开链柔性件平夹自适应机器人手指装置制造方法及图纸

开链柔性件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、两个关节轴、驱动器、两个柔性件、合理设置半径的四个传动轮、凸块拨盘、两个簧件和限位凸块等。该装置综合实现了平行夹持及通用抓取的功能，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，也能依次转动第一指段和第二指段包络不同形状、大小的物体；该装置采用两套传动轮系的主从驱动的方式，抓取范围大，无运动死区；同时采用欠驱动的方式，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；该装置结构紧凑、体积小，制造和维护成本低，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
，特别涉及一种开链柔性件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。但传统的欠驱动机器人手多采用连杆机构，由于机构的限制，指段靠向物体的过程中具有极限位置，从而产生运动死区，自适应性受到大大削弱。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，该装置有运动死区，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，该装置采用连杆机构，具有运动死区，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。
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，提供一种开链柔性件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，也能先后合上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，无运动死区，体积小；同时采用欠驱动的方式，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，制造和维护成本低。本专利技术的技术方案如下：本专利技术设计的一种开链柔性件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：该开链柔性件平夹自适应机器人手指装置还包括传动机构、第一传动轮、第二传动轮、第一柔性件、第三传动轮、第四传动轮、第二柔性件、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；所述第一指段套固在近关节轴上；所述第二指段套固在远关节轴上；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；所述第一柔性件的一端与传动机构的输出端相连，所述第一柔性件的另一端与第二指段固接；所述第一传动轮活动套接在近关节轴上，所述第二传动轮套接在远关节轴上，第二传动轮与第二指段固接；定义抓取物体的一侧为该开链柔性件平夹自适应机器人手指装置的前方，相对的另一侧即远离抓取物体的那一侧为该装置的后方；所述第一柔性件依次从前方缠绕经过第一传动轮，穿过第一指段，从前方缠绕经过第二传动轮；所述第三传动轮活动套接在近关节轴上；所述第四传动轮套接在远关节轴上，第四传动轮与第二指段固接；所述第二柔性件依次从后方缠绕经过第三传动轮，穿过第一指段，从后方缠绕经过第四传动轮；所述凸块拨盘活动套接在近关节轴上，所述凸块拨盘与第三传动轮固接；所述限位凸块与基座固接；所述凸块拨盘与限位凸块相接触或离开一段距离；所述第一簧件的两端分别连接第二柔性件和基座；第一传动轮的半径大于第二传动轮的半径，第三传动轮的半径与第四传动轮的半径相同；所述第一柔性件采用传动带、腱绳或链条，所述第一传动轮采用带轮、绳轮或链轮，所述第二传动轮采用带轮、绳轮或链轮，所述第一柔性件、第一传动轮和第二传动轮三者之间配合形成带轮传动关系、绳轮传动关系或链轮传动关系；所述第二柔性件采用传动带、腱绳或链条，所述第三传动轮采用带轮、绳轮或链轮，所述第四传动轮采用带轮、绳轮或链轮，所述第二柔性件、第三传动轮和第四传动轮三者之间配合形成带轮传动关系、绳轮传动关系或链轮传动关系；所述第二簧件的两端分别连接第一指段和基座。本专利技术所述的开链柔性件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。本专利技术所述的开链柔性件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；所述第二簧件采用拉簧、压簧、片簧或扭簧。本专利技术所述的开链柔性件平夹自适应机器人手指装置，其特征在于：还包括过渡滑轮和滑轮轴，所述过渡滑轮套接在滑轮轴上，所述滑轮轴套设在某个指段中，所述第一柔性件或第二柔性件分别缠绕经过不同的过渡滑轮。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个驱动器、双柔性件、不同半径的四个传动轮、两个簧件、凸块拨盘、限位凸块和活动套接中部指段等综合实现了平行夹持及通用抓取的功能，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，也能依次转动第一指段和第二指段包络不同形状、大小的物体；该装置采用两套传动轮系的主从驱动的方式，抓取范围大，无运动死区；同时采用欠驱动的方式，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；该装置结构紧凑、体积小，制造和维护成本低，适用于机器人手。附图说明图1是本专利技术设计的开链柔性件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所示实施例的正面外观图。图3是图1所示实施例的一个侧面外观图(图2的右视图)。图4是图1所示实施例的另一个侧面外观图(图2的左视图)。图5是图1所示实施例的A-A剖视图(部分零件未画出)。图6是图1所示实施例的B-B剖视图(部分零件未画出)。图7是图1所示实施例的从一个角度观察的内部立体视图(未画出部分零件)。图8是图1所示实施例的从另一个角度观察的内部立体视图(未画出部分零件)。图9是图1所示实施例的正面视图(未画出基座前板、基座表面板、第一指段左侧本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种开链柔性件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：该开链柔性件平夹自适应机器人手指装置还包括传动机构、第一传动轮、第二传动轮、第一柔性件、第三传动轮、第四传动轮、第二柔性件、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；所述第一指段套固在近关节轴上；所述第二指段套固在远关节轴上；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；所述第一柔性件的一端与传动机构的输出端相连，所述第一柔性件的另一端与第二指段固接；所述第一传动轮活动套接在近关节轴上，所述第二传动轮套接在远关节轴上，第二传动轮与第二指段固接；定义抓取物体的一侧为该开链柔性件平夹自适应机器人手指装置的前方，相对的另一侧即远离抓取物体的那一侧为该装置的后方；所述第一柔性件依次从前方缠绕经过第一传动轮，穿过第一指段，从前方缠绕经过第二传动轮；所述第三传动轮活动套接在近关节轴上；所述第四传动轮套接在远关节轴上，第四传动轮与第二指段固接；所述第二柔性件依次从后方缠绕经过第三传动轮，穿过第一指段，从后方缠绕经过第四传动轮；所述凸块拨盘活动套接在近关节轴上，所述凸块拨盘与第三传动轮固接；所述限位凸块与基座固接；所述凸块拨盘与限位凸块相接触或离开一段距离；所述第一簧件的两端分别连接第二柔性件和基座；第一传动轮的半径大于第二传动轮的半径，第三传动轮的半径与第四传动轮的半径相同；所述第一柔性件采用传动带、腱绳或链条，所述第一传动轮采用带轮、绳轮或链轮，所述第二传动轮采用带轮、绳轮或链轮，所述第一柔性件、第一传动轮和第二传动轮三者之间配合形成带轮传动关系、绳轮传动关系或链轮传动关系；所述第二柔性件采用传动带、腱绳或链条，所述第三传动轮采用带轮、绳轮或链轮，所述第四传动轮采用带轮、绳轮或链轮，所述第二柔性件、第三传动轮和第四传动轮三者之间配合形成带轮传动关系、绳轮传动关系或链轮传动关系；所述第二簧件的两端分别连接第一指段和基座。...

【技术特征摘要】
1.一种开链柔性件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：该开链柔性件平夹自适应机器人手指装置还包括传动机构、第一传
动轮、第二传动轮、第一柔性件、第三传动轮、第四传动轮、第二柔性件、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；所述第一指段套固在近关节轴上；所述第二指段套固在远关节轴上；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；所述第一柔性件的一端与
传动机构的输出端相连，所述第一柔性件的另一端与第二指段固接；所述第一传动轮活动
套接在近关节轴上，所述第二传动轮套接在远关节轴上，第二传动轮与第二指段固接；定义
抓取物体的一侧为该开链柔性件平夹自适应机器人手指装置的前方，相对的另一侧即远离
抓取物体的那一侧为该装置的后方；所述第一柔性件依次从前方缠绕经过第一传动轮，穿
过第一指段，从前方缠绕经过第二传动轮；所述第三传动轮活动套接在近关节轴上；所述第
四传动轮套接在远关节轴上，第四传动轮与第二指段固接；所述第二柔性件依次从后方缠
绕经过第三传动轮，穿过第一指段，从后方缠绕经过第四传动轮；所述凸块拨盘活动套接在
近关节轴上，所述凸块拨盘...

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