延时多路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、电机、连杆机构、带轮机构、齿轮机构、滑槽、滚轮、两个簧件和限位块。该装置实现了机器人手指末端轨迹直线平行夹持和自适应抓取的复合抓取模式。该装置夹持物体时，第二指段末端始终保持直线的运动轨迹，适合在工作台面抓取不同尺寸物体；该装置也能自适应抓取物体，在第一指段接触物体停止运动后，第二指段绕远关节轴转动，适应物体形状进行包络抓取，适合抓取不同形状、尺寸的物体；该装置利用一个电机驱动两个指段，抓取范围大，无需复杂传感与控制，容易控制；该装置结构紧凑、成本低，适用于各种需要抓取的机器人上。
An Adaptive Robot Finger Device with Delayed Multiplex Linear Pinch
The finger device of an adaptive robot with delayed multi-channel straight-line clamp belongs to the technical field of robot hand, including base, two finger segments, motor, connecting rod mechanism, pulley mechanism, gear mechanism, sliding groove, roller, two springs and limit blocks. The device realizes the compound grasping mode of straight line parallel grasping and adaptive grasping of the robot finger end trajectory. When the device holds an object, the end of the second finger segment always keeps a straight line trajectory, which is suitable for grasping objects of different sizes on the working table. The device can also adaptively grasp objects. After the first finger segment contacts the object and stops moving, the second finger segment rotates around the far joint axis, adapting to the shape of the object for envelope grasping, which is suitable for grasping objects of different shapes and sizes. One motor drives two finger segments, which have a large grasping range and are easy to control without complex sensing and control. The device has compact structure and low cost, and is suitable for all kinds of robots to grasp.
【技术实现步骤摘要】
延时多路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
，特别涉及一种延时多路直线平夹自适应机器人手指装置的结构设计。
技术介绍
人类科技进步不断发展，各种各样的机器人应运而生，在各行各业中扮演着重要的角色，帮助人类完成各种枯燥、危险或繁重的工作。机器人手是机器人抓取工具开展工作或者直接抓取操作物体的重要部件。抓取是指将物体在空间中的三个移动自由度和三个转动自由度全部限制住，因而要达到稳定抓取需要有两个以上相对接触面，因而具有手指的多指机器人手得到了大量的研究。多指机器人手包括灵巧手、欠驱动手等主要类别。其中，由于灵巧手关节自由度非常多，导致控制非常复杂，出力也小，目前难以推广使用。欠驱动手是利用较少电机驱动较多关节自由度的机器人手。欠驱动手分为耦合手指、平夹手指和自适应手指等基本类别，也包括耦合自适应、平夹自适应两类复合抓取型手指。平夹自适应复合手指因为具有较好的对中抓取效果，又能够自适应抓取物体，控制比较容易，得到了广泛研究，正在不断推广应用过程中。连杆式直线平夹欠驱动手指(专利WO2016063314A1)被设计出来，采用一个电机驱动两个指段运动，核心是将切比雪夫连杆机构与双平行四连杆机构并联配置，达到了末端指段沿直线轨迹运动的平行夹持(简称直线平夹)抓取模式，特别适合在工作台上夹持不同尺寸的物体，控制相对容易，抓取范围大，全部采用了转动关节，而没有使用平动约束。其不足之处在于：该装置没有自适应包络抓取的功能。多连杆并联式欠驱动机器人手指(专利US5762390A)被设计出来，采用电机和第一传动机构驱动双梯形四连杆机构，并利用双平行四边形连杆机构和簧件作为约束，实现了平夹与自适应复合抓取功能。手指在抓取物体时的第一阶段是平行夹持模式，即先后转动第一指段、第二指段和第三指段，末端的第三指段始终保持相对于基座固定不变的姿态，指导第一、二指段接触物体后才会自适应弯曲的末端关节，达到自适应包括抓取的目的。其不足之处在于：该装置没有直线平夹功能——该装置的末端指段在平动过程中是呈现圆弧运动，因而在抓取工作台上的不同尺寸物体时，需要机械臂配合控制才能实现，加大了控制难度。
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，提出一种延时多路直线平夹自适应机器人手指装置。该装置夹持物体时，第二指段始终保持直线运动轨迹，能够直线平动第二指段捏持物体，适用于工作台面抓取不同尺寸物体，容易控制，无需机械臂配合调整机器人手的高度；该装置自适应抓取物体时，在第一指段接触物体停止运动后，第二指段继续转动实现自适应包络抓取不同形状、尺寸的物体。本专利技术的技术方案如下：本专利技术设计的延时多路直线平夹自适应机器人手指装置，包括基座、电机、第一传动机构、第一指段和第二指段；所述电机与基座固接；所述电机的输出端与第一传动机构的输入端相连；其特征在于：该延时多路直线平夹自适应机器人手指装置还包括第一轴、第二轴、第三轴、第四轴、中间轴、第二传动机构、第三传动机构、第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、中间轮、主动轮、拨轮、第一连杆、第二连杆、第一带轮、第二带轮、传动带、滚轮轴、滚轮、第一簧件、第二簧件、凸块和限位块；所述中间轴套设在基座中；所述中间轮、主动轮、拨轮分别活动套接在中间轴上；所述第一传动机构的输出端与中间轮相连；所述第一簧件的两端分别连接中间轮、主动轮；所述主动轮与第二传动机构的输入端相连，所述第二传动机构的输出端与第一连杆相连；所述第一轴套设在基座中；所述第一连杆的两端分别套接在第一轴、第三轴上；所述中间轮上有固接的主动拨块；所述拨轮上有固接的从动拨块；在初始状态时，所述主动拨块与从动拨块之间存在一个角度距离；所述拨轮与第三传动机构的输入端相连，所述第三传动机构的输出端与第一齿轮相连；所述第一齿轮活动套接在第一轴上；所述第二齿轮与第一齿轮啮合，所述第三齿轮与第二齿轮啮合；所述第二齿轮套接在第二轴上，第三齿轮套接在第三轴上；所述第二轴套设在第一连杆中；所述第二连杆的两端分别套接在第三轴、第四轴上；所述第一带轮套接在第三轴上，所述第一带轮与第三齿轮固接；所述第二带轮套接在第四轴上，所述传动带连接第一带轮、第二带轮；所述第二带轮与第二指段固接；所述第二指段套接在第四轴上；所述第一带轮与第二带轮的传动半径相等；所述第一齿轮与第三齿轮的分度圆直径相等；从第一带轮通过传动带到第二带轮的传动为同向传动；所述滚轮轴套设在基座中；所述滚轮活动套接在滚轮轴上；所述第二连杆有直线滑槽；所述滚轮运动镶嵌在直线滑槽中；所述第一指段与第二连杆固接；所述第二簧件的两端分别连接拨轮和基座；所述限位块与基座固接；所述凸块与拨轮固接；在初始状态时，所述凸块与限位块接触；设第一轴、第三轴、第四轴和滚轮轴的中心点分别为A、B、C、D；线段AD的长度是线段AB的长度的1.5倍，线段BC的长度是线段AB的长度的6倍；所述直线滑槽的中心线与线段BC重合；所述第一轴、第二轴、第三轴、第四轴和滚轮轴的中心线相互平行。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基座、两个指段、电机、连杆机构、带轮机构、齿轮机构、滑槽、滚轮、两个簧件和限位块综合实现了机器人直线平行夹持和自适应抓取的复合抓取模式。该装置能直线平动第二指段夹持物体，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运动轨迹，适合在工作台面抓取不同尺寸物体；该装置也能自适应抓取物体，在第一指段接触物体停止运动后，第二指段绕远关节轴转动，适应物体形状进行包络抓取，适合抓取不同形状、尺寸的物体；该装置利用一个电机驱动两个指段，抓取范围大，无需复杂传感与控制，容易控制；该装置结构紧凑、成本低，适用于各种需要抓取的机器人上。附图说明图1是本专利技术设计的延时多路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所示实施例的立体外观图(未画出部分零件)。图3是图1所示实施例的正视图。图4是图1所示实施例的后视图(图3的左视图)。图5是图1所示实施例的爆炸视图。图6是图1所示实施例直线平动第二指段抓取物体的动作过程示意图(采用了两个本实施例)。图7是图1所示实施例以直线平夹和自适应复合抓取模式去抓取物体的动作过程示意图(采用了两个本实施例)。图8是图1所示实施例中的基座、第一连杆、第二连杆、滚轮轴、滚轮等部分形成的连杆机构——霍肯连杆机构(Hoeckenslinkagemechanism)，当第一连杆在下半圆转动时，点C沿直线轨迹运动的原理图。图9是图1所示实施例的机构原理简图，其中双点划线为另一工作位置。图10是图1所示实施例中中间轴上的部分零件之间的关系图。图11是图1所示实施例中中间轴上部分零件在初始状态时的位置关系图。图12至图14是中间轮转动过程示意图。在图1至图14中：1－基座，10－限位块，101－基座罩板，102－基座左板，103－基座底板，104－基座右板，105－基座前板，11－电机，12－减速器，13－蜗杆，14－蜗轮，15－过渡轴，16－过渡齿轮，21－第一指段，22－第二指段，30－中间轴，31－第一轴，32－第二轴，33－第三轴，34－第四轴，41－第一连杆，42－第二连杆，421－直线滑槽，51－第一带轮，52－第二带轮，53－传动带，61－中间轮，6本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种延时多路直线平夹自适应机器人手指装置，包括基座、电机、第一传动机构、第一指段和第二指段；所述电机与基座固接；所述电机的输出端与第一传动机构的输入端相连；其特征在于：该延时多路直线平夹自适应机器人手指装置还包括第一轴、第二轴、第三轴、第四轴、中间轴、第二传动机构、第三传动机构、第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、中间轮、主动轮、拨轮、第一连杆、第二连杆、第一带轮、第二带轮、传动带、滚轮轴、滚轮、第一簧件、第二簧件、凸块和限位块；所述中间轴套设在基座中；所述中间轮、主动轮、拨轮分别活动套接在中间轴上；所述第一传动机构的输出端与中间轮相连；所述第一簧件的两端分别连接中间轮、主动轮；所述主动轮与第二传动机构的输入端相连，所述第二传动机构的输出端与第一连杆相连；所述第一轴套设在基座中；所述第一连杆的两端分别套接在第一轴、第三轴上；所述中间轮上有固接的主动拨块；所述拨轮上有固接的从动拨块；在初始状态时，所述主动拨块与从动拨块之间存在一个角度距离；所述拨轮与第三传动机构的输入端相连，所述第三传动机构的输出端与第一齿轮相连；所述第一齿轮活动套接在第一轴上；所述第二齿轮与第一齿轮啮合，所述第三齿轮与第二齿轮啮合；所述第二齿轮套接在第二轴上，第三齿轮套接在第三轴上；所述第二轴套设在第一连杆中；所述第二连杆的两端分别套接在第三轴、第四轴上；所述第一带轮套接在第三轴上，所述第一带轮与第三齿轮固接；所述第二带轮套接在第四轴上，所述传动带连接第一带轮、第二带轮；所述第二带轮与第二指段固接；所述第二指段套接在第四轴上；所述第一带轮与第二带轮的传动半径相等；所述第一齿轮与第三齿轮的分度圆直径相等；从第一带轮通过传动带到第二带轮的传动为同向传动；所述滚轮轴套设在基座中；所述滚轮活动套接在滚轮轴上；所述第二连杆有直线滑槽；所述滚轮运动镶嵌在直线滑槽中；所述第一指段与第二连杆固接；所述第二簧件的两端分别连接拨轮和基座；所述限位块与基座固接；所述凸块与拨轮固接；在初始状态时，所述凸块与限位块接触；设第一轴、第三轴、第四轴和滚轮轴的中心点分别为A、B、C、D；线段AD的长度是线段AB的长度的1.5倍，线段BC的长度是线段AB的长度的6倍；所述直线滑槽的中心线与线段BC重合；所述第一轴、第二轴、第三轴、第四轴和滚轮轴的中心线相互平行。...
【技术特征摘要】
1.一种延时多路直线平夹自适应机器人手指装置，包括基座、电机、第一传动机构、第一指段和第二指段；所述电机与基座固接；所述电机的输出端与第一传动机构的输入端相连；其特征在于：该延时多路直线平夹自适应机器人手指装置还包括第一轴、第二轴、第三轴、第四轴、中间轴、第二传动机构、第三传动机构、第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、中间轮、主动轮、拨轮、第一连杆、第二连杆、第一带轮、第二带轮、传动带、滚轮轴、滚轮、第一簧件、第二簧件、凸块和限位块；所述中间轴套设在基座中；所述中间轮、主动轮、拨轮分别活动套接在中间轴上；所述第一传动机构的输出端与中间轮相连；所述第一簧件的两端分别连接中间轮、主动轮；所述主动轮与第二传动机构的输入端相连，所述第二传动机构的输出端与第一连杆相连；所述第一轴套设在基座中；所述第一连杆的两端分别套接在第一轴、第三轴上；所述中间轮上有固接的主动拨块；所述拨轮上有固接的从动拨块；在初始状态时，所述主动拨块与从动拨块之间存在一个角度距离；所述拨轮与第三传动机构的输入端相连，所述第三传动机构的输出端与第一齿轮相连；所述第一齿轮活动套接在第一轴上；所述第...
【专利技术属性】
技术研发人员：梁博，张文增，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11
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