多模式抓取并联连杆复合自适应机器人手指装置制造方法及图纸

多模式抓取并联连杆复合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、两个电机、多个连杆、多个轴、拨轮、拨块和三个簧件等。该装置通过第二电机驱动第三连杆，一方面使得四连杆机构过奇异点在“8”字形与平行四边形之间切换，从而达到耦合与平夹状态切换，另一方面利用第二电机主动驱动第三连杆可以实现对第二指段的主动控制，模式切换和中关节调节容易。该装置既能实现平夹自适应抓取，又能实现耦合自适应抓取，还可以在任意时刻主动调节第二指段相对于第一指段的转动位置。在抓取物体时可以自适应抓取不同形状尺寸物体，控制容易，制造和维修成本低，适用于需要抓取功能的机器人上。

【技术实现步骤摘要】
多模式抓取并联连杆复合自适应机器人手指装置
本技术属于机器人手
，特别涉及一种多模式抓取并联连杆复合自适应机器人手指装置的结构设计。
技术介绍
目前机器人手研究领域，多指机器人手是研究热点之一。如何使机器人手指更好地适应物体不同形状尺寸成为一个重要的研究方向。欠驱动机器人手指是用少量电机驱动多个关节的手指，降低了对传感与控制系统的需求，成为研究的热点之一。欠驱动手指分为耦合手指、平夹手指和自适应手指三个基本类别和耦合自适应手指、平夹自适应手指两个复合抓取类别。它们各自有许多突出的优点。耦合手指各关节同时弯曲，在运动时拟人化程度高，同时抓取物体更迅速，容易实现指尖的末端捏持物体的功能。平夹手指在运动时始终保持末端指段保持与基座固定的姿态——运动中末端指段保持平动，适宜平行夹持(简称平夹)物体。但是，耦合手指或平夹手指均无法根据物体形状大小等实际情况进行调节，不能够达到多个指段都接触的包络握持物体功能。自适应手指可以在抓取物体时根据物体外形自动改变手指各关节角度，先根部关节弯曲，然后再中部关节弯曲，从而适应被抓物体外形尺寸，在事先未知物体形状尺寸且没有电子传感器探测的情况下达到自适应抓取效果。但是，自适应手指在根部关节弯曲的第一阶段中部关节始终不弯曲，僵化的手指动作既影响了手指的拟人性，也使得该手指不适合完成指尖的末端捏持功能或者平行夹持物体功能。人手的手指能够实现抓取和手势动作两大功能，其中抓取又有精确的末端捏持和力量型多指段握持两大类。将耦合功能或平夹功能引入到自适应手指中所实现的耦合自适应手指或平夹自适应手指，这是对自适应手指的重要改进。它们将第一指段接触物体之前的弯曲过程与中关节的弯曲耦合起来，达到预弯曲效果。此外，手势包括灵活运动近关节和中关节，实现了物体的抓取和在手掌附近的手内操作等功能。传统的耦合自适应手指或者平夹自适应手指均不能实现灵巧调节中关节位置，因而在机器人上使用受到极大的限制。各关节的灵活运动在手势交互中非常重要。已有的一种具有耦合与自适应相结合的复合抓取机器人手指装置(中国技术专利CN101664929B)，包括基座、电机、传动机构、近关节轴、远关节轴、中部指段、末端指段、耦合连杆机构、自适应连杆机构、两个簧件和限位块。该装置可以实现耦合与自适应复合抓取。其不足之处在于：该装置不具有平行夹持功能；该装置也无法灵活调节第二指段，不能完成人手指的灵活手势。
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，提供一种多模式抓取并联连杆复合自适应机器人手指装置。该装置具有两个关节，用于抓取物体的机器人手上。该装置既能实现平夹与自适应复合抓取功能，又能实现耦合与自适应复合抓取功能，还能够自由调节中部关节即第二指段相对于第一指段的位置，在多个模式之间切换容易。本技术的技术方案如下：本技术设计的多模式抓取并联连杆复合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、第一电机、第一传动机构、第一连杆、第二连杆、第一轴和第二轴；所述第一电机与基座固接，所述第一电机的输出轴与第一传动机构的输入端相连；所述近关节轴套设在基座中，所述第一指段活动套接在近关节轴上，所述远关节轴套设在第二指段中，所述第二指段活动套接在远关节轴上；所述第一连杆的两端分别活动套接在近关节轴、第一轴上；所述第二连杆的两端分别活动套接在第一轴、第二轴上；所述第二指段分别活动套接在近关节轴、第二轴上；所述近关节轴、远关节轴、第一轴、第二轴的中心线相互平行；其特征在于：该多模式抓取并联连杆复合自适应机器人手指装置还包括第三连杆、第四连杆、第三轴、第二电机、第二传动机构、拨轮、拨块、第一簧件、第二簧件和第三簧件；所述第三连杆的两端分别活动套接在近关节轴、第三轴上；所述第四连杆的两端分别活动套接在第三轴、第二轴上；设近关节轴、远关节轴、第一轴、第二轴、第三轴的中心点为A、B、C、D、E；在初始状态时，线段AB、BD、DE、EA四者构成“8”字形；线段AE的长度与线段BD的长度相等；线段AB的长度与线段ED的长度相等；线段AC的长度大于线段BD的长度；所述第一簧件的两端分别连接第一传动机构的输出端和第一连杆；所述第二簧件两端分别连接第二传动机构的输出端和拨轮；所述拨轮活动套接在近关节轴上；所述拨块固接在拨轮上；在初始状态时，所述拨块与第三连杆接触；所述第三簧件的两端分别连接第三连杆和基座；设第三簧件与第三连杆的连接点为Q，线段AQ的长度不为零；设第三簧件与基座的连接点为W，线段AW的长度不为零；点W在直线BA上的投影点位于线段BA的延长线上；所述第三轴与第一轴的中心线相互平行。本技术所述的多模式抓取并联连杆复合自适应机器人手指装置，其特征在于：所述第一传动机构包括第一减速器、蜗杆、蜗轮、第一过渡轴、第一齿轮和第二齿轮；所述第一电机的输出轴与第一减速器的输入轴相连，所述蜗杆套固在第一减速器的输出轴上，所述蜗杆与蜗轮啮合，所述蜗轮套固在第一过渡轴上，所述第一齿轮套固在第一过渡轴上，所述第一齿轮与第二齿轮啮合，所述第二齿轮活动套接在近关节轴上，所述第二簧件两端分别连接第二齿轮和第一连杆。本技术所述的多模式抓取并联连杆复合自适应机器人手指装置，其特征在于：所述第二传动机构包括第二减速器、第一锥齿轮、第二锥齿轮、第二过渡轴、第一带轮、第二带轮和传动带；所述第二电机的输出轴与第二减速器的输入轴相连，所述第一锥齿轮套固在第二减速器的输出轴上，所述第二锥齿轮和第一锥齿轮啮合，所述第二锥齿轮套固在第二过渡轴上，所述第一带轮套固在第二过渡轴上，所述传动带连接第一带轮、第二带轮；所述第一带轮、传动件、第二带轮三者形成传动关系；所述第二带轮活动套接在近关节轴上，所述第三簧件两端分别连接第二带轮和拨轮。本技术所述的多模式抓取并联连杆复合自适应机器人手指装置，其特征在于：所述第一簧件采用扭簧、拉簧或压簧；所述第二簧件采用扭簧、拉簧或压簧；所述第三簧件采用扭簧、拉簧或压簧。本技术所述的多模式抓取并联连杆复合自适应机器人手指装置，其特征在于：点W位于线段BA的延长线上。本技术与现有技术相比，具有以下优点和突出性效果：本技术装置采用两个电机、多个连杆、多个轴、拨轮、拨块和三个簧件等综合实现了平夹、耦合、自适应与主动调节中关节等多种模式相融合的功能。该装置具有两个关节，用于抓取物体的机器人手上，既能实现平夹与自适应复合抓取功能，又能实现耦合与自适应复合抓取功能，还能够自由调节中部关节即第二指段相对于第一指段的位置。该装置具有三种状态：耦合自适应状态、平夹自适应状态和主动自适应状态。该装置通过第二电机驱动第三连杆，一方面使得四连杆机构过奇异点在“8”字形与平行四边形之间切换，从而达到耦合与平夹状态切换，另一方面利用第二电机主动驱动第三连杆可以实现对第二指段的主动控制，模式切换和中关节调节容易。在耦合自适应状态时，该装置能够采用耦合与自适应复合抓取的模式工作，可以多关节同时耦合转动去抓取物体；在平夹自适应状态时，该装置能够采用平行夹持与自适应复合抓取的模式工作，可以保持第二指段相对于基座固定的姿态去平行夹持物体；在主动自适应状态时，可以同时使用第一电机、第二电机达到主动调节各关节角度的功能本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多模式抓取并联连杆复合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、第一电机、第一传动机构、第一连杆、第二连杆、第一轴和第二轴；所述第一电机与基座固接，所述第一电机的输出轴与第一传动机构的输入端相连；所述近关节轴套设在基座中，所述第一指段活动套接在近关节轴上，所述远关节轴套设在第二指段中，所述第二指段活动套接在远关节轴上；所述第一连杆的两端分别活动套接在近关节轴、第一轴上；所述第二连杆的两端分别活动套接在第一轴、第二轴上；所述第二指段分别活动套接在近关节轴、第二轴上；所述近关节轴、远关节轴、第一轴、第二轴的中心线相互平行；其特征在于：该多模式抓取并联连杆复合自适应机器人手指装置还包括第三连杆、第四连杆、第三轴、第二电机、第二传动机构、拨轮、拨块、第一簧件、第二簧件和第三簧件；所述第三连杆的两端分别活动套接在近关节轴、第三轴上；所述第四连杆的两端分别活动套接在第三轴、第二轴上；设近关节轴、远关节轴、第一轴、第二轴、第三轴的中心点为A、B、C、D、E；在初始状态时，线段AB、BD、DE、EA四者构成“8”字形；线段AE的长度与线段BD的长度相等；线段AB的长度与线段ED的长度相等；线段AC的长度大于线段BD的长度；所述第一簧件的两端分别连接第一传动机构的输出端和第一连杆；所述第二簧件两端分别连接第二传动机构的输出端和拨轮；所述拨轮活动套接在近关节轴上；所述拨块固接在拨轮上；在初始状态时，所述拨块与第三连杆接触；所述第三簧件的两端分别连接第三连杆和基座；设第三簧件与第三连杆的连接点为Q，线段AQ的长度不为零；设第三簧件与基座的连接点为W，线段AW的长度不为零；点W在直线BA上的投影点位于线段BA的延长线上；所述第三轴与第一轴的中心线相互平行。...

【技术特征摘要】
1.一种多模式抓取并联连杆复合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、第一电机、第一传动机构、第一连杆、第二连杆、第一轴和第二轴；所述第一电机与基座固接，所述第一电机的输出轴与第一传动机构的输入端相连；所述近关节轴套设在基座中，所述第一指段活动套接在近关节轴上，所述远关节轴套设在第二指段中，所述第二指段活动套接在远关节轴上；所述第一连杆的两端分别活动套接在近关节轴、第一轴上；所述第二连杆的两端分别活动套接在第一轴、第二轴上；所述第二指段分别活动套接在近关节轴、第二轴上；所述近关节轴、远关节轴、第一轴、第二轴的中心线相互平行；其特征在于：该多模式抓取并联连杆复合自适应机器人手指装置还包括第三连杆、第四连杆、第三轴、第二电机、第二传动机构、拨轮、拨块、第一簧件、第二簧件和第三簧件；所述第三连杆的两端分别活动套接在近关节轴、第三轴上；所述第四连杆的两端分别活动套接在第三轴、第二轴上；设近关节轴、远关节轴、第一轴、第二轴、第三轴的中心点为A、B、C、D、E；在初始状态时，线段AB、BD、DE、EA四者构成“8”字形；线段AE的长度与线段BD的长度相等；线段AB的长度与线段ED的长度相等；线段AC的长度大于线段BD的长度；所述第一簧件的两端分别连接第一传动机构的输出端和第一连杆；所述第二簧件两端分别连接第二传动机构的输出端和拨轮；所述拨轮活动套接在近关节轴上；所述拨块固接在拨轮上；在初始状态时，所述拨块与第三连杆接触；所述第三簧件的两端分别连接第三连杆和基座；设第三簧件与第三连杆的连接点为Q，线段AQ的长度不为零；...

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