一种机器人手指机构制造技术

本发明专利技术公开一种机器人手指机构，包括电机、丝杠、机座、丝母、套、上杆、下杆、外侧杆、柔性测力杆组和摆指；柔性测力杆组包括上轴、导套、弹簧、端盖、力传感器和下轴，柔性测力杆组在套中滑动。上轴的一端和弹簧设置在导套空腔内，上轴两端分别与摆指转动联接和导套滑动联接，导套另一端与端盖固连。弹簧两端抵在上轴的大圆柱体和端盖上，力传感器两端分别与端盖和下轴固定连接，下轴另一端与机座转动联接。下杆两端分别与丝母和套转动联接；侧杆两端分别与机座和套转动联接，上杆两端分别与套和摆指转动联接；电机驱动丝母在机座导槽内滑动，从而使机器人手指弯曲或张开。该机器人手指机构，在感知抓取力的同时又有柔性安全大载荷抓取能力。

【技术实现步骤摘要】
一种机器人手指机构
本专利技术涉及机器人
，特别是涉及一种机器人手指机构。
技术介绍
机器人手指机构是指安装于机器人手臂末端，直接作用于工作对象的装置。工业机器人所要完成的各种操作，最终都须通过手指来实现。手指的结构、重量、尺寸对于机器人整体的运动学和动力学性能，有直接的、显著的影响。手指设计是机器人手部设计中一个重要的环节，随着机器人技术的发展，出现了多种形式的机器人手指。手指一般常采用刚性的，抓取面按物体外形包络线形成凹陷或v形槽。目前机器人手指机构驱动分为腱绳牵引驱动、刚性连杆驱动和气动。由于腱绳牵引驱动手指结构紧凑的适合手指小体积要求，近年来这类创新手指机构较多，如，2018年专利技术授权专利CN105798943B流体式无级锁定绳簧自适应机器人手指装置，2017年专利技术授权专利CN105415388B一种腱驱动的机器人手指机构，2012年专利技术授权专利CN101797753B腱绳并联灵巧欠驱动仿生机器人手指装置；2009年专利技术授权专利CN100519104B交叉腱绳三关节欠驱动机器人手指装置，专利技术授权CN100551640B腱绳齿轮欠驱动机器人手指装置等。比较和分析发现，腱绳牵引驱动手指运动精度较低，牵引腱绳直径过大，摩擦阻力较大，容易磨损磨断，牵引腱绳直径过小，承载力较小，容易被拉断。为此人们也不断研究连杆机构与齿轮或凸轮复合的机器人手指，如2018年专利技术授权CN105666509B三自由度表面可动机器人手指单元装置，专利技术授权CN105965529B偏心轮摆杆滑槽式耦合自适应机器人手指装置，专利技术授权专利CN105798936B空程接触式齿轮平夹自适应机器人手指装置；2017年专利技术授权CN105619438B连杆流体平夹自适应机器人手指装置等，专利技术授权专利CN102935642B连杆键槽式耦合欠驱动双关节机器人手指装置。专利技术授权专利CN102717394B锥齿轮耦合式灵巧机器人手指装置。专利技术授权专利CN102717393B连杆耦合式灵巧机器人手指装置等。上述专利虽然提高了机器人手指承载力和转动精度，但结构又比较复杂，体积大，难以满足机器人手指小操作空间要求。为了安全操作，还应力求实现手指感知抓取力。在这方面，2017专利技术授权CN105666506B机器人手指，将触觉传感器与指尖连接。2015专利技术授权CN103263256B提出：用于在传统中医中感测人脉搏的方法和设备，2013年专利技术授权CN102303316B提出：多传感器反馈自适应机器人手指装置及其控制方法，专利技术授权CN100478662提出：三维指力传感器及其信息获取方法，2006专利技术授权CN1280069C提出：一种柔性触觉传感器及触觉信息检测方法。目前在实现机器人手指感知力的同时，又要具有三弯柔性安全抓取，一直是人们努力的方向。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种机器人手指机构，以解决上述现有技术存在的问题，使手指在感知抓取力的同时，又具有柔性安全大载荷抓取能力。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：本专利技术提供一种机器人手指机构，包括机座、电机、丝杠、丝母、柔性测力杆组、套、上杆、下杆、侧杆和摆指，所述机座上设有偏心水平孔一、中心水平孔、垂直通孔和机座导槽，偏心水平孔一和中心水平孔相互平行，所述垂直通孔与所述中心水平孔正交，所述丝母设有螺纹通孔、偏心水平孔二和侧面，所述丝母设在所述机座导槽中，所述丝母的侧面与所述机座导槽滑动接触；所述套上设有一同轴的中心垂直通孔，所述套上还设有相互平行且垂直于所述套的轴线的外侧水平孔一、内侧上水平孔和内侧下水平孔，所述摆指设有相互平行的内侧水平孔和外侧水平孔二，所述上杆、所述下杆和所述侧杆两端都设有相互平行的通孔；所述柔性测力杆组包括上轴、导套、弹簧、端盖、力传感器和下轴，所述上轴为长圆柱，所述长圆柱上端设有垂直于所述上轴轴线的上水平通孔，所述长圆柱下端同轴设有大圆柱体，所述端盖同轴设有端盖螺纹通孔，所述导套上部、中部、下部同轴依次设有相互连通的小通孔、空腔孔和大螺纹孔，所述下轴的上端同轴设有下轴螺纹孔，所述下轴的下端设有垂直于所述下轴轴线的下水平通孔；所述上轴的所述大圆柱体设在导套的空腔孔中轴向滑动，端盖与所述导套下端的大螺纹孔螺纹固连，弹簧设在所述导套的空腔孔中，弹簧两端抵在所述大圆柱体和所述端盖上；所述力传感器两端的螺杆分别与端盖螺纹通孔和下轴螺纹孔螺纹连接；柔性测力杆组设在套的中心垂直通孔内，上轴的上水平通孔和下轴的下水平通孔分别与摆指的外侧水平孔二和机座的中心水平孔用销转动连接；上杆两端分别与摆指的内侧水平孔和套的内侧上水平孔用销转动连接，下杆两端分别与套的内侧下水平孔和丝母的偏心水平孔二用销转动连接，侧杆两端分别与套的外侧水平孔一和机座的偏心水平孔一用销转动连接；电机与机座固连，电机驱动轴穿过机座的垂直通孔与丝杠同轴键连接，丝杠与丝母螺旋连接。本专利技术相对于现有技术取得了以下技术效果：本专利技术提供的机器人手指机构，电机驱动丝母沿远离或靠近套的方向在机座导槽内往复滑动时，由于下杆、侧杆以及上杆的拉力作用，套会相对于柔性测力杆组发生轴向移动，同时下轴会相对于机座转动，摆指也会相对于上轴转动，从而驱动下杆、套、上杆和摆指实现三弯摆动。摆指弯曲时，力经过摆指依次传递给上轴、弹簧、端盖和力传感器，通过力传感器即可测得摆指接触力，即在机器人手指机构抓取同时可以测量手指抓取力。当抓取力超过规定值时，大圆柱体将压缩弹簧，实现摆指柔性抓取。本专利技术提供的机器人手指机构，抓取力大、驱动数少、手指大转角三转动、结构简单紧凑、易控制。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术提供的机器人手指机构的一个状态的纵向截面剖视图；图2为图1中的机器人手指机构的另一状态的纵向截面剖视图；图中：1-电机；2-机座；21-机座导槽；3-丝杠；4-丝母；5-下杆；6-侧杆；7-套；8-上杆；9-摆指；10-柔性测力杆组；101-下轴；102-力传感器；103-端盖；104-弹簧；105-导套；106-上轴。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术的目的是提供一种机器人手指机构，以解决上述现有技术存在的问题，使手指在感知抓取力的同时，又具有柔性安全大载荷抓取能力。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。本专利技术提供一种机器人手指机构，如图1～2所示，包括机座2、电机1、丝杠3、丝母4、柔性测力杆组10、套7、上杆8、下杆5、侧杆6和摆指9，机座2上设有偏心水平孔一、中心水平孔、垂直通孔和机座导槽21，偏心水平孔一和中心水平孔相互平行，垂直通孔与中心水平孔正交，丝母4设有螺纹通孔、偏心水平孔二和侧面，丝母4设在机座导槽21本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种机器人手指机构，其特征在于：包括机座、电机、丝杠、丝母、柔性测力杆组、套、上杆、下杆、侧杆和摆指，所述机座上设有偏心水平孔一、中心水平孔、垂直通孔和机座导槽，偏心水平孔一和中心水平孔相互平行，所述垂直通孔与所述中心水平孔正交，所述丝母设有螺纹通孔、偏心水平孔二和侧面，所述丝母设在所述机座导槽中，所述丝母的侧面与所述机座导槽滑动接触；所述套上设有一同轴的中心垂直通孔，所述套上还设有相互平行且垂直于所述套的轴线的外侧水平孔一、内侧上水平孔和内侧下水平孔，所述摆指设有相互平行的内侧水平孔和外侧水平孔二，所述上杆、所述下杆和所述侧杆两端都设有相互平行的通孔；所述柔性测力杆组包括上轴、导套、弹簧、端盖、力传感器和下轴，所述上轴为长圆柱，所述长圆柱上端设有垂直于所述上轴轴线的上水平通孔，所述长圆柱下端同轴设有大圆柱体，所述端盖同轴设有端盖螺纹通孔，所述导套上部、中部、下部同轴依次设有相互连通的小通孔、空腔孔和大螺纹孔，所述下轴的上端同轴设有下轴螺纹孔，所述下轴的下端设有垂直于所述下轴轴线的下水平通孔；所述上轴的所述大圆柱体设在导套的空腔孔中轴向滑动，端盖与所述导套下端的大螺纹孔螺纹固连，弹簧设在所述导套的空腔孔中，弹簧两端抵在所述大圆柱体和所述端盖上；所述力传感器两端的螺杆分别与端盖螺纹通孔和下轴螺纹孔螺纹连接；柔性测力杆组设在套的中心垂直通孔内，上轴的上水平通孔和下轴的下水平通孔分别与摆指的外侧水平孔二和机座的中心水平孔用销转动连接；上杆两端分别与摆指的内侧水平孔和套的内侧上水平孔用销转动连接，下杆两端分别与套的内侧下水平孔和丝母的偏心水平孔二用销转动连接，侧杆两端分别与套的外侧水平孔一和机座的偏心水平孔一用销转动连接；电机与机座固连，电机驱动轴穿过机座的垂直通孔与丝杠同轴键连接，丝杠与丝母螺旋连接。...

【技术特征摘要】
1.一种机器人手指机构，其特征在于：包括机座、电机、丝杠、丝母、柔性测力杆组、套、上杆、下杆、侧杆和摆指，所述机座上设有偏心水平孔一、中心水平孔、垂直通孔和机座导槽，偏心水平孔一和中心水平孔相互平行，所述垂直通孔与所述中心水平孔正交，所述丝母设有螺纹通孔、偏心水平孔二和侧面，所述丝母设在所述机座导槽中，所述丝母的侧面与所述机座导槽滑动接触；所述套上设有一同轴的中心垂直通孔，所述套上还设有相互平行且垂直于所述套的轴线的外侧水平孔一、内侧上水平孔和内侧下水平孔，所述摆指设有相互平行的内侧水平孔和外侧水平孔二，所述上杆、所述下杆和所述侧杆两端都设有相互平行的通孔；所述柔性测力杆组包括上轴、导套、弹簧、端盖、力传感器和下轴，所述上轴为长圆柱，所述长圆柱上端设有垂直于所述上轴轴线的上水平通孔，所述长圆柱下端同轴设有大圆柱体，所述端盖同轴设有端盖螺纹通孔，所述导套...

【专利技术属性】
技术研发人员：路懿，常泽锋，路扬，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：河北,13