七连杆并联捏握复合自适应机器人手指装置，属于机器人手技术领域，包括驱动器、基座、两个指段、四根杆件、六个轴、簧件和限位块。近关节轴和第一驱动轴套设在基座中，第一转轴套设在第一平行杆上，第二转轴套设在第一指段中，远关节轴和第二驱动轴套设在第二指段中，第一指段和第一平行杆套接在近关节轴上，从动杆的两端分别套接第一转轴和远关节轴，第二平行杆的两端分别套接远关节轴和第二转轴，驱动杆的两端分别套接第一驱动轴和第二驱动轴。该装置实现了捏握复合自适应抓取物体的特殊功能：既能第二指段平行捏持，也能自适应包络握持；远关节轴可平移，抓取范围大，运动死区小；体积小、外观拟人，结构简单、可靠，无需传感和控制系统。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于机器人手
，特别涉及一种七连杆并联捏握复合自适应机器人手指装置的结构设计。
技术介绍
人手具有自由度多、体积小、出力大、抓取模式多的特点，这给模仿人手的拟人机器人手的研制带来困难。机器人手可以对物体进行抓持，并通过移动平台和臂部进行操作。现有的灵巧手是模仿人手的最高端装置，具有非常多的主动控制自由度，动作灵活，但是控制非常复杂，而且系统比较昂贵，难以自主适应未知环境，完成一个简单的抓取物体动作往往需要复杂的编程，对不同物体的抓取需要不同的编程，成本高，出力小，适应能力需要用到传感和控制系统。这些因素导致灵巧手难以广泛推广应用。自适应欠驱动机器人手采用少量电机驱动多个自由度关节，虽然缺少类似灵巧手的高主动控制灵活度，但是由于电机数量少，藏入手掌的电机可以选择更大的功率和体积，出力大，同时纯机械式的反馈系统无需对环境敏感也可以实现稳定抓取，自动适应不同形状尺寸的物体，没有实时电子传感和闭环反馈控制的需求，控制简单方便，降低了制造成本。在抓取物体时主要有两种抓取方法，一种是捏持，一种是握持。捏持是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；握持是用手指的多个指段包络环绕物体来实现多个点的接触，达到更稳定的形状包络抓取。工业夹持器一般采用捏持方式，难以具有稳定握持功能，不能适应多种形状物体的稳定包络抓取；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；耦合的多关节手可以实现多关节同时转动，能够实现捏持，不能实现针对多种形状物体的稳定的多点包络握持。上述三种手均有很大的提升空间。现实中很需要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。已有的一种双关节同向传动复合欠驱动机器人手指装置，如中国专利CN102161204B，可以实现先耦合转动多个关节，然后再自适应抓取的功能，其不足之处在于，该装置的抓取范围小；抓取物体时要求物体最初必须靠近基座和近指段，降低了抓取效率；无法实施平行捏持。已有的一种具有双自由度欠驱动手指的五连杆夹持装置，如美国专利US8973958B2，包括五个连杆、弹簧、机械约束。该装置在工作时，开始阶段保持末端指段的姿态进行近关节弯曲动作，之后根据物体的位置可以实现平行捏持或自适应包络握持的功能。其不足之处在于，该装置的抓取范围小，机构体积大，外观不拟人，缺乏柔顺性，制造成本高。本专利技术提供的七连杆并联捏握复合自适应机器人手指装置具有较多的关节自由度、较少的驱动器，远关节轴可平移，抓取模式多，抓取范围大，自适应性强。
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，提供一种七连杆并联捏握复合自适应机器人手指装置，该装置用一个驱动器驱动两个关节，具有多种抓取模式:根据目标物体形状和位置的不同，既能实现平行开合末端指段进行向内捏持，也能自适应包络握持；在包络抓取时，抓取范围大，运动死区小；同时该装置体积小、外观拟人，结构简单、可靠。本专利技术的技术方案如下:本专利技术所述的七连杆并联捏握复合自适应机器人手指装置，包括驱动器、基座、第一指段、第二指段、近关节轴和远关节轴；所述的驱动器与基座固接；所述的近关节轴套设在基座中；所述的第一指段活动套接在近关节轴上；所述的远关节轴套设在第二指段中；其特征在于:该七连杆并联捏握复合自适应机器人手指装置还包括驱动杆、第一平行杆、从动杆、第二平行杆、第一转轴、第二转轴、第一驱动轴、第二驱动轴、簧件和限位块；所述的驱动器的输出轴通过传动机构与驱动杆相连；所述的第一平行杆活动套接在近关节轴上；所述的第一转轴套设在第一平行杆上；所述的从动杆的一端活动套接在第一转轴上，从动杆的另一端活动套接在远关节轴上；所述的第二转轴套设在第一指段中；所述的第二平行杆的一端活动套接在远关节轴上，第二平行杆的另一端活动套接在第二转轴上；所述的第一驱动轴套设在基座中；所述的第二驱动轴套设在第二指段中，所述的驱动杆的一端活动套接在第一驱动轴上，驱动杆的另一端活动套接在第二驱动轴上；所述的簧件的两端分别连接第一平行杆和基座；所述的限位块与基座固接，簧件使第一平行杆靠向限位块；所述的近关节轴的轴线、第二转轴的轴线、远关节轴的轴线、第一转轴的轴线、第一驱动轴的轴线和第二驱动轴的轴线两两平行；设平面g与近关节轴的轴线垂直，设近关节轴的轴线与平面g的交点为点A，第二转轴的轴线与平面g的交点为点B，第一驱动轴的轴线与平面g的交点为点C，第二驱动轴的轴线与平面g的交点为点D，远关节轴的轴线与平面g的交点为点E，第一转轴的轴线与平面g的交点为点F，点A与点B不重合，点B与点E不重合，点E与点F不重合，点A与点F不重合，点C与点D不重合，点D与点E不重合，点A与点C不重合，点C与点D之间的距离等于点E与点F之间的距离；当第一指段和第二指段相对于基座处于伸直状态时，线段CD与线段EF平行，线段DE与线段CF平行，第一平行杆与限位块接触。本专利技术所述的七连杆并联捏握复合自适应机器人手指装置，其特征在于:线段AF与线段BE平行，线段AB与线段EF平行。本专利技术所述的七连杆并联捏握复合自适应机器人手指装置，其特征在于:所述的驱动器采用电机、气缸或液压缸。本专利技术所述的七连杆并联捏握复合自适应机器人手指装置，其特征在于:所述的簧件采用拉簧、压簧、片簧或扭簧。本专利技术与现有技术相比，具有以下优点和突出性效果:该装置利用多个具有一定位置关系的转轴、连杆、簧件及限位块等综合实现了捏握复合自适应抓取物体的特殊功能:既能合上第二指段向内平行捏持，也能自适应包络握持；根据目标物体形状和位置的不同，该装置具有多种抓取模式；而且，在包络抓取时，远关节轴可自动平移，抓取范围大，运动死区小；同时该装置体积小、外观拟人，结构简单、可靠，无需传感和控制系统。【附图说明】图1是本专利技术提供的七连杆并联捏握复合自适应机器人手指装置的实施例的立体外观图。图2是图1所示实施例的爆炸图。图3是图1所示实施例的正面外观图。图4是图1所示实施例的立体图。图5是图3的H-H剖面图。图6是图3的M-M剖面图。图7是图3的N-N剖面图。图8是图3的0-0剖面图。图9是图1所示实施例的右视图。图10是图1所示实施例的第一平行杆和簧件的立体图。图11是图1所示实施例的基座、近关节轴、第一驱动轴和限位块的立体图。图12至图14是图1所示实施例的机构示意图。图15至图17是图1所示实施例的抓取物体的一种方式一一第二指段平动捏持物体过程示意。图18至图22是图1所示实施例的抓取物体的另一种方式——自适应握持物体过程示意。在图1至图22中:1-驱动器，2-基座，3-第一指段，4_第二指段，5_近关节轴，6_远关节轴，7-驱动杆，8-第一平行杆，9-从动杆，10-第二平行杆，11-第二转轴，12-第一驱动轴，13-第二驱动轴，14-第一转轴，15-簧件，16-限位块，17-物体。【具体实施方式】下面结合附图及实施例进一步详细介绍本专利技术的具体结构、工作原理的内容。本专利技术设计的七连杆并联捏握复合自适应机器人手指装置的一种实施例，如图1至图11所示，包括驱动器1、基座2、第一指段3、第二指段4、近关节轴5、远关节轴6、驱动杆7、第一平行杆8、从动杆9、第二平本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种七连杆并联捏握复合自适应机器人手指装置，包括驱动器(1)、基座(2)、第一指段(3)、第二指段(4)、近关节轴(5)和远关节轴(6)；所述的驱动器(1)与基座(2)固接；所述的近关节轴(5)套设在基座(2)中；所述的第一指段(3)活动套接在近关节轴(5)上；所述的远关节轴(6)套设在第二指段(4)中；其特征在于：该七连杆并联捏握复合自适应机器人手指装置还包括驱动杆(7)、第一平行杆(8)、从动杆(9)、第二平行杆(10)、第一转轴(14)、第二转轴(11)、第一驱动轴(12)、第二驱动轴(13)、簧件(15)和限位块(16)；所述的驱动器(1)的输出轴通过传动机构与驱动杆(7)相连；所述的第一平行杆(8)活动套接在近关节轴(5)上；所述的第一转轴(14)套设在第一平行杆(8)上；所述的从动杆(9)的一端活动套接在第一转轴(14)上，从动杆(9)的另一端活动套接在远关节轴(6)上；所述的第二转轴(11)套设在第一指段(3)中；所述的第二平行杆(10)的一端活动套接在远关节轴(6)上，第二平行杆(10)的另一端活动套接在第二转轴(11)上；所述的第一驱动轴(12)套设在基座(2)中；所述的第二驱动轴(13)套设在第二指段(4)中，所述的驱动杆(7)的一端活动套接在第一驱动轴(12)上，驱动杆(7)的另一端活动套接在第二驱动轴(13)上；所述的簧件(15)的两端分别连接第一平行杆(8)和基座(2)；所述的限位块(16)与基座(2)固接，簧件(15)使第一平行杆(8)靠向限位块(16)；所述的近关节轴(5)的轴线、第二转轴(11)的轴线、远关节轴(6)的轴线、第一转轴(14)的轴线、第一驱动轴(12)的轴线和第二驱动轴(13)的轴线两两平行；设平面g与近关节轴(5)的轴线垂直，设近关节轴(5)的轴线与平面g的交点为点A，第二转轴(11)的轴线与平面g的交点为点B，第一驱动轴(12)的轴线与平面g的交点为点C，第二驱动轴(13)的轴线与平面g的交点为点D，远关节轴(6)的轴线与平面g的交点为点E，第一转轴(14)的轴线与平面g的交点为点F，点A与点B不重合，点B与点E不重合，点E与点F不重合，点A与点F不重合，点C与点D不重合，点D与点E不重合，点A与点C不重合，点C与点D之间的距离等于点E与点F之间的距离；当第一指段(3)和第二指段(4)相对于基座(2)处于伸直状态时，线段CD与线段EF平行，线段DE与线段CF平行，第一平行杆(8)与限位块(16)接触。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：梁达尧，张文增，陈强，孙振国，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
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