共圆连杆齿轮滑轴式直线平夹自适应手指装置制造方法及图纸

共圆连杆齿轮滑轴式直线平夹自适应手指装置，属于机器人手技术领域，包括基座、电机、传动机构、导杆、滑块、滑轴、驱动连杆、转接连杆、四个连杆、平动块、簧件、第一指段、第二指段、两个齿轮和七个轴。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，也能先直线平动第二指段，待第一指段碰到物体再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；采用欠驱动的方式，利用一个电机驱动两个指段；结构简单，控制容易，成本低，适用于机器人手。

【技术实现步骤摘要】
共圆连杆齿轮滑轴式直线平夹自适应手指装置
本专利技术属于机器人手
，特别涉及一种共圆连杆齿轮滑轴式直线平夹自适应手指装置的结构设计。
技术介绍
机器人技术是二十世纪的伟大专利技术之一，机器人技术已经带给人类翻天覆地的变化且仍在持续发展之中。近若干年来，机器人技术得到飞速发展，机器人的各个重要部件的相关技术也随之快速发展。机器人手是机器人身上非常重要的部件，它可以帮助机器人完成许多工作，在这些工作中需要对不同形状、尺寸的物体进行抓取。物体可能存在于桌面(工作台)上，在抓取时机器人手既要抓起物体，又不能碰触桌面。由于有些物体高度较低，因此抓取时需要精细控制机器人手，使它在抓取时不会因碰触到桌面而导致抓取失败。机器人手在抓取物体时，不能与桌面相撞，一种解决方式为提高机器人手臂的控制精度，做好机器人手臂的运动规划，此方式基于精确的机器人手臂运动学模型和动力学模型，非常繁琐，控制系统研发周期长，造价高；另一种解决方式为研制一种能够在桌面上抓取薄板物体而不会碰撞桌面且控制容易的机器人手。目前的机器人手以带有手指的多指手为主流，其中欠驱动手是一种技术含量高且应用广泛的高性价比机器人手。欠驱动手快速发展多年，已经出现了耦合、平夹与自适应相结合的复合抓取机器人手指，包括耦合自适应手指和平夹自适应手指，其中平夹自适应手指在抓取桌面上的物体时有独特的优势，因为抓取物体主要采用相对方向的两只手指进行平夹，少数情况下这种平夹方式几乎是唯一的抓取方式。另一种抓取方式为包络物体外形的自适应抓取，这种抓取方式不要求物体的形状、尺寸事先已知，具有很高的环境适应能力。具有平夹与自适应相结合的机器人手已经成为目前的研究主流，得到了广泛的推广、应用。例如加拿大LAVAL大学和Robotiq公司开发的多关节平夹自适应手指，引领了世界上的欠驱动手指研究热潮。不过该类机器人手指在抓取桌面物体时仍然存在不足，即在平夹抓取阶段，虽然末端第二指段平动，但是该平动非直线平动，而是一种圆弧状的平动，给桌面物体抓取带来了额外的工作量——即需要机械臂调整手整体的位姿，尤其在桌面法线的高度方向需要进行调整，从而带来了编程的工作量。在不同物体的夹取过程中，编程与工作中调整手臂高度均需要时间，牺牲了工作效率。于是具有直线平夹和自适应复合抓取模式的新型欠驱动手应运而生。直线平夹指在平夹阶段机器人手指的末端指段进行直线平动，从而降低了对机械臂或手腕整体位姿调整的需求，不需要机械臂在抓取物体的过程中调整手相对桌面的高度，而这一高度在传统平夹自适应手抓取过程中需要调整；另一方面，在抓取不同大小的物体时，直线平夹自适应机器人手指末端高度均相同，因此仅需要一次编程确定高度，大大降低了机器人手的应用门槛。一种具有直线平动夹持的机器人手指装置，如专利WO2016063314A1，包括基座、电机、过渡传动机构、第二指段、第一指段、八个连杆、多个转轴等。该装置能够实现第一指段的直线平动，利用第一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：该装置机构复杂，而且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。一种具有平夹与自适应复合抓取的机器人手指装置，如专利CN105643647A，包括基座、两个指段、两个关节轴、驱动器、两个柔性传动件、四个传动轮、凸块拨盘、两个簧件和限位凸块等。该装置能够实现平夹自适应复合抓取模式，但是其利用柔性件传动实现了末端第二指段在平夹阶段的圆弧平动，不是直线平动，使得在抓取桌面薄板物体时对机械臂和手腕的位置也要相应地调整，才能够实施抓取，这样带来了控制难度大的问题，此外，柔性件传动带来了传动不精确、容易磨损老化等问题。一种具有直线平夹自适应的机器人手指装置，如专利CN107984484A，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，但是该装置存在以下不足之处：有三套连杆机构并联布置，机构比较复杂，抓取范围有限，制造困难，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，提供一种共圆连杆齿轮滑轴式直线平夹自适应手指装置。该装置具有直线平行夹持和自适应抓取两种抓取模式，无需对物体环境进行复杂的实时检测、规划，既能沿着直线平动末端的第二指段去夹持物体，也能先后运动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。本专利技术的技术方案如下：本专利技术设计的共圆连杆齿轮滑轴式直线平夹自适应手指装置，其特征在于：包括基座、电机、传动机构、第一指段、第二指段、导杆、滑块、滑轴、驱动连杆、转接连杆、第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆、平动块、第一轴、第二轴、第三轴、第四轴、第五轴、第六轴、第七轴、第一齿轮、第二齿轮和簧件；所述滑轴、第一轴、第二轴、第三轴、第四轴、第五轴、第六轴、第七轴的中心线相互平行；所述电机与基座固接；所述电机的输出轴与传动机构的输入端相连，所述传动机构的输出端与驱动连杆的一端相连；所述驱动连杆滑动镶嵌在基座中；所述导杆与基座固接；所述驱动连杆与转接连杆固接；所述转接连杆的一端套接在第一轴上，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，第一连杆的中部套接在滑轴上；滑块中设有滑槽，所述滑轴滑动在滑块的滑槽内；所述滑块滑动套接在导杆上；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；所述第三轴套接在平动块上；所述第三连杆的一端套接在第三轴上，第三连杆的另一端套接在第四轴上；所述第四轴套接在滑块上；所述第五轴套接在滑块上；所述第四连杆的一端套接在第五轴上，第四连杆的另一端套接在第六轴上；所述第六轴套接在平动块上；所述第七轴套接在平动块上；所述第一齿轮套接在第三轴上；所述第二连杆与第一齿轮固接；所述第二齿轮套接在第七轴上；所述第一齿轮与第二齿轮啮合；所述第二指段套接在第七轴上；所述第二指段与第二齿轮固接；所述第一指段与第三连杆固接；所述簧件的两端分别连接滑块、滑轴；设第一轴、滑轴、第二轴、第三轴、第四轴、第五轴、第六轴的中心点为别为E、A、B、C、D、G、H；所述线段AB与线段AE相互垂直，所述滑块沿导杆的滑动方向与驱动连杆在基座中的滑动方向之间的夹角为π/2-θ；所述第一轴的中心线与驱动连杆在基座中的滑动方向垂直；所述线段AB与线段AE之比为tanθ；线段CD、线段DG、线段GH和线段HC构成平行四边形；初始状态时，线段AB、线段BC、线段CD和线段DA构成平行四边形。本专利技术所述的共圆连杆齿轮滑轴式直线平夹自适应手指装置，其特征在于：所述簧件采用压簧或拉簧。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电机、导杆、滑块、滑轴、多个连杆、平动块、簧件和齿轮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捏持物体，也能先直线平动第二指段，待第一指段碰到物体再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；采用欠驱动的方式，利用一个电机驱动两个指段；结构简单，控制容易，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四杆滑槽转动空程直线平夹自适应手指装置的实施例的立体外观图。图2是图1所示实施例的单侧手本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种共圆连杆齿轮滑轴式直线平夹自适应手指装置，其特征在于：包括基座、电机、传动机构、第一指段、第二指段、导杆、滑块、滑轴、驱动连杆、转接连杆、第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆、平动块、第一轴、第二轴、第三轴、第四轴、第五轴、第六轴、第七轴、第一齿轮、第二齿轮和簧件；所述滑轴、第一轴、第二轴、第三轴、第四轴、第五轴、第六轴、第七轴的中心线相互平行；所述电机与基座固接；所述电机的输出轴与传动机构的输入端相连，所述传动机构的输出端与驱动连杆的一端相连；所述驱动连杆滑动镶嵌在基座中；所述导杆与基座固接；所述驱动连杆与转接连杆固接；所述转接连杆的一端套接在第一轴上，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，第一连杆的中部套接在滑轴上；滑块中设有滑槽，所述滑轴滑动在滑块的滑槽内；所述滑块滑动套接在导杆上；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；所述第三轴套接在平动块上；所述第三连杆的一端套接在第三轴上，第三连杆的另一端套接在第四轴上；所述第四轴套接在滑块上；所述第五轴套接在滑块上；所述第四连杆的一端套接在第五轴上，第四连杆的另一端套接在第六轴上；所述第六轴套接在平动块上；所述第七轴套接在平动块上；所述第一齿轮套接在第三轴上；所述第二连杆与第一齿轮固接；所述第二齿轮套接在第七轴上；所述第一齿轮与第二齿轮啮合；所述第二指段套接在第七轴上；所述第二指段与第二齿轮固接；所述第一指段与第三连杆固接；所述簧件的两端分别连接滑块、滑轴；设第一轴、滑轴、第二轴、第三轴、第四轴、第五轴、第六轴的中心点为别为E、A、B、C、D、G、H；所述线段AB与线段AE相互垂直，所述滑块沿导杆的滑动方向与驱动连杆在基座中的滑动方向之间的夹角为π/2‑θ；所述第一轴的中心线与驱动连杆在基座中的滑动方向垂直；所述线段AB与线段AE之比为tanθ；线段CD、线段DG、线段GH和线段HC构成平行四边形；初始状态时，线段AB、线段BC、线段CD和线段DA构成平行四边形。...

【技术特征摘要】
1.一种共圆连杆齿轮滑轴式直线平夹自适应手指装置，其特征在于：包括基座、电机、传动机构、第一指段、第二指段、导杆、滑块、滑轴、驱动连杆、转接连杆、第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆、平动块、第一轴、第二轴、第三轴、第四轴、第五轴、第六轴、第七轴、第一齿轮、第二齿轮和簧件；所述滑轴、第一轴、第二轴、第三轴、第四轴、第五轴、第六轴、第七轴的中心线相互平行；所述电机与基座固接；所述电机的输出轴与传动机构的输入端相连，所述传动机构的输出端与驱动连杆的一端相连；所述驱动连杆滑动镶嵌在基座中；所述导杆与基座固接；所述驱动连杆与转接连杆固接；所述转接连杆的一端套接在第一轴上，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，第一连杆的中部套接在滑轴上；滑块中设有滑槽，所述滑轴滑动在滑块的滑槽内；所述滑块滑动套接在导杆上；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；所述第三轴套接在平动块上；所述第三连杆的一端套接在第三轴上，第三连杆的另一端套接在第四轴上；所述第四...

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