滑槽肘节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、驱动器、多个连杆、簧件和两个滑块等。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；能直线平动第二指段去夹持物体，还能在第一指段接触物体之后，自动转动第二指段去接触物体，达到自适应包络不同形状、大小物体的目的；抓取范围大，抓取稳定可靠；利用一个驱动器驱动两个指段；该装置结构简单、体积小、重量轻，加工、装配和维修成本低。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于机器人手
，特别涉及一种滑槽肘节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
机器人手是机器人的重要组成部分。目前开发出来的机器人手分为拟人的多指手和非拟人的特种手，其中，拟人的多指手有工业夹持器、灵巧手和欠驱动手三类。工业夹持器在机器人领域应用广泛，结构和控制接单，但工作模式比较单一；灵巧手被定义为手指数量超过3个，独立驱动的关节自由度超过9个的多指机器人手，灵巧手使用灵活，应用领域广泛，但由于灵巧手的自由度和驱动灵巧手的电机数量多，造成制造和控制上的难度大；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对环境敏感度低，工作状态稳定，而且能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，降低了控制和制造难度，但是无法实施捏持抓取。传统的机器人手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，这种平行夹持抓取模式的优点是抓取定位精确，有利于机器人完成操作或装配等后续任务，而且这种模式抓取范围大——可以抓取从很小到很大尺寸范围的物体。一种直线平行夹持的工业夹持器已经被开发出，如日本川崎重工申请的专利WO2016063314A1，包括基座、电机、传动机构和多个连杆等。该夹持器实现了直线平夹的功能，但该装置存在明显的不足之处：不能实现自适应，这使它的工作模式单一，只能捏取物体，不能适应多种形状物体的稳定包络抓取。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。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、末端指段和平行带轮式传动机构等。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：抓取方式主要为握持方式，难以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，提供一种滑槽肘节连杆直线平夹自适应机器人手指装置。该装置具有多种抓取模式，既能同时平动第一指段和第二指段捏持物体，也能先后合上第一指段和第二指段包络物体；抓取范围大，力量大，体积小，外观拟人；同时采用欠驱动的方式，利用一个驱动器驱动两个指段，无需复杂的传感和控制系统。本专利技术的技术方案如下：本专利技术一种滑槽肘节连杆直线平夹自适应机器人手指装置，包括基座、第一指段、第二指段、传动机构和驱动器；所述驱动器与基座固接，所述驱动器的输出轴与传动机构的输入轴相连；其特征在于：该滑槽肘节连杆直线平夹自适应机器人手指装置还包括第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆、第五连杆、第六连杆、第七连杆、第八连杆、第九连杆、第十连杆、第十一连杆、第一滑块、第二滑块和簧件等；所述第一轴、第二轴、第三轴、第四轴、第五轴、第六轴、第七轴、第八轴、第九轴、第十轴、第十一轴、第十二轴、第十三轴和第十四轴的中心线相互平行，所述第一滑块滑动镶嵌在基座中，所述第二滑块滑动镶嵌在基座中，所述第一滑块和第二滑块滑动方向相同，该方向定义为直线X，所述的第二滑块上设有滑槽；所述各轴的中心线与直线X垂直；所述传动机构的输出轴与第一滑块相连，所述第十三轴套设在第一滑块上，所述第十一连杆一端套接在第十三轴上，第十一连杆另一端套接在第十一轴上，所述第十连杆一端套接在第十一轴上，第十连杆的另一端套接在第十二轴上，所述第十二轴套设在第二滑块上，所述第七连杆一端套接在第十二轴上，第七连杆的另一端套接在第八轴上，所述第九连杆一端套接在第十一轴上，第九连杆的另一端套接在第十轴上，所述第八连杆一端套接在第十轴上，第八连杆的另一端套接在第八轴上；所述第十轴滑动镶嵌在第二滑块的滑槽上；设第十二轴的中心为K点，设第十一轴的中心为L点，设第十轴的中心为M点，设第八轴的中心为N点；线段KN的长度等于线段MN的长度，线段KL的长度等于线段ML的长度；所述第三连杆一端套接在第八轴上，第三连杆的另一端套接在第四轴上；所述第二连杆一端套接在第四轴上，第二连杆的另一端套接在第三轴上，所述第三轴套设在第一指段上；所述第一连杆一端套接在第四轴上，第一连杆的另一端套接在第一轴上；所述第一轴套设在第二指段上；所述第二轴套设在第一指段上，所述第二指段套接在第二轴上；所述第七轴套设在第二滑块上，所述第四连杆一端套接在第七轴上，第四连杆的另一端套接在第三轴上；所述第六轴套设在第四连杆的中点，所述第六连杆一端套接在第六轴上，第六连杆的另一端套接在第十四轴上，所述第十四轴套设在基座上；所述第九轴套设在第二滑块上，所述第五连杆一端套接在第九轴上，第五连杆的另一端套接在第五轴上，所述第五轴套设在第一指段上；设第七轴中心点为A点，设第六轴中心点为B点，设第三轴中心点为C点，设第十四轴中心点为D点，设第九轴中心点为E点，设第五轴中心点为F点；线段AD平行于直线X，线段AB的长度等于线段BC的长度，线段AB的长度等于线段BD的长度，线段AE的长度等于线段CF的长度，线段AC的长度等于线段EF的长度，四边形ACFE是平行四边形；所述簧件两端分别连接第九连杆和第十连杆。本专利技术所述的滑槽肘节连杆直线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。本专利技术所述的滑槽肘节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、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单驱动器、肘节连杆、人字连杆、滑块和簧件等综合实现了机器人手指直线平行夹持与自适应抓取的功能；该装置采用人字连杆和双滑块实现了第一指段沿着直线运动，采用平行连杆实现了第一指段相对于基座保持姿态不变，采用肘节连杆、滑槽和簧件在第一指段接触物体后推动第八连杆转动，从而实现第二指段的自适应转动。该装置能直线平动第二指段去夹持物体，还能在第一指段接触物体之后，自动转动第二指段去接触物体，达到自适应包络不同形状、大小物体的目的；抓取范围大，抓取稳定可靠；利用一个驱动器驱动两个指段；该装置结构简单、体积小、重量轻，加工、装配和维修成本低。附图说明图1是本专利技术设计的滑槽肘节连杆直线平夹自适应机器人手指装置的一种实施例的侧面视图(未画出部分零件)图2是图1所示实施例的剖视图(是图1的后视图)。图3是图1所示实施例的侧面外观(未画出部分零件)，显示出点A、B、C和D的位置。图4是图3所示的AC、BD及基座的机构简图，显示出在主动推动点A时点C的移动轨迹。图5至图6是图1所示实施例动作过程示意图(未抓取物体时)。图7至图9是图1所示实施例在以包络握持的方式抓取物体的动作过程示意图。图10是图1所示实施例滑块的剖视图。图11至图13是图7至图9所示实施例依次自适应包络抓取物体的动作过程，主要展示出在几个关键位置时，两个滑块的相对位置变化和连杆结构的动作过程。图14是第二滑块的剖视图，主要展示其内部结构。图15是图1所示实施例的平夹抓取物体示意图。图16是图1所示实施例的自适应抓取物体示本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种滑槽肘节连杆直线平夹自适应机器人手指装置，包括基座、第一指段、第二指段、传动机构和驱动器；所述驱动器与基座固接，所述驱动器的输出轴与传动机构的输入轴相连；其特征在于：该滑槽肘节连杆直线平夹自适应机器人手指装置还包括第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆、第五连杆、第六连杆、第七连杆、第八连杆、第九连杆、第十连杆、第十一连杆、第一轴、第二轴、第三轴、第四轴、第五轴、第六轴、第七轴、第八轴、第九轴、第十轴、第十一轴、第十二轴、第十三轴、第十四轴、第一滑块、第二滑块和簧件等；所述第一轴、第二轴、第三轴、第四轴、第五轴、第六轴、第七轴、第八轴、第九轴、第十轴、第十一轴、第十二轴、第十三轴和第十四轴的中心线相互平行，所述第一滑块滑动镶嵌在基座中，所述第二滑块滑动镶嵌在基座中，所述第一滑块和第二滑块滑动方向相同，该方向定义为直线X，所述的第二滑块上设有滑槽；所述第一轴的中心线与直线X垂直；所述传动机构的输出轴与第一滑块相连，所述第十三轴套设在第一滑块上，所述第十一连杆一端套接在第十三轴上，第十一连杆另一端套接在第十一轴上，所述第十连杆一端套接在第十一轴上，第十连杆的另一端套接在第十二轴上，所述第十二轴套设在第二滑块上，所述第七连杆一端套接在第十二轴上，第七连杆的另一端套接在第八轴上，所述第九连杆一端套接在第十一轴上，第九连杆的另一端套接在第十轴上，所述第八连杆一端套接在第十轴上，第八连杆的另一端套接在第八轴上；所述第十轴滑动镶嵌在第二滑块的滑槽上；设第十二轴的中心为K点，设第十一轴的中心为L点，设第十轴的中心为M点，设第八轴的中心为N点；线段KN的长度等于线段MN的长度，线段KL的长度等于线段ML的长度；所述第三连杆一端套接在第八轴上，第三连杆的另一端套接在第四轴上；所述第二连杆一端套接在第四轴上，第二连杆的另一端套接在第三轴上，所述第三轴套设在第一指段上；所述第一连杆一端套接在第四轴上，第一连杆的另一端套接在第一轴上；所述第一轴套设在第二指段上；所述第二轴套设在第一指段上，所述第二指段套接在第二轴上；所述第七轴套设在第二滑块上，所述第四连杆一端套接在第七轴上，第四连杆的另一端套接在第三轴上；所述第六轴套设在第四连杆的中点，所述第六连杆一端套接在第六轴上，第六连杆的另一端套接在第十四轴上，所述第十四轴套设在基座上；所述第九轴套设在第二滑块上，所述第五连杆一端套接在第九轴上，第五连杆的另一端套接在第五轴上，所述第五轴套设在第一指段上；设第七轴中心点为A点，设第六轴中心点为B点，设第三轴中心点为C点，设第十四轴中心点为D点，设第九轴中心点为E点，设第五轴中心点为F点；线段AD平行于直线X，线段AB的长度等于线段BC的长度，线段AB的长度等于线段BD的长度，线段AE的长度等于线段CF的长度，线段AC的长度等于线段EF的长度，四边形ACFE是平行四边形；所述簧件两端分别连接第九连杆和第十连杆。...
【技术特征摘要】
1.一种滑槽肘节连杆直线平夹自适应机器人手指装置，包括基座、第一指段、第二指段、传动机构和驱动器；所述驱动器与基座固接，所述驱动器的输出轴与传动机构的输入轴相连；其特征在于：该滑槽肘节连杆直线平夹自适应机器人手指装置还包括第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆、第五连杆、第六连杆、第七连杆、第八连杆、第九连杆、第十连杆、第十一连杆、第一轴、第二轴、第三轴、第四轴、第五轴、第六轴、第七轴、第八轴、第九轴、第十轴、第十一轴、第十二轴、第十三轴、第十四轴、第一滑块、第二滑块和簧件等；所述第一轴、第二轴、第三轴、第四轴、第五轴、第六轴、第七轴、第八轴、第九轴、第十轴、第十一轴、第十二轴、第十三轴和第十四轴的中心线相互平行，所述第一滑块滑动镶嵌在基座中，所述第二滑块滑动镶嵌在基座中，所述第一滑块和第二滑块滑动方向相同，该方向定义为直线X，所述的第二滑块上设有滑槽；所述第一轴的中心线与直线X垂直；所述传动机构的输出轴与第一滑块相连，所述第十三轴套设在第一滑块上，所述第十一连杆一端套接在第十三轴上，第十一连杆另一端套接在第十一轴上，所述第十连杆一端套接在第十一轴上，第十连杆的另一端套接在第十二轴上，所述第十二轴套设在第二滑块上，所述第七连杆一端套接在第十二轴上，第七连杆的另一端套接在第八轴上，所述第九连杆一端套接在第十一轴上，第九连杆的另一端套接在第十轴上，所述第八连杆一端套接在第十轴上，第八连杆的另一端套接在第八轴上；所述第十轴滑动镶嵌在第二滑块的滑槽上；设第十二轴的中心为K点，设第十一轴的中心为L点，设第十轴的...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡俭，张文增，徐向荣，
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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