四连杆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、第一指段、第二指段、近关节轴、远关节轴、驱动器、第一连杆、第二连杆、第三连杆、第一杆轴、第二杆轴、凸块拨盘、拨轮、传动机构、第一簧件、第二簧件和限位凸块。该装置综合实现了平行夹持与自适应抓取手指功能，既能平动第二指段捏持物体或外张撑取物体，也能依次转动第一指段和第二指段自适应包络不同形状、大小的物体；抓取范围大，抓取稳定可靠；仅利用一个驱动器驱动两个关节，无需复杂的传感和控制系统；结构简单、体积小、重量轻，加工、装配和维修成本低，适用于机器人手。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于机器人手
，特别涉及一种四连杆平夹自适应机器人手指装置的结构设计。
技术介绍
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，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末端平行的夹持方式，难以具有包络握持功能，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，但是无法实施末端平行夹持抓取，例如，已有的一种欠驱动两关节机器人手指装置(中国专利技术专利CN101234489A)，包括基座、电机、中部指段、末端指段和平带轮式传动机构等。该装置实现了双关节欠驱动手指弯曲抓取物体的特殊效果，具有自适应性。该欠驱动机械手指装置的不足之处为：手指在未碰触物体前始终呈现伸直状态，抓取方式主要为握持方式，难实现较好的末端平行夹持抓取效果。
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，提供一种四连杆平夹自适应机器人手指装置。该装置具有多种抓取模式，既能平动第二指段夹持物体，也能先后转动第一指段和第二指段自适应包络不同形状、大小的物体；抓取范围大；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四连杆平夹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、远关节轴和驱动器；所述驱动器与基座固接；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：该四连杆平夹自适应机器人手指装置还包括传动机构、拨轮、第一连杆、第二连杆、第三连杆、第一杆轴、第二杆轴、凸块拨盘、第一簧件、第二簧件和限位凸块；所述近关节轴活动套设在基座中；所述远关节轴活动套设在第一指段中；所述第一指段活动套接在近关节轴上；所述第二指段套接在远关节轴上；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，所述传动机构的输出端与拨轮相连；所述拨轮活动套接在近关节轴上；所述第一连杆的一端活动套接在近关节轴上，第一连杆的另一端活动套接在第一杆轴上；所述第二连杆的一端套接在远关节轴上，第二连杆的另一端活动套接在第二杆轴上，第二连杆与第二指段固接；所述第三连杆的两端分别套接在第一杆轴、第二杆轴上；第一连杆的长度与第二连杆的长度相等，所述第一连杆、第二连杆、第三连杆和第一指段四者构成平行四连杆机构；所述凸块拨盘活动套接在近关节轴上，所述凸块拨盘与第一连杆固接；所述凸块拨盘包括拨盘、第一凸块和第二凸块；所述第一凸块、第二凸块分别与拨盘固接；所述限位凸块与基座固接；所述第一凸块与限位凸块相接触或离开一段距离；所述拨轮包括固接的传动凸块；所述第二凸块与传动凸块相接触或离开一段距离；设第一指段靠向物体的转动方向为近关节正方向，第一指段远离物体的转动方向为近关节反方向；在该四连杆平夹自适应机器人手指装置处于初始状态时，第一凸块与限位凸块接触，设此时凸块拨盘相对基座的旋转角度为0度，从该位置开始，凸块拨盘朝近关节正方向旋转时的转动角度为正，凸块拨盘朝近关节反方向旋转时的转动角度为负；所述限位凸块限制凸块拨盘的转动角度只能为正；所述第一簧件的两端分别连接凸块拨盘和基座；在该四连杆平夹自适应机器人手指装置处于初始状态时，所述第二凸块与传动凸块离开一段距离；在拨轮转动范围内，传动凸块会接触到第二凸块；所述第二簧件的两端分别连接拨轮和第一指段。本专利技术所述的四连杆平夹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。本专利技术所述的四连杆平夹自适应机器人手指装置，其特征在于：所述第一簧件采用拉簧、压簧、片簧或扭簧。本专利技术所述的四连杆平夹自适应机器人手指装置，其特征在于：所述第二簧件采用拉簧、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：本专利技术装置利用驱动器、平行四连杆传动机构、第一簧件、第二簧件、凸块拨盘、限位凸块和拨轮等综合实现了双关节机器人手指平行夹持与自适应抓取的功能，根据目标物体形状和位置的不同，既能平动第二指段捏持物体或外张撑取物体，也能依次转动第一指段和第二指段自适应包络不同形状、大小的物体；该装置抓取范围大，抓取稳定可靠；仅利用一个驱动器驱动两个关节，无需复杂的传感和控制系统；该装置结构简单、体积小、重量轻，加工、装配和维修成本低，适用于机器人手。附图说明图1是本专利技术设计的四连杆平夹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所示实施例的侧视图(图2的左视图)。图4是图1所示实施例的正视图(未画出基座前板、基座表面板、第一指段前板、第一指段表面板)。图5是图1所示实施例中部分零件位置图。图6是图1所示实施例中部分零件位置图。图7是图1所示实施例中部分零件位置图。图8是图1所示实施例的爆炸视图。图9至图13是图1所示实施例在以自适应包络握持的方式抓取物体的动作过程示意图。图14至图16是图1所示实施例在以平行夹持的方式抓取物体的动作过程示意图。图17、图18是图1所示实施例在自适应包络握持方式抓取物体动作过程中几个关键位置时，凸块拨盘、第一簧件与限位凸块的相对位置的变化情况。图19至图22是图1所示实施例在自适应包络握持方式抓取物体动作过程中几个关键位置时，拨轮、凸块拨盘的相对位置的变化情况。在图1至图22中：1－基座， 111－基座前板， 112－基座后板， 113－基座左侧板，114－基座右侧板， 115－基座表面板， 116－基座底板， 2－第一指段，21－第一指段表面板， 22－第一指段左侧板， 23－第一指段右侧板， 24－第一指段前板，25－第一指段后板， 3－第二指段， 4－近关节轴， 5－远关节轴，83－轴承， 84－套筒， 85－螺钉， 86－销钉，9－第一连杆， 91－第一杆轴， 92－第二杆轴， 10－第二连杆，11－第三连杆， 12－凸块拨盘， 121－第一凸块， 122－第二凸块，13－第一簧件， 14－驱动器(电机)， 141－减速器， 142－第一锥齿轮，143－第二锥齿轮， 144－过渡齿轮轴， 145－过渡带轮， 147－传动带，15－拨轮， 151－传动凸块， 16－第二簧件， 17－物体，18－限位凸块。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。本专利技术设计的四连杆平夹自适应机器人手指装置的一种实施例，如图1至图8所示，包括基座1、第一指段2、第二指段3、近关节轴4、远关节轴5和驱动器14；所述驱动器14与基座1固接；所述近关节轴4的中心线与远关节轴5的中心线平行。本实施例还包括传动机构、拨轮152、第一连杆9、第二连杆10、第三连杆11、第一杆轴91、第二杆轴92、凸块拨盘12、第一簧件13、第二簧件53和限位凸块18；所述近关节轴4活动套设在基座1中；所述远关节轴5活动套设在第一指本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种四连杆平夹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、远关节轴和驱动器；所述驱动器与基座固接；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：该四连杆平夹自适应机器人手指装置还包括传动机构、拨轮、第一连杆、第二连杆、第三连杆、第一杆轴、第二杆轴、凸块拨盘、第一簧件、第二簧件和限位凸块；所述近关节轴活动套设在基座中；所述远关节轴活动套设在第一指段中；所述第一指段活动套接在近关节轴上；所述第二指段套接在远关节轴上；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，所述传动机构的输出端与拨轮相连；所述拨轮活动套接在近关节轴上；所述第一连杆的一端活动套接在近关节轴上，第一连杆的另一端活动套接在第一杆轴上；所述第二连杆的一端套接在远关节轴上，第二连杆的另一端活动套接在第二杆轴上，第二连杆与第二指段固接；所述第三连杆的两端分别套接在第一杆轴、第二杆轴上；第一连杆的长度与第二连杆的长度相等，所述第一连杆、第二连杆、第三连杆和第一指段四者构成平行四连杆机构；所述凸块拨盘活动套接在近关节轴上，所述凸块拨盘与第一连杆固接；所述凸块拨盘包括拨盘、第一凸块和第二凸块；所述第一凸块、第二凸块分别与拨盘固接；所述限位凸块与基座固接；所述第一凸块与限位凸块相接触或离开一段距离；所述拨轮包括固接的传动凸块；所述第二凸块与传动凸块相接触或离开一段距离；设第一指段靠向物体的转动方向为近关节正方向，第一指段远离物体的转动方向为近关节反方向；在该四连杆平夹自适应机器人手指装置处于初始状态时，第一凸块与限位凸块接触，设此时凸块拨盘相对基座的旋转角度为0度，从该位置开始，凸块拨盘朝近关节正方向旋转时的转动角度为正，凸块拨盘朝近关节反方向旋转时的转动角度为负；所述限位凸块限制凸块拨盘的转动角度只能为正；所述第一簧件的两端分别连接凸块拨盘和基座；在该四连杆平夹自适应机器人手指装置处于初始状态时，所述第二凸块与传动凸块离开一段距离；在拨轮转动范围内，传动凸块会接触到第二凸块；所述第二簧件的两端分别连接拨轮和第一指段。...
【技术特征摘要】
1.一种四连杆平夹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、远关节轴和驱动器；所述驱动器与基座固接；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：该四连杆平夹自适应机器人手指装置还包括传动机构、拨轮、第一连杆、第二连杆、第三连杆、第一杆轴、第二杆轴、凸块拨盘、第一簧件、第二簧件和限位凸块；所述近关节轴活动套设在基座中；所述远关节轴活动套设在第一指段中；所述第一指段活动套接在近关节轴上；所述第二指段套接在远关节轴上；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，所述传动机构的输出端与拨轮相连；所述拨轮活动套接在近关节轴上；所述第一连杆的一端活动套接在近关节轴上，第一连杆的另一端活动套接在第一杆轴上；所述第二连杆的一端套接在远关节轴上，第二连杆的另一端活动套接在第二杆轴上，第二连杆与第二指段固接；所述第三连杆的两端分别套接在第一杆轴、第二杆轴上；第一连杆的长度与第二连杆的长度相等，所述第一连杆、第二连杆、第三连杆和第一指段四者构成平行四连杆机构；所述凸块拨盘活动套接在近关节轴上，所述凸块拨盘与第一连杆固接；所述凸块拨盘包括拨盘、第一凸块和第二凸块；所述第一凸块、第二凸...
【专利技术属性】
技术研发人员：张文增，黎帆，
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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