末端精确补偿直线平夹自适应机器人手指装置制造方法及图纸

末端精确补偿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、两个关节轴、电机、多个连杆、中间传动机构、T形滑槽件、齿轮、齿条、限位块和簧件等。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：在近关节转动时，第二指段表面罩相对于基座沿直线平动；在第一指段接触物体后，再转动第二指段表面罩去接触物体；达到自适应包络不同形状、尺寸物体的目的；抓取范围大，抓取稳定可靠；利用一个电机驱动两个关节；该装置结构简单，成本低，适用于机器人手。

Adaptive robot finger device with terminal precision compensation linear flat clip

The end precision compensation line flat clip adaptive robot finger device belongs to the field of robot hand technology, including base seat, two finger segments, two joint axes, motor, multiple connecting rod, intermediate transmission mechanism, T shaped groove piece, gear, rack, limit block and spring part, etc. The device realizes the function of parallel holding and self-adaptive grasping of the robot finger: the surface cover of the second finger segments moves in line with the base in the near joint. After contact with the object in the first finger, the surface cover of the second finger section is rotated to contact the object; the purpose is to achieve the purpose of adaptive enveloping different shapes and dimensions. The scope of grabbing is large, and the grasping is stable and reliable; two joints are driven by one motor; the device has simple structure and low cost, and is suitable for robot hands.

【技术实现步骤摘要】
末端精确补偿直线平夹自适应机器人手指装置
本技术属于机器人手
，特别涉及一种末端精确补偿直线平夹自适应机器人手指装置的结构设计。
技术介绍
机器人的专利技术为人类的生活带来了便利。在机器人的组成部分中，机器人手是其中最为灵巧的部件之一。各种各样的机器人手被开发出来帮助机器人完成各项任务。这些机器人的种类包括工业夹持器、灵巧手、特种手等。开发出能够抓取多种多样的物体，完成各种任务的机器人手一直是科学工作者的共同目标。机器人手的研究开始以灵巧手为主，每个手指关节各设置电机，在动作过程中拟人程度高，能够完成适应物体表面抓取。但是灵巧手成本较高，控制复杂，需要经常进行维护、抓持力较小，因此应用受到了极大地限制。现有的灵巧手关节电机(如电机、空气肌肉等)产生的驱动力较小，而灵巧手各指段的运动由灵巧手关节电机直接驱动，使得灵巧手负载能力较弱，这些使得灵巧手不能广泛的投入生产实践和日常生活中。为了解决灵巧手的种种问题，欠驱动手被科学工作者开发出来。欠驱动手是电机数目少于关节自由度的机器人手。欠驱动机器人手理论较早有加拿大Laval大学提出，并设计出了一种经典的四连杆-弹簧结构的欠驱动机器人手。理论和实践证明，欠驱动机器人手由于电机较少，成本低、控制简单、结构紧凑、抓取力大，具有很高的应用价值。此后，大量关于欠驱动手的研究成果涌现，欠驱动手也被大量投入生产实践。空间中的物体多种多样、大小不一，并且机器人手需要同时限制住物体的6个自由度才能成功抓持物体。为此，科学工作者提出了许多抓取模式。在机器人手抓取模式中，适应物体表面抓取是运用极为广泛的的一种。适应物体表面抓取主要采用手指表面对物体表面的作用力与物体受到的外力达到力学平衡的原理，使得物体静止，从而实现对物体的抓取。其对物体的作用力大小取决于物体与手指接触表面作用力和物体所受的外力等。由于不需要较大的摩擦力，适应物体表面抓取模式下各手指表面对物体表面的作用力可以大大降低，例如小于仅有两个平行手指的工业夹持器抓取物体时对物体表面的作用力。适应物体表面抓取也被称为强力抓取。自适应抓取模式属于适应物体表面抓取模式。自适应抓取模式是指采用柔性关节或弹簧等部件使得机器人手指在抓取物体时各指段能够根据物体表面发生相对运动，达到自适应物体表面包络抓取物体效果的抓取模式。一些采用自适应抓取模式的手包括加拿大Laval大学开发的SARAH手和美国人Stark开发的Stark手等。一种欠驱动两关节机器人手指装置(中国专利技术专利CN101234489A)已经被专利技术出来，包括基座、电机、中部指段、末端指段和带轮传动机构等。该装置实现了双关节欠驱动弯曲抓取物体的效果，具有自适应性。该欠驱动机械手指装置的不足之处在于：手指只具有适应物体表面抓取模式，不具有平行夹持模式。平行夹持抓取模式(也称为末端平行捏持)是指：在抓取时，两个手指在近关节转动时末端指段始终保持相对于基座的初始姿态而达到相互平行的效果。对于放置在工作台面上的小尺寸物体，手指相对于物体表面积过大，难以形成自适应抓取，平行夹持是唯一的抓取方式，此外，不具有平行夹持模式的机器人手装置极难较好抓取小尺寸物体。具有直线平动夹持的机器人手已经被专利技术出来，例如专利WO2016063314A1，包括若干连杆，一个夹持指段，电机组成。该装置能够实现夹持指段的直线平动，利用夹持指段的平行移动对不同大小的物体实现平行夹持的功能。其不足之处在于：该装置只能实现直线平行夹持功能，无法实现自适应包络抓取物体的功能。现有的一种具有两种抓取模式的欠驱动手指，如美国专利US8973958B2，包括多个连杆、弹簧、机械约束和电机等。该装置实现了圆弧平行夹持与自适应抓取模式。在工作时，开始阶段相对于基座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夹持或自适应包络握持的功能。其不足之处在于，该装置仅能实现圆弧平行夹持功能，无法实现直线平行夹持功能——该装置在平夹抓取阶段，其手指末端会在高度方向上发生变化，导致使用该装置在工作台上夹持不同尺寸的物体时，无法用同一个手掌的位置去实施多次抓取，必须要机器人臂部配合运动来调节机器人手的手掌位置，增加了编程难度，同时不利于高速抓取与操作，影响了机器人生产线的柔性。
技术实现思路
本技术的目的是为了克服已有技术的不足之处，提供一种末端精确补偿直线平夹自适应机器人手指装置。该装置能够实现直线平夹与自适应复合抓取模式，既能直线平动第二指段夹持物体——第二指段的末端无高度方向的变化，也能先转动第一指段碰触物体后再转动第二指段包络握持物体，达到对不同形状尺寸物体的自适应握持效果；适合进行工作台上不同尺寸物体的抓取，无需调节机器人手的整体位置，提高机器人手的适用性。本技术的技术方案如下：本技术设计的末端精确补偿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、近关节轴、远关节轴、第一轴、第二轴、第三轴、簧件、限位块、第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆、电机和传动机构；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；所述近关节轴套设在基座中，所述第一指段套接在近关节轴上，所述远关节轴套设在第一指段中，所述第二指段套接在远关节轴上，所述近关节轴的中心线与远关节轴的中心线平行；所述传动机构的输出端与第一连杆相连；所述第一连杆的一端套接在近关节轴上，第一连杆的另一端套接在第一轴上；所述第二连杆的一端套接在第一轴上，第二连杆的另一端套接在第二轴上；所述第三连杆的一端套接在近关节轴上，第三连杆的另一端套接在第三轴上；所述第四连杆的一端套接在第三轴上，第四连杆的另一端套接在第二轴上；所述第二轴套设在第二指段中；所述簧件的两端分别连接基座和第三连杆；所述限位块固接在基座上；在初始状态时限位块与第三连杆相接触；设近关节轴的中心点为A，第三轴的中心点为B，第二轴的中心点为C，远关节轴的中心点为D，线段AB的长度和线段CD的长度相等，线段BC的长度和线段AD的长度相等；所述第一轴的中心点为F，线段AF的长度大于线段CD的长度；其特征在于：该末端精确补偿直线平夹自适应机器人手指装置还包括第四轴、T形滑槽件、第一齿条、第二齿条、第一齿轮、第二齿轮、中间传动机构和第二指段表面罩；所述第四轴套设在第四连杆上，所述T形滑槽件设有滑槽，所述第四轴滑动镶嵌在滑槽中；所述T形滑槽件滑动镶嵌第三连杆中，所述T形滑槽件在第三连杆上的滑动方向与第四轴在T形滑槽件中的滑动方向垂直；设所述第四轴的中心点为E，点C、点E和点B三者共线，线段BC的长度与线段BE的长度的比值为k，k>1；所述第一齿条固接在T形滑槽件上，第一齿轮活动套接在近关节轴上，第一齿轮与第一齿条啮合；所述第二齿轮活动套接在远关节轴上，第二齿轮与第二齿条啮合，所述第二指段表面罩固接在第二齿条上；所述第二指段表面罩滑动镶嵌在第二指段上；所述第一齿轮与中间传动机构的输入端相连，所述中间传动机构的输出端与第二齿轮相连；所述第二指段表面罩在第二指段上的滑动方向和T形滑槽件在第三连杆上的滑动方向相互平行；所述中间传动机构的传动比为1；所述第二齿轮的分度圆半径是第一齿轮的分度圆半径的k倍。本技术所述的末端精确补偿直线平夹自适应机器人手指装本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种末端精确补偿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、近关节轴、远关节轴、第一轴、第二轴、第三轴、簧件、限位块、第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆、电机和传动机构；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；所述近关节轴套设在基座中，所述第一指段套接在近关节轴上，所述远关节轴套设在第一指段中，所述第二指段套接在远关节轴上，所述近关节轴的中心线与远关节轴的中心线平行；所述传动机构的输出端与第一连杆相连；所述第一连杆的一端套接在近关节轴上，第一连杆的另一端套接在第一轴上；所述第二连杆的一端套接在第一轴上，第二连杆的另一端套接在第二轴上；所述第三连杆的一端套接在近关节轴上，第三连杆的另一端套接在第三轴上；所述第四连杆的一端套接在第三轴上，第四连杆的另一端套接在第二轴上；所述第二轴套设在第二指段中；所述簧件的两端分别连接基座和第三连杆；所述限位块固接在基座上；在初始状态时限位块与第三连杆相接触；设近关节轴的中心点为A，第三轴的中心点为B，第二轴的中心点为C，远关节轴的中心点为D，线段AB的长度和线段CD的长度相等，线段BC的长度和线段AD的长度相等；所述第一轴的中心点为F，线段AF的长度大于线段CD的长度；其特征在于：该末端精确补偿直线平夹自适应机器人手指装置还包括第四轴、T形滑槽件、第一齿条、第二齿条、第一齿轮、第二齿轮、中间传动机构和第二指段表面罩；所述第四轴套设在第四连杆上，所述T形滑槽件设有滑槽，所述第四轴滑动镶嵌在滑槽中；所述T形滑槽件滑动镶嵌第三连杆中，所述T形滑槽件在第三连杆上的滑动方向与第四轴在T形滑槽件中的滑动方向垂直；设所述第四轴的中心点为E，点C、点E和点B三者共线，线段BC的长度与线段BE的长度的比值为k，k>1；所述第一齿条固接在T形滑槽件上，第一齿轮活动套接在近关节轴上，第一齿轮与第一齿条啮合；所述第二齿轮活动套接在远关节轴上，第二齿轮与第二齿条啮合，所述第二指段表面罩固接在第二齿条上；所述第二指段表面罩滑动镶嵌在第二指段上；所述第一齿轮与中间传动机构的输入端相连，所述中间传动机构的输出端与第二齿轮相连；所述第二指段表面罩在第二指段上的滑动方向和T形滑槽件在第三连杆上的滑动方向相互平行；所述中间传动机构的传动比为1；所述第二齿轮的分度圆半径是第一齿轮的分度圆半径的k倍。...

【技术特征摘要】
1.一种末端精确补偿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、近关节轴、远关节轴、第一轴、第二轴、第三轴、簧件、限位块、第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆、电机和传动机构；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；所述近关节轴套设在基座中，所述第一指段套接在近关节轴上，所述远关节轴套设在第一指段中，所述第二指段套接在远关节轴上，所述近关节轴的中心线与远关节轴的中心线平行；所述传动机构的输出端与第一连杆相连；所述第一连杆的一端套接在近关节轴上，第一连杆的另一端套接在第一轴上；所述第二连杆的一端套接在第一轴上，第二连杆的另一端套接在第二轴上；所述第三连杆的一端套接在近关节轴上，第三连杆的另一端套接在第三轴上；所述第四连杆的一端套接在第三轴上，第四连杆的另一端套接在第二轴上；所述第二轴套设在第二指段中；所述簧件的两端分别连接基座和第三连杆；所述限位块固接在基座上；在初始状态时限位块与第三连杆相接触；设近关节轴的中心点为A，第三轴的中心点为B，第二轴的中心点为C，远关节轴的中心点为D，线段AB的长度和线段CD的长度相等，线段BC的长度和线段AD的长度相等；所述第一轴的中心点为F，线段AF的长度大于线段CD的长度；其特征在于：该末端精确补...

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