齿轮滑槽连杆直线平夹自适应机器人手指装置制造方法及图纸

齿轮滑槽连杆直线平夹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、电机、多个齿轮、多个连杆、直线滑槽、滚轮、簧件和限位块等。该装置实现了机器人直线平行夹持和自适应抓取的复合抓取模式。该装置能直线平动第二指段夹持物体，在平动第二指段夹持物体阶段，第二指段末端始终保持直线的运动轨迹，适合在工作台面抓取不同尺寸物体；该装置也能自适应抓取物体，在第一指段接触物体停止运动后，第二指段绕远关节轴转动，适应物体形状进行包络抓取，适合抓取不同形状、尺寸的物体；该装置利用一个电机驱动两个指段，抓取范围大，无需复杂传感与控制，容易控制；该装置结构紧凑、成本低，适用于各种需要抓取的机器人上。

An Adaptive Robot Finger Device for Linear Pinch of Gear Slot Connecting Rod

The utility model relates to a finger device of an adaptive robot with a straight line clamp of a gear chute connecting rod, belonging to the technical field of a robot hand, which comprises a base, two finger segments, a motor, multiple gears, multiple connecting rods, a straight line chute, a roller, a spring and a limit block, etc. The device realizes the compound grasping mode of straight parallel grasping and adaptive grasping. The device can move the second finger segment to hold the object in a straight line. In the phase of moving the second finger segment to hold the object, the end of the second finger segment always keeps a straight line motion track, which is suitable for grasping objects of different sizes on the worktable. The device can also grasp objects adaptively. After the first finger segment contacts the object and stops moving, the second finger segment rotates around the far joint axis, adapting to the shape of the object for envelope grasping. It is suitable for grasping objects of different shapes and sizes. The device uses one motor to drive two finger segments. It has a large grasping range, does not need complex sensing and control, and is easy to control. The device has compact structure and low cost, and is suitable for all kinds of robots to grasp.

【技术实现步骤摘要】
齿轮滑槽连杆直线平夹自适应机器人手指装置
本专利技术属于机器人手
，特别涉及一种齿轮滑槽连杆直线平夹自适应机器人手指装置的结构设计。
技术介绍
人类科技进步不断发展，各种各样的机器人应运而生，在各行各业中扮演着重要的角色，帮助人类完成各种枯燥、危险或繁重的工作。机器人手是机器人抓取工具开展工作或者直接抓取操作物体的重要部件。抓取是指将物体在空间中的三个移动自由度和三个转动自由度全部限制住，因而要达到稳定抓取需要有两个以上相对接触面，因而具有手指的多指机器人手得到了大量的研究。多指机器人手包括灵巧手、欠驱动手等主要类别。其中，由于灵巧手关节自由度非常多，导致控制非常复杂，出力也小，目前难以推广使用。欠驱动手是利用较少电机驱动较多关节自由度的机器人手。欠驱动手分为耦合手指、平夹手指和自适应手指等基本类别，也包括耦合自适应、平夹自适应两类复合抓取型手指。平夹自适应复合手指因为具有较好的对中抓取效果，又能够自适应抓取物体，控制比较容易，得到了广泛研究，正在不断推广应用过程中。连杆式直线平夹欠驱动手指(专利WO2016063314A1)被设计出来，采用一个电机驱动两个指段运动，核心是将切比雪夫连杆机构与双平行四连杆机构并联配置，达到了末端指段沿直线轨迹运动的平行夹持(简称直线平夹)抓取模式，特别适合在工作台上夹持不同尺寸的物体，控制相对容易，抓取范围大，全部采用了转动关节，而没有使用平动约束。其不足之处在于：该装置没有自适应包络抓取的功能。多连杆并联式欠驱动机器人手指(专利US5762390A)被设计出来，采用电机和传动机构驱动双梯形四连杆机构，并利用双平行四边形连杆机构和簧件作为约束，实现了平夹与自适应复合抓取功能。手指在抓取物体时的第一阶段是平行夹持模式，即先后转动第一指段、第二指段和第三指段，末端的第三指段始终保持相对于基座固定不变的姿态，指导第一、二指段接触物体后才会自适应弯曲的末端关节，达到自适应包括抓取的目的。其不足之处在于：该装置没有直线平夹功能——该装置的末端指段在平动过程中是呈现圆弧运动，因而在抓取工作台上的不同尺寸物体时，需要机械臂配合控制才能实现，加大了控制难度。
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，提出一种齿轮滑槽连杆直线平夹自适应机器人手指装置。该装置夹持物体时，第二指段始终保持直线运动轨迹，能够直线平动第二指段捏持物体，适用于工作台面抓取不同尺寸物体，容易控制，无需机械臂配合调整机器人手的高度；该装置自适应抓取物体时，在第一指段接触物体停止运动后，第二指段继续转动实现自适应包络抓取不同形状、尺寸的物体。本专利技术的技术方案如下：本专利技术设计的齿轮滑槽连杆直线平夹自适应机器人手指装置，其特征在于：包括基座、电机、传动机构、第一指段、第二指段、第一轴、第二轴、第三轴、第四轴、第五轴、滚轮轴、滚轮、第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆、第五连杆、第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮、第五齿轮、第六齿轮、第七齿轮、第八齿轮、第九齿轮、第十齿轮、第一齿轮轴、第二齿轮轴、第三齿轮轴、第四齿轮轴、第五齿轮轴、第六齿轮轴、凸块、限位块和簧件；所述电机与基座固接；所述电机的输出端与传动机构的输入端相连；所述传动机构的输出端与第三连杆相连；所述第三连杆套接在第一轴上；所述第一轴套设在基座中；所述第一连杆活动套接在第一轴上；所述第二轴套设在第一连杆中；所述第二连杆活动套接在第二轴上；所述第五轴套设在第二连杆中；所述第三轴套设在第三连杆中；所述第四连杆活动套接在第三轴上；所述第四轴套设在第四连杆中；所述第五连杆的两端分别活动套接在第四轴和第五轴上；所述滚轮轴套设在基座中；所述滚轮活动套接在滚轮轴上；所述第二连杆有直线滑槽；所述滚轮镶嵌运动在直线滑槽中；所述第一指段与第二连杆固接；所述第二指段与第五连杆固接；所述限位块固接在基座上；所述凸块与第一齿轮固接；在初始状态时，所述凸块与限位块接触；所述簧件的两端分别连接基座和凸块；所述第一齿轮活动套接在第一轴上；所述第二齿轮活动套接在第一齿轮轴上；所述第三齿轮活动套接在第二轴上；所述第四齿轮活动套接在第二轴上；所述第五齿轮活动套接在第二齿轮轴上；所述第六齿轮活动套接在第三齿轮轴上；所述第七齿轮活动套接在第四齿轮轴上；所述第八齿轮活动套接在第五齿轮轴上；所述第九齿轮活动套接在第六齿轮轴上；所述第十齿轮活动套接在第五轴上；所述第一齿轮轴套设在第一连杆上；所述第二齿轮轴、第三齿轮轴、第四齿轮轴、第五齿轮轴、第六齿轮轴分别套设在第二连杆上；所述第一齿轮与第二齿轮啮合；所述第二齿轮与第三齿轮啮合；所述第三齿轮与第四齿轮固接；所述第四齿轮与第五齿轮啮合；所述第五齿轮与第六齿轮啮合；所述第六齿轮与第七齿轮啮合；所述第七齿轮与第八齿轮啮合；所述第八齿轮与第九齿轮啮合；所述第九齿轮与第十齿轮啮合；设第一轴、第二轴、第三轴、第四轴、第五轴和滚轮轴的中心点分别为A、B、C、D、E、F；线段AF的长度是线段AB的长度的1.5倍，线段BE的长度是线段AB的长度的6倍；所述直线滑槽的中心线与线段BE重合；点B在直线FA上的投影点位于线段FA的延长线上；从第一齿轮经过第二齿轮到第三齿轮的传动为等速传动；从第四齿轮经过第五齿轮、第六齿轮、第七齿轮、第八齿轮和第九齿轮到第十齿轮的传动为等速传动；所述第一轴、第二轴、第三轴、第四轴、第五轴、第一齿轮轴、第二齿轮轴、第三齿轮轴、第四齿轮轴、第五齿轮轴、第六齿轮轴和滚轮轴的中心线相互平行。本专利技术所述的齿轮滑槽连杆直线平夹自适应机器人手指装置，其特征在于：所述传动机构包括减速器、蜗杆、蜗轮、过渡轴、第一基座齿轮和第二基座齿轮；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，所述蜗轮与蜗杆啮合，所述蜗轮套固在过渡轴上，所述过渡轴套设在基座中，所述第一基座齿轮套固在过渡轴上，所述第二基座齿轮与第一基座齿轮啮合；所述第二基座齿轮套接在第一轴上；所述第二基座齿轮与第三连杆固接。本专利技术所述的齿轮滑槽连杆直线平夹自适应机器人手指装置，其特征在于：所述簧件采用拉簧、压簧或扭簧。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两个指段、电机、多个齿轮、多个连杆、直线滑槽、滚轮、簧件和限位块等综合实现了机器人直线平行夹持和自适应抓取的复合抓取模式。该装置能直线平动第二指段夹持物体，在平动第二指段夹持物体阶段，第二指段末端始终保持直线的运动轨迹，适合在工作台面抓取不同尺寸物体；该装置也能自适应抓取物体，在第一指段接触物体停止运动后，第二指段绕远关节轴转动，适应物体形状进行包络抓取，适合抓取不同形状、尺寸的物体；该装置利用一个电机驱动两个指段，抓取范围大，无需复杂传感与控制，容易控制；该装置结构紧凑、成本低，适用于各种需要抓取的机器人上。附图说明图1是本专利技术设计的齿轮滑槽连杆直线平夹自适应机器人手指装置的一种实施例的立体视图。图2是图1所示实施例的立体视图(未画出部分零件)。图3是图1所示实施例的另一个角度的立体视图(未画出部分零件)。图4是图1所示实施例的正视图(未画出部分零件)。图5是图1所示实施例的背视图(未画出部分零件)。图6是图1所示实施例的爆炸视图。图7是图1所示实施例直线平动第二指段抓取物体的动作过程本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种齿轮滑槽连杆直线平夹自适应机器人手指装置，其特征在于：包括基座、电机、传动机构、第一指段、第二指段、第一轴、第二轴、第三轴、第四轴、第五轴、滚轮轴、滚轮、第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆、第五连杆、第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮、第五齿轮、第六齿轮、第七齿轮、第八齿轮、第九齿轮、第十齿轮、第一齿轮轴、第二齿轮轴、第三齿轮轴、第四齿轮轴、第五齿轮轴、第六齿轮轴、凸块、限位块和簧件；所述电机与基座固接；所述电机的输出端与传动机构的输入端相连；所述传动机构的输出端与第三连杆相连；所述第三连杆活动套接在第一轴上；所述第一轴套设在基座中；所述第一连杆活动套接在第一轴上；所述第二轴套设在第一连杆中；所述第二连杆活动套接在第二轴上；所述第五轴套设在第二连杆中；所述第三轴套设在第三连杆中；所述第四连杆活动套接在第三轴上；所述第四轴套设在第四连杆中；所述第五连杆的两端分别活动套接在第四轴和第五轴上；所述滚轮轴套设在基座中；所述滚轮活动套接在滚轮轴上；所述第二连杆有直线滑槽；所述滚轮镶嵌运动在直线滑槽中；所述第一指段与第二连杆固接；所述第二指段与第五连杆固接；所述限位块固接在基座上；所述凸块与第一齿轮固接；在初始状态时，所述凸块与限位块接触；所述簧件的两端分别连接基座和凸块；所述第一齿轮活动套接在第一轴上；所述第二齿轮活动套接在第一齿轮轴上；所述第三齿轮活动套接在第二轴上；所述第四齿轮活动套接在第二轴上；所述第五齿轮活动套接在第二齿轮轴上；所述第六齿轮活动套接在第三齿轮轴上；所述第七齿轮活动套接在第四齿轮轴上；所述第八齿轮活动套接在第五齿轮轴上；所述第九齿轮活动套接在第六齿轮轴上；所述第十齿轮活动套接在第五轴上；所述第一齿轮轴套设在第一连杆上；所述第二齿轮轴、第三齿轮轴、第四齿轮轴、第五齿轮轴、第六齿轮轴分别套设在第二连杆上；所述第一齿轮与第二齿轮啮合；所述第二齿轮与第三齿轮啮合；所述第三齿轮与第四齿轮固接；所述第四齿轮与第五齿轮啮合；所述第五齿轮与第六齿轮啮合；所述第六齿轮与第七齿轮啮合；所述第七齿轮与第八齿轮啮合；所述第八齿轮与第九齿轮啮合；所述第九齿轮与第十齿轮啮合；设第一轴、第二轴、第三轴、第四轴、第五轴和滚轮轴的中心点分别为A、B、C、D、E、F；线段AF的长度是线段AB的长度的1.5倍，线段BE的长度是线段AB的长度的6倍；所述直线滑槽的中心线与线段BE重合；点B在直线FA上的投影点位于线段FA的延长线上；从第一齿轮经过第二齿轮到第三齿轮的传动为等速传动；从第四齿轮经过第五齿轮、第六齿轮、第七齿轮、第八齿轮和第九齿轮到第十齿轮的传动为等速传动；所述第一轴、第二轴、第三轴、第四轴、第五轴、第一齿轮轴、第二齿轮轴、第三齿轮轴、第四齿轮轴、第五齿轮轴、第六齿轮轴和滚轮轴的中心线相互平行。...

【技术特征摘要】
1.一种齿轮滑槽连杆直线平夹自适应机器人手指装置，其特征在于：包括基座、电机、传动机构、第一指段、第二指段、第一轴、第二轴、第三轴、第四轴、第五轴、滚轮轴、滚轮、第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆、第五连杆、第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮、第五齿轮、第六齿轮、第七齿轮、第八齿轮、第九齿轮、第十齿轮、第一齿轮轴、第二齿轮轴、第三齿轮轴、第四齿轮轴、第五齿轮轴、第六齿轮轴、凸块、限位块和簧件；所述电机与基座固接；所述电机的输出端与传动机构的输入端相连；所述传动机构的输出端与第三连杆相连；所述第三连杆活动套接在第一轴上；所述第一轴套设在基座中；所述第一连杆活动套接在第一轴上；所述第二轴套设在第一连杆中；所述第二连杆活动套接在第二轴上；所述第五轴套设在第二连杆中；所述第三轴套设在第三连杆中；所述第四连杆活动套接在第三轴上；所述第四轴套设在第四连杆中；所述第五连杆的两端分别活动套接在第四轴和第五轴上；所述滚轮轴套设在基座中；所述滚轮活动套接在滚轮轴上；所述第二连杆有直线滑槽；所述滚轮镶嵌运动在直线滑槽中；所述第一指段与第二连杆固接；所述第二指段与第五连杆固接；所述限位块固接在基座上；所述凸块与第一齿轮固接；在初始状态时，所述凸块与限位块接触；所述簧件的两端分别连接基座和凸块；所述第一齿轮活动套接在第一轴上；所述第二齿轮活动套接在第一齿轮轴上；所述第三齿轮活动套接在第二轴上；所述第四齿轮活动套接在第二轴上；所述第五齿轮活动套接在第二齿轮轴上；所述第六齿轮活动套接在第三齿轮轴上；所述第七齿轮活动套接在第四齿轮轴上；所述第八齿轮活动套接在第五齿轮轴上；所述第九齿轮活动套接在第六齿轮轴上；所述第十齿轮活动套接在第...

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