滑杆延时变位直线平夹自适应机器人手指装置制造方法及图纸

滑杆延时变位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、电机、传动机构、滑槽件、滑块、滑杆、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、第一连杆、第二连杆、第三连杆、第一簧件、第二簧件、凸块、从动凸块、第一限位块、第二限位块和主动拨块。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；该装置既能直线平动第二指段捏持物体，适合用于工作台上抓取薄板状物体，也能先转动第一指段经延时变位转动第二指段包络不同形状、大小的物体；该装置抓取范围大；利用一个电机驱动两个指段，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。

Self adaptive robot finger device with sliding lever delayed deflection straight line clamp

The utility model relates to a sliding rod time-delayed displacement linear clamping adaptive robot finger device, belonging to the technical field of robot hands, which comprises a base, a motor, a transmission mechanism, a sliding groove, a slider, a sliding rod, a first finger segment, a second finger segment, a near-joint shaft, a far-joint shaft, a first axis, a second axis, a third axis, a first connecting rod, a second connecting rod, and a third finger segment. Connecting rod, first spring, second spring, convex, driven convex, first limit block, second limit block and active block. The device realizes the function of robot finger parallel gripping and adaptive grasping; the device can not only move the second finger segment in a straight line to grasp the object, suitable for grasping the thin plate object on the worktable, but also can rotate the first finger segment and rotate the second finger segment to envelop objects of different shapes and sizes after delayed displacement; The device has the advantages of compact structure, small size, low manufacturing and maintenance costs, and is suitable for robot hands.

【技术实现步骤摘要】
滑杆延时变位直线平夹自适应机器人手指装置
本专利技术属于机器人手
，特别涉及一种滑杆延时变位直线平夹自适应机器人手指装置的结构设计。
技术介绍
机器人手是机器人系统实现抓取功能的重要装置。抓取物体的方法是从相对的两个方向限制住物体在该方向上的运动可能性。物体在空间中的运动存在多个方向，为了限制所抓物体的各种运动可能性，需要机器人手针对不同的抓取对象展现不同的抓取模式，从而限制物体各个方向的运动。平行夹持抓取(简称平夹抓取)是一种常见的抓取方式，末端指段在运动过程中始终保持相对手掌基座相对固定的姿态，在抓取过程中，相对的两个手指或者多个手指在物体的两个或多个侧面接触物体并施加抓持力，并且通过手指表面的弹性变形材料来获得软指面从来改善抓取的稳定性，这种平行夹持的机器人手装置已经被广泛应用，称之为工业夹持器。工业夹持器是指具有两个或多个手指，手指上没有关节或多个耦合运动的关节的装置，在抓取物体时使用平行夹持的方式，或末端对物体进行捏持，这种抓取方式针对日常物品是有效的，能够达到最多种类的物体抓取。具有直线平动夹持功能的机器人手已经被专利技术出来，如专利WO2016063314A1，包括基座、电机、过渡传动机构、第一指段、第二指段、八个连杆、多个转轴等。该装置能够实现第二指段的直线平动，利用第二指段的直线平行移动对物体实现直线平行夹持的功能。其不足之处在于：该装置仅能实现直线平行夹持功能，无法实现自适应包络抓取的功能。欠驱动机器人手是一类利用较少电机驱动较多关节自由度来达到较好抓取物体目的的多指机器人手。欠驱动手目前已经开发出具有耦合抓取、平夹抓取和复合抓取模式的几类机器人手，其中平夹与自适应复合抓取欠驱动机器人手具有广泛应用的前景，得到了较多的研究。为了保持常用的平夹抓取，同时增加对物体包络抓取效果以提高抓取范围和抓取稳定性，具有平行夹持和自适应包络两种抓取模式的平夹自适应欠驱动机器人手已被开发出来。已有的一种欠驱动机器人手指装置，如加拿大Laval大学的专利US5762390A，包括基座、驱动器、传动机构、六个连杆、三个指段、限位机构和多个弹簧等。该装置实现了平夹及自适应包络物体的效果：最初阶段该装置转动整体绕根部近关节转动，同时末端指段相对于基座保持竖直的初始姿态不变，直到近指段接触物体，中部关节转动，中部指段接触物体，末端关节转动，末端指段才最终转动扣向物体，最后达到多个指段均包络抓取物体的特效。该装置的不足之处在于：该装置在平夹抓取的阶段中，手指末端呈圆弧运动——末端圆弧平动，无法实现末端指段直线平动的效果，在抓取桌面物体时，需要机械臂的精准直线平动控制配合，因而增大了对机械臂协同控制编程的依赖。
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，提供一种滑杆延时变位直线平夹自适应机器人手指装置。该装置具有直线平行夹持和自适应抓取两种抓取模式：既能直线平动第二指段夹持物体，也能先转动第一指段碰触物体后经过延时变位再转动第二指段包络不同形状、大小的物体；在平动第二指段夹持物体阶段，第二指段末端始终保持直线的轨迹运动，适合在工作台上抓取薄板物体，减少机械臂编程需求；仅用一个电机驱动两个关节，无需复杂的传感和控制系统。本专利技术的技术方案如下：本专利技术设计的滑杆延时变位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、远关节轴和电机；所述电机与基座固接；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相互平行；其特征在于：该滑杆延时变位直线平夹自适应机器人手指装置还包括滑槽件、滑块、滑杆、第一连杆、第二连杆、第三连杆、第一轴、第二轴、第三轴、第一簧件、第二簧件、第一限位块、第二限位块、主动拨块、凸块、从动凸块和传动机构；所述滑槽件与基座固接；所述滑块滑动镶嵌在滑槽件上；所述近关节轴套设在滑块中；所述电机的输出轴与滑杆的一端相连，滑杆的另一端套接在第一轴上；所述第一连杆的一端套接在近关节轴上，所述第一连杆的另一端有槽孔，所述槽孔为直线槽孔，所述第一轴滑动镶嵌在槽孔中；所述第二连杆的一端套接在近关节轴上，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第二轴上，第三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指段和第一连杆；所述第二簧件的两端分别连接第二连杆和滑块；所述第一限位块固接在第一连杆上，在初始位置时所述第一限位块与凸块相接触；所述凸块固接在第一指段上；所述第二限位块固接在滑块上，在初始位置时所述第二连杆与第二限位块相接触；所述主动拨块固接在第一连杆上，在初始位置时所述主动拨块与从动凸块之间存在一段角度距离β；所述从动凸块与传动机构的输入端固接；所述传动机构设置在滑块上；所述传动机构的输出端与第二连杆相连；所述传动机构为增速传动机构，增速比设为i,i>1；设近关节轴、远关节轴、第一轴、第二轴、第三轴的中心点分别为A、B、E、D、C，线段AB、线段BC、线段CD和线段DA构成平行四边形；在初始位置时线段AE与线段AB相互垂直；所述滑块在滑槽件中的滑动方向与滑杆在基座中的滑动方向之间的夹角为α，α为锐角；所述线段AB与线段AE之比为tan(π/2-α)；所述第一连杆上的槽孔的中心线与线段AE共线；所述近关节轴、第一轴、第二轴、第三轴相互平行；所述第一轴的中心线与滑杆在基座中的滑动方向相互垂直。本专利技术设计的滑杆延时变位直线平夹自适应机器人手指装置，其特征在于：所述传动机构采用齿轮传动机构、带轮传动机构、链轮传动机构或绳轮传动机构中的一种或几种的组合。本专利技术设计的滑杆延时变位直线平夹自适应机器人手指装置，其特征在于：所述传动机构采用齿轮传动机构，所述传动机构包括第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮和传动轴；所述从动凸块与第一齿轮固接，所述第一齿轮活动套接在近关节轴上，所述第一齿轮与第二齿轮啮合，所述第二齿轮、第三齿轮分别套固在传动轴上，所述传动轴套设在滑块中，所述第三齿轮与第四齿轮啮合，所述第四齿轮活动套接在近关节轴上，所述第四齿轮与第二连杆固接。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电机、滑槽件、滑块、连杆、限位块、主动拨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；该装置既能直线平动第二指段夹持物体，也能先转动第一指段，第一指段碰触物体后经过延时变位转动第二指段包络不同形状、大小的物体，设第一指段接触到物体时，主动拨块与从动凸块的夹角为γ，0＜γ＜β,主动拨块绕着近关节轴转动的平均角速度为ω，则第一指段碰到物体后，第二指段需要经过延时时间t＝γ/ω后开始靠近物体实现自适应包络抓取，在平动第二指段夹持物体阶段，第二指段末端始终保持直线的轨迹运动，适合在工作台上抓取薄板物体，减少机械臂编程需求；仅用一个电机驱动两个关节，结构简单紧凑，成本低，无需复杂的传感和控制系统，适用在机器人需要抓取和操作不同尺寸物体的场合，降低人工编程、调试和维修等工作需求，提高生产效率，改善加工、制造领域的智能水平。附图说明图1是本专利技术设计的滑杆延时变位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所示实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种滑杆延时变位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、远关节轴和电机；所述电机与基座固接；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相互平行；其特征在于：该滑杆延时变位直线平夹自适应机器人手指装置还包括滑槽件、滑块、滑杆、第一连杆、第二连杆、第三连杆、第一轴、第二轴、第三轴、第一簧件、第二簧件、第一限位块、第二限位块、主动拨块、凸块、从动凸块和传动机构；所述滑槽件与基座固接；所述滑块滑动镶嵌在滑槽件上；所述近关节轴套设在滑块中；所述电机的输出轴与滑杆的一端相连，滑杆的另一端套接在第一轴上；所述第一连杆的一端套接在近关节轴上，所述第一连杆的另一端有槽孔，所述槽孔为直线槽孔，所述第一轴滑动镶嵌在槽孔中；所述第二连杆的一端套接在近关节轴上，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第二轴上，第三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指段和第一连杆；所述第二簧件的两端分别连接第二连杆和滑块；所述第一限位块固接在第一连杆上，在初始位置时所述第一限位块与凸块相接触；所述凸块固接在第一指段上；所述第二限位块固接在滑块上，在初始位置时所述第二连杆与第二限位块相接触；所述主动拨块固接在第一连杆上，在初始位置时所述主动拨块与从动凸块之间存在一段角度距离β；所述从动凸块与传动机构的输入端固接；所述传动机构设置在滑块上；所述传动机构的输出端与第二连杆相连；所述传动机构为增速传动机构，增速比设为i,i>1；设近关节轴、远关节轴、第一轴、第二轴、第三轴的中心点分别为A、B、E、D、C，线段AB、线段BC、线段CD和线段DA构成平行四边形；在初始位置时线段AE与线段AB相互垂直；所述滑块在滑槽件中的滑动方向与滑杆在基座中的滑动方向之间的夹角为α，α为锐角；所述线段AB与线段AE之比为tan(π/2‑α)；所述第一连杆上的槽孔的中心线与线段AE共线；所述近关节轴、第一轴、第二轴、第三轴相互平行；所述第一轴的中心线与滑杆在基座中的滑动方向相互垂直。...

【技术特征摘要】
1.一种滑杆延时变位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、远关节轴和电机；所述电机与基座固接；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相互平行；其特征在于：该滑杆延时变位直线平夹自适应机器人手指装置还包括滑槽件、滑块、滑杆、第一连杆、第二连杆、第三连杆、第一轴、第二轴、第三轴、第一簧件、第二簧件、第一限位块、第二限位块、主动拨块、凸块、从动凸块和传动机构；所述滑槽件与基座固接；所述滑块滑动镶嵌在滑槽件上；所述近关节轴套设在滑块中；所述电机的输出轴与滑杆的一端相连，滑杆的另一端套接在第一轴上；所述第一连杆的一端套接在近关节轴上，所述第一连杆的另一端有槽孔，所述槽孔为直线槽孔，所述第一轴滑动镶嵌在槽孔中；所述第二连杆的一端套接在近关节轴上，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第二轴上，第三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指段和第一连杆；所述第二簧件的两端分别连接第二连杆和滑块；所述第一限位块固接在第一连杆上，在初始位置时所述第一限位块与凸块相接触；所述凸块固接在第一指段上；所述第二限位块固接在滑块上，在初始位置时所述第二连杆与第二限位块相接触；所述主动拨块固接在第一连杆上，在初始位置时所述主动拨块与从动凸块...

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