双段滑杆支撑式末端直线平夹自适应机器人手指装置制造方法及图纸

双段滑杆支撑式末端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、两个连杆、滑槽、滑块、两个辅助杆、两个限位凸块和两个簧件等。该装置实现了机器人手指直线平夹和自适应抓取的功能；该装置在平行夹持阶段第二指段末端沿直线轨迹平动，适用于工作台上平夹捏持不同尺寸的薄板物体，无需机械臂的协同配合去调整机器人手的位置，降低了控制难度。该装置既能直线平动第二指段进行直线平夹，也能在第一指段抓取物体后自动包络物体，自适应抓取不同大小、形状物体；利用单个电机驱动两个关节，无需复杂的实时传感与控制系统，成本低，适用于机器人手。

Adaptive robot finger device with two-stage sliding rod supporting end linear flat clip

An adaptive robot finger device with a double segment sliding rod support end line flat clip, which belongs to the field of robot hand technology, including base seat, two finger segments, two joint axes, motor, two connecting rod, slider, slide block, two auxiliary rod, two limit convex block and two spring parts, etc. The device realizes the function of the robot finger straight flat clip and self-adaptive grasping. The device translations along the line track at the end of second finger segments in the parallel clamping stage. It is suitable for the flat clamp on the worktable to hold different sizes of the thin plate objects, without the coordination of the mechanical arm to adjust the position of the robot hand, and reduce the control difficulty. The device can both straight-line and second finger segments for straight line clip, and can automatically envelop the object after the first finger to capture objects. It adaptively grabs different size and shape objects, uses a single motor to drive two joints, and does not need complex real-time sensing and control systems. The cost is low, and it is suitable for robot hands.

【技术实现步骤摘要】
双段滑杆支撑式末端直线平夹自适应机器人手指装置
本技术属于机器人手
，特别涉及一种双段滑杆支撑式末端直线平夹自适应机器人手指装置的结构设计。
技术介绍
欠驱动机器人手通过少数电机驱动多个自由度关节，以达成对物体的抓取，较少的电机数量节省了机器人手的手掌空间，藏入手掌的电机可以选择更大的功率和体积，出力大，同时欠驱动机械手无需实时电子传感，简化了机器人手的控制系统，可以实现对物体的稳定抓取，控制简单方便，成本低。已有的一种欠驱动手指装置(美国专利US8973958B2)包括五个连杆、弹簧、电机等，该装置实现了圆弧平夹与自适应抓取模式。在工作时，该装置先保持末端指段相对基座姿态不变，进行圆弧轨迹的平动，达到平夹的效果，或者实现自适应包络抓取。其不足之处在于：该装置在平夹阶段是一种圆弧平动末端指段，无法实现直线平动末端指段，在工作台上夹持不同尺寸的薄板物体时需要机械臂协同配合，以调整机器人手的位置，从而增加了控制难度，不利于高速柔性抓取。
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，提供一种双段滑杆支撑式末端直线平夹自适应机器人手指装置。该装置具有两种抓取模式，既能直线轨迹平动第二指段末端实现直线平夹抓取模式，又能在第一指段抓取物体后自动弯曲远关节，达到自适应包络握持不同形状、尺寸物体的功能，实现自适应抓取模式；抓取范围大，控制简单，成本低。本技术的技术方案如下：本技术所述的一种双段滑杆支撑式末端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、第一连杆、第二连杆、第一轴、第二轴、第三轴、电机、传动机构、第一限位凸块和第一簧件；所述电机固接在基座上，所述电机的输出轴与传动机构输入端相连，所述传动机构的输出端与第一连杆相连；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；所述第一轴套设在基座中，所述第一连杆的一端套接在第一轴上，第一连杆的另一端套接在第二轴上；所述第二连杆的一端套接在第二轴上，第二连杆的另一端套接在第三轴上；所述第二指段套接在第三轴上；所述第一簧件的两端分别连接第一连杆和第二连杆；所述近关节轴、远关节轴、第一轴、第二轴和第三轴相互平行，设近关节轴的中心为A，远关节轴的中心为B，第一轴的中心为C，第二轴的中心为D，第三轴的中心为E，线段AC等于线段BE，线段AB在初始状态时等于线段CE，线段AC与近关节轴的中心线垂直，点D位于四边形ABEC的外侧；所述第一限位凸块与第二连杆固接，在初始状态时第一限位凸块与第一连杆接触，第一限位凸块限制线段CD与线段DE的夹角不小于初始状态的夹角；其特征在于：该双段滑杆支撑式末端直线平夹自适应机器人手指装置还包括滑槽、滑块、第一辅助杆、第四轴、第二辅助杆、第二指段表面罩、第二限位凸块和第二簧件；所述滑槽固接在基座上，所述滑块滑动镶嵌在滑槽中，滑块的滑动方向与线段AC平行；所述第一辅助杆的一端与滑块固接，第一辅助杆的另一端套接在第四轴上；所述第四轴与远关节轴平行；所述第二辅助杆的一端套接在第四轴上，第二辅助杆的另一端与第二指段表面罩固接；所述第二指段表面罩滑动镶嵌在第二指段上；所述第二限位凸块与第二辅助杆固接；在初始状态时第二限位凸块与第一辅助杆接触；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运动方向为近关节反方向；设初始状态时第二辅助杆相对于第一辅助杆的旋转角度为0度，从初始位置开始，第二辅助杆朝近关节正方向旋转时的转动方向为正，第二辅助杆朝近关节反方向的转动角度为负，所述第二限位凸块限制第二辅助杆的转动方向只能为正；所述第二簧件的两端分别连接第一辅助杆和第二辅助杆。本技术与现有技术相比，具有以下优点和突出性效果：本技术装置利用电机、多个连杆、两个辅助杆、滑块、滑槽、两个限位凸块和两个簧件等综合实现了机器人手指直线平夹和自适应抓取；该装置在平行夹持阶段第二指段末端沿直线轨迹平动，适用于工作台上平夹捏持不同尺寸的薄板物体，无需机械臂的协同配合去调整机器人手的位置，降低了控制难度。该装置既能直线平动第二指段进行直线平夹，也能在第一指段抓取物体后自动包络物体，自适应抓取不同大小、形状物体；利用单个电机驱动两个关节，无需复杂的实时传感与控制系统，成本低，适用于机器人手。附图说明图1是本技术设计的滑杆辅助末端直线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2的A-A剖视图。图6是图2的B-B剖视图。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所示实施例的正面外观图(未画出第一指段前板、基座前板、第一指段左侧板和第一指段右侧板)。图9是图1所示实施例的爆炸视图。图10至图12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13至图16是图1所示实施例在以自适应包络的方式抓取物体的动作过程示意图。图17至图18是图1所示实施例在抓取过程中，在第一指段接触物体前后，第一连杆、第二连杆、第一限位凸块和第一簧件相对位置的变化情况。图19至图20是图1所示实施例在抓取过程中，在第一指段接触物体前后，第一辅助杆、第二辅助杆、第二限位凸块和第二簧件相对位置的变化情况。图21是图1所示实施例在初始状态(也可以是其他位置为初始状态)的机构简图。图22是图1所示实施例在直线平行夹持抓取模式的机构简图，其中实线为平夹抓取物体状态，双点划线为对应图22的初始状态位置。图23是图1所示实施例在自适应抓取模式的机构简图，其中实线为自适应抓取物体状态，双点划线为对应图23的直线平行夹持位置。在图1至图23中：1-基座，10-电机，101-减速器，102-蜗杆，103-蜗轮，104-传动轴，105-第一齿轮，106-第二齿轮，21-第一指段，22-第二指段，23-第二指段表面罩，31-近关节轴，32-远关节轴，41-第一连杆，42-第二连杆，51-第一轴，52-第二轴，53-第三轴，54-第四轴，61-第一限位凸块，62-第二限位凸块，71-第一簧件，72-第二簧件，81-滑槽，82-滑块，91-第一辅助杆，92-第二辅助杆，99-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技术的具体结构、工作原理的内容。本技术设计的一种双段滑杆支撑式末端直线平夹自适应机器人手指装置的一种实施例，如图1至图9所示，包括基座1、第一指段21、第二指段22、近关节轴31、远关节轴32、第一连杆41、第二连杆42、第一轴51、第二轴52、第三轴53、电机10、传动机构、第一限位凸块61和第一簧件71；所述电机10固接在基座1上，所述电机10的输出轴与传动机构输入端相连，所述传动机构的输出端与第一连杆41相连；所述近关节轴31套设在基座1中，所述第一指段21套接在近关节轴31上，所述远关节轴32套设在第一指段21中，所述第二指段22套接在远关节轴上；所述第一轴51套设在基座1中，所述第一连杆41的一端套接在第一轴51上，第一连杆41的另一端套本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双段滑杆支撑式末端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、第一连杆、第二连杆、第一轴、第二轴、第三轴、电机、传动机构、第一限位凸块和第一簧件；所述电机固接在基座上，所述电机的输出轴与传动机构输入端相连，所述传动机构的输出端与第一连杆相连；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；所述第一轴套设在基座中，所述第一连杆的一端套接在第一轴上，第一连杆的另一端套接在第二轴上；所述第二连杆的一端套接在第二轴上，第二连杆的另一端套接在第三轴上；所述第二指段套接在第三轴上；所述第一簧件的两端分别连接第一连杆和第二连杆；所述近关节轴、远关节轴、第一轴、第二轴和第三轴相互平行，设近关节轴的中心为A，远关节轴的中心为B，第一轴的中心为C，第二轴的中心为D，第三轴的中心为E，线段AC等于线段BE，线段AB在初始状态时等于线段CE，线段AC与近关节轴的中心线垂直，点D位于四边形ABEC的外侧；所述第一限位凸块与第二连杆固接，在初始状态时第一限位凸块与第一连杆接触，第一限位凸块限制线段CD与线段DE的夹角不小于初始状态的夹角；其特征在于：该双段滑杆支撑式末端直线平夹自适应机器人手指装置还包括滑槽、滑块、第一辅助杆、第四轴、第二辅助杆、第二指段表面罩、第二限位凸块和第二簧件；所述滑槽固接在基座上，所述滑块滑动镶嵌在滑槽中，滑块的滑动方向与线段AC平行；所述第一辅助杆的一端与滑块固接，第一辅助杆的另一端套接在第四轴上；所述第四轴与远关节轴平行；所述第二辅助杆的一端套接在第四轴上，第二辅助杆的另一端与第二指段表面罩固接；所述第二指段表面罩滑动镶嵌在第二指段上；所述第二限位凸块与第二辅助杆固接；在初始状态时第二限位凸块与第一辅助杆接触；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运动方向为近关节反方向；设初始状态时第二辅助杆相对于第一辅助杆的旋转角度为0度，从初始位置开始，第二辅助杆朝近关节正方向旋转时的转动方向为正，第二辅助杆朝近关节反方向的转动角度为负，所述第二限位凸块限制第二辅助杆的转动方向只能为正；所述第二簧件的两端分别连接第一辅助杆和第二辅助杆。...

【技术特征摘要】
1.一种双段滑杆支撑式末端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、第一连杆、第二连杆、第一轴、第二轴、第三轴、电机、传动机构、第一限位凸块和第一簧件；所述电机固接在基座上，所述电机的输出轴与传动机构输入端相连，所述传动机构的输出端与第一连杆相连；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；所述第一轴套设在基座中，所述第一连杆的一端套接在第一轴上，第一连杆的另一端套接在第二轴上；所述第二连杆的一端套接在第二轴上，第二连杆的另一端套接在第三轴上；所述第二指段套接在第三轴上；所述第一簧件的两端分别连接第一连杆和第二连杆；所述近关节轴、远关节轴、第一轴、第二轴和第三轴相互平行，设近关节轴的中心为A，远关节轴的中心为B，第一轴的中心为C，第二轴的中心为D，第三轴的中心为E，线段AC等于线段BE，线段AB在初始状态时等于线段CE，线段AC与近关节轴的中心线垂直，点D位于四边形ABEC的外侧；所述第一限位凸块与第二连杆固接，在初始状态时...

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