计出来，如专利WO2016063314A1，包括基座、电机、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：该装置无法实现自适应包络抓取的功能。欠驱动机器人手是一类利用较少电机驱动较多关节自由度来达到较好抓取物体目的的多指机器人手。欠驱动手目前已经开发出具有耦合抓取、平夹抓取和复合抓取模式的几类机器人手，其中平夹与自适应复合抓取欠驱动机器人手具有广泛应用的前景，得到了较多的研究。为了保持常用的平夹抓取，同时增加对物体包络抓取效果以提高抓取范围和抓取稳定性，具有平行夹持和自适应包络两种抓取模式的平夹自适应欠驱动机器人手被开发出来。已有的一种欠驱动机器人手指装置，如加拿大Laval大学的专利US5762390A，包括基座、驱动器、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：最初阶段该装置转动整体绕根部近关节转动，同时末端指段相对于基座保持竖直的初始姿态不变，直到近指段接触物体，中部关节转动，中部指段接触物体，末端关节转动，末端指段才最终转动扣向物体，最后达到多个指段均包络抓取物体的特效。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。一种远程传动导套连杆直线平夹自适应机器人手指装置(中国专利技术专利CN105619441A)，包括机架、两个指段、两个关节轴、驱动器、多个连杆、导向套筒、多个传动轮、多个传动件、拨盘、拨杆和两个簧件等。该装置实现了机器人手指直线平行夹持与自适应抓取的功能，保持第二指段的姿态直线平动第二指段接触物体，或是在第一指段接触物体后自动转动第二指段去接触物体，达到直线平行夹持和自适应包络物体的目的，该装置不足之处在于机构零件多，抓取的有效工作空间小，体积大，结构复杂，使用两个簧件不便设计和更换，能耗大。一种齿轮齿条末端近似直线复合抓取机器人手指装置(中国专利技术专利CN107598949A)，包括基座、两个指段、两个关节轴、电机、多个连杆、齿轮、两个齿条、两个弹簧和限位凸块等。该装置实现了近似直线平夹与自适应复合抓取模式：既能平动第二指段夹持物体，也能先转动第一指段碰触物体后再转动第二指段包络不同形状、大小的物体，该装置不足之处在于其第二指段是以近似直线平行夹持的方式抓取物体，并非完全精确的直线平行夹持，当需要高精度的夹取时，仍不能满足需求。
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，提供一种斜杆双滑块直线平夹间接自适应机器人手指装置。该装置能平动第二指段夹持物体，也能在第一指段接触物体之后再转动第二指段包络物体，达到自适应包络不同形状、尺寸物体的目的；在平动第二指段夹持物体的阶段，第二指段末端始终保持直线的轨迹运动，减少机械臂的编程需求；利用一个驱动器驱动两个指段，该装置结构简单，加工、装配和维护成本低，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斜杆双滑块直线平夹间接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、远关节轴、驱动器和传动机构；所述驱动器与基座固接；所述传动机构设置在基座中；所述驱动器的输出轴与传动机构的输入端相连；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；所述近关节轴的中心线与远关节轴的中心线平行；其特征在于：该斜杆双滑块直线平夹间接自适应机器人手指装置还包括过渡轴、主动杆、第一滑块、从动件、导杆、第一齿轮、第二齿轮、第二滑块、传动轮、第一连杆、第二连杆、中间轴、第一轴、第二轴、第三轴、第四轴、簧件、限位凸块和限位柱；所述传动机构的输出端与主动杆相连，所述主动杆滑动镶嵌在基座中；所述过渡轴套设在主动杆中；所述从动件套接在近关节轴上，从动件的一端套接在过渡轴上，从动件的另一端套接在远关节轴上；设过渡轴的中心点为A，近关节轴的中心点为B，远关节轴的中心点为C；主动杆的滑动方向与第一滑块的滑动方向的夹角为α，线段AB与线段BC相互垂直，线段BC的长度是线段AB的长度的tan(π/2-α)倍；所述导杆固接于基座，所述第一滑块滑动镶嵌在导杆上；所述近关节轴套设在第一滑块上；所述第一齿轮活动套接在近关节轴上；所述中间轴套设在第一指段中，所述中间轴的中心线与近关节轴的中心线平行；所述第二齿轮套接在中间轴上，所述第二齿轮与第一齿轮啮合；所述第一连杆的一端与第二齿轮通过第一轴铰接，第一连杆的另一端与第二滑块通过第二轴铰接；所述第二滑块滑动镶嵌于第一指段中；所述第二连杆的一端与第二滑块通过第三轴铰接，第二连杆的另一端与传动轮通过第四轴铰接；所述传动轮套接在远关节轴上，传动轮与第二指段固接；所述第一齿轮与第二齿轮的分度圆相等；设中间轴的中心点为P，第一轴的中心点为M，第二轴的中心点为N，第三轴的中心点为S，第四轴的中心点为K，点M与点P不重合，点K与点C不重合，线段PM的长度与线段CK的长度相等，线段MN的长度与线段SK的长度相等，线段PC、线段MK和线段NS三者相互平行；所述限位凸块固接在第一齿轮上，所述限位柱固接在第一滑块上；在初始位置时，所述限位凸块与限位柱相接触；所述簧件的两端分别连接限位凸块和第一滑块。本专利技术所述的斜杆双滑块直线平夹间接自适应机器人手指装置，其特征在于：所述驱动器采用电机、气缸或液压缸。本专利技术所述的斜杆双滑块直线平夹间接自适应机器人手指装置，其特征在于：所述簧件采用拉簧。本专利技术所述传动机构包括减速器、蜗杆、蜗轮、基座轴、过渡齿轮和过渡齿条；所述电机的输出轴与减速器的输入轴相连，所述蜗杆套固在减速器的输出轴上，所述蜗轮套固在基座轴上，所述蜗轮与蜗杆啮合，所述基座轴套设在基座中，所述过渡齿轮套固在基座轴上，所述过渡齿条滑动镶嵌在基座中，所述过渡齿轮与过渡齿条啮合；所述主动杆与过渡齿条固接。本专利技术与现有技术相比，具有以下优点和突出性效果：本装置利用电机、连杆传动机构、齿轮、两个滑块、弹簧和限位凸块等综合实现了直线平夹与自适应复合抓取模式：既能平动第二指段夹持物体，也能先转动第一指段碰触物体后再转动第二指段包络不同形状、大小的物体；在平动第二指段夹持物本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种斜杆双滑块直线平夹间接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、远关节轴、驱动器和传动机构；所述驱动器与基座固接；所述传动机构设置在基座中；所述驱动器的输出轴与传动机构的输入端相连；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；所述近关节轴的中心线与远关节轴的中心线平行；其特征在于：该斜杆双滑块直线平夹间接自适应机器人手指装置还包括过渡轴、主动杆、第一滑块、从动件、导杆、第一齿轮、第二齿轮、第二滑块、传动轮、第一连杆、第二连杆、中间轴、第一轴、第二轴、第三轴、第四轴、簧件、限位凸块和限位柱；所述传动机构的输出端与主动杆相连，所述主动杆滑动镶嵌在基座中；所述过渡轴套设在主动杆中；所述从动件套接在近关节轴上，从动件的一端套接在过渡轴上，从动件的另一端套接在远关节轴上；设过渡轴的中心点为A，近关节轴的中心点为B，远关节轴的中心点为C；主动杆的滑动方向与第一滑块的滑动方向的夹角为α，线段AB与线段BC相互垂直，线段BC的长度是线段AB的长度的tan(π/2‑α)倍；所述导杆固接于基座，所述第一滑块滑动镶嵌在导杆上；所述近关节轴套设在第一滑块上；所述第一齿轮活动套接在近关节轴上；所述中间轴套设在第一指段中，所述中间轴的中心线与近关节轴的中心线平行；所述第二齿轮套接在中间轴上，所述第二齿轮与第一齿轮啮合；所述第一连杆的一端与第二齿轮通过第一轴铰接，第一连杆的另一端与第二滑块通过第二轴铰接；所述第二滑块滑动镶嵌于第一指段中；所述第二连杆的一端与第二滑块通过第三轴铰接，第二连杆的另一端与传动轮通过第四轴铰接；所述传动轮套接在远关节轴上，传动轮与第二指段固接；所述第一齿轮与第二齿轮的分度圆相等；设中间轴的中心点为P，第一轴的中心点为M，第二轴的中心点为N，第三轴的中心点为S，第四轴的中心点为K，点M与点P不重合，点K与点C不重合，线段PM的长度与线段CK的长度相等，线段MN的长度与线段SK的长度相等，线段PC、线段MK和线段NS三者相互平行；所述限位凸块固接在第一齿轮上，所述限位柱固接在第一滑块上；在初始位置时，所述限位凸块与限位柱相接触；所述簧件的两端分别连接限位凸块和第一滑块。...

【技术特征摘要】
1.一种斜杆双滑块直线平夹间接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、远关节轴、驱动器和传动机构；所述驱动器与基座固接；所述传动机构设置在基座中；所述驱动器的输出轴与传动机构的输入端相连；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；所述近关节轴的中心线与远关节轴的中心线平行；其特征在于：该斜杆双滑块直线平夹间接自适应机器人手指装置还包括过渡轴、主动杆、第一滑块、从动件、导杆、第一齿轮、第二齿轮、第二滑块、传动轮、第一连杆、第二连杆、中间轴、第一轴、第二轴、第三轴、第四轴、簧件、限位凸块和限位柱；所述传动机构的输出端与主动杆相连，所述主动杆滑动镶嵌在基座中；所述过渡轴套设在主动杆中；所述从动件套接在近关节轴上，从动件的一端套接在过渡轴上，从动件的另一端套接在远关节轴上；设过渡轴的中心点为A，近关节轴的中心点为B，远关节轴的中心点为C；主动杆的滑动方向与第一滑块的滑动方向的夹角为α，线段AB与线段BC相互垂直，线段BC的长度是线段AB的长度的tan(π/2-α)倍；所述导杆固接于基座，所述第一滑块滑动镶嵌在导杆上；所述近关节轴套设在第一滑块上；所述第一齿轮活动套接在近关节轴上；所述中间轴套设在第一指段中，所述中间轴的中心线与近关节轴的中心线平行；所述第二齿轮套接在中间轴上，所述第二齿轮与第一齿轮啮合；所述第一连杆的一端与第二齿轮通过第一轴铰接，第一连...

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