共圆滑杆直线平夹间接自适应机器人手指装置制造方法及图纸

共圆滑杆直线平夹间接自适应机器人手指装置，属于机器人手技术领域，包括基座、驱动器、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、第四连杆、第一滑杆、滑轮、限位块和拉簧等。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；既能直线平动第二指段捏持物体，适合用于抓取工作台上的薄板物体，也能先转动第一指段，第一指段接触物体后转动第二指段包络不同位置、形状和大小的物体。该装置抓取范围大、结构紧凑、体积小，利用一个驱动器驱动两个关节，无需复杂的传感和控制系统，制造和维护成本低，适用于机器人手。

Indirect Adaptive Robot Finger Device with Common Sliding Bar Linear Pinch

【技术实现步骤摘要】
共圆滑杆直线平夹间接自适应机器人手指装置
本专利技术属于机器人手
，特别涉及一种共圆滑杆直线平夹间接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
为克服已有机器人手指装置存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种共圆滑杆直线平夹间接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。同时该装置仅用一个驱动器驱动两个关节，无需复杂的传感和控制系统。本专利技术的目的是采用以下技术方案来实现：一种共圆滑杆直线平夹间接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、驱动器和传动机构；所述驱动器与基座固接；所述传动机构设置在基座中；所述驱动器的输出端与传动机构的输入端相连；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上；所述第二指段固接在远关节轴上；所述近关节轴的中心线与远关节轴的中心线平行；该共圆滑杆直线平夹间接自适应机器人手指装置还包括滑杆、第一滑块、第二滑块、第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆、第一轴、第二轴、第三轴、腱绳、拉簧、滑轮和限位块；所述近关节轴套设在第一滑块上；所述拉簧的一端与第二指段固接，另一端与第四连杆固接；所述第一连杆滑动镶嵌在基座中，所述传动机构的输出轴与第一连杆相连，在传动机构的带动下第一连杆沿其轴向进行滑动；所述第一轴套设在第一连杆的末端；所述第二连杆的一端套接在第一轴上，另一端套接在近关节轴上；所述第二连杆与第一指段固接，其夹角为π/2；所述第二轴套设在第一滑块上；所述第三连杆的一端套接在第二轴上，另一端套接在第三轴上；所述第四连杆一端套接在第三轴上，另一端套接在远关节轴上；所述第二滑块滑动镶嵌在第一指段中并沿垂直于第一指段表面的方向进行滑动；所述滑轮与第二滑块固接；所述腱绳一端缠绕固接在第一指段上，中部与滑轮底部接触，另一端与远关节轴固接；所述限位块与第四连杆固接，初始状态时第二指段与限位块相接触；所述滑杆与基座固接并朝第一连杆倾斜；所述第一滑块滑动镶嵌在滑杆上；所述近关节轴、远关节轴、第一轴、第二轴、第三轴符合如下关系：设近关节轴的中心点为A，远关节轴的中心点为B，第一轴的中心点为E，第二轴的中心点为D，第三轴的中心点为C；线段AE与线段AB垂直；所述第一滑块的滑动方向与第一连杆的滑动方向之间的夹角为(π/2-θ)；所述线段AB的长度与线段AE的长度之比为tanθ；线段AB的长度与线段CD的长度相等，线段AD的长度与线段BC的长度相等。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驱动器、共圆滑杆直线机构、滑杆、拉簧、腱绳和限位块等综合实现了机器人手指直线平行夹持及自适应抓取的功能，该装置既能直线平动第二指段捏持物体，在直线平夹阶段，其第二指段的末端运动轨迹为直线，适合用于抓取工作台上的薄板物体，减少机械臂编程需求；也能先转动第一指段，第一指段接触物体后转动第二指段包络不同位置、形状和大小的物体。该装置仅利用一个驱动器驱动两个关节，无需复杂的传感和控制系统，并且结构紧凑、体积小，制造和维护成本低，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，改善加工水平。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本专利技术的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。附图说明图1是本专利技术设计的共圆滑杆直线平夹间接自适应机器人手装置的一种实施例的立体外观图。图2是图1所示实施例的一个正视图。图3至图4是图1所示实施例的同一个角度的视图，显示出第一指段、第二滑块、腱绳、限位块和滑轮在直线平夹和自适应抓取两种不同状态下的位置关系(未画出部分零件)。图5是图1所示实施例以直线平夹的方式抓取工作台上物体的动作过程示意图。图6至图8是图1所示实施例以自适应包络方式抓取物体的动作过程示意图。图9是共圆连杆直线机构的原理图。在图1至图9中：1-基座2-第一指段3-第二指段21-近关节轴31-远关节轴11-驱动器12-传动机构13-滑杆41-第一滑块42-第二滑块51-第一连杆52-第二连杆53-第三连杆54-第四连杆61-第一轴62-第二轴63-第三轴64-腱绳65-拉簧7-滑轮8-限位块9-物体具体实施方式下面结合附图及实施例进一步详细介绍本专利技术的具体结构、工作原理的内容。请参阅图1至图4，一种共本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种共圆滑杆直线平夹间接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、驱动器和传动机构；所述驱动器与基座固接；所述传动机构设置在基座中；所述驱动器的输出端与传动机构的输入端相连；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上；所述第二指段固接在远关节轴上；所述近关节轴的中心线与远关节轴的中心线平行；其特征在于：该共圆滑杆直线平夹间接自适应机器人手指装置还包括滑杆、第一滑块、第二滑块、第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆、第一轴、第二轴、第三轴、腱绳、拉簧、滑轮和限位块；所述近关节轴套设在第一滑块上；所述拉簧的一端与第二指段固接，另一端与第四连杆固接；所述第一连杆滑动镶嵌在基座中，所述传动机构的输出轴与第一连杆相连，在传动机构的带动下第一连杆沿其轴向进行滑动；所述第一轴套设在第一连杆的末端；所述第二连杆的一端套接在第一轴上，另一端套接在近关节轴上；所述第二连杆与第一指段固接，其夹角为π/2；所述第二轴套设在第一滑块上；所述第三连杆的一端套接在第二轴上，另一端套接在第三轴上；所述第四连杆一端套接在第三轴上，另一端套接在远关节轴上；所述第二滑块滑动镶嵌在第一指段中并沿垂直于第一指段表面的方向进行滑动；所述滑轮与第二滑块固接；所述腱绳一端缠绕固接在第一指段上，中部与滑轮底部接触，另一端与远关节轴固接；所述限位块与第四连杆固接，初始状态时所述第二指段与限位块相接触；所述滑杆与基座固接并朝第一连杆倾斜；所述第一滑块滑动镶嵌在滑杆上；所述近关节轴、远关节轴、第一轴、第二轴、第三轴符合如下关系：设近关节轴的中心点为A，远关节轴的中心点为B，第一轴的中心点为E，第二轴的中心点为D，第三轴的中心点为C；线段AE与线段AB垂直；所述第一滑块的滑动方向与第一连杆的滑动方向之间的夹角为(π/2‑θ)；所述线段AB的长度与线段AE的长度之比为tanθ；线段AB的长度与线段CD的长度相等，线段AD的长度与线段BC的长度相等。...

【技术特征摘要】
1.一种共圆滑杆直线平夹间接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、驱动器和传动机构；所述驱动器与基座固接；所述传动机构设置在基座中；所述驱动器的输出端与传动机构的输入端相连；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上；所述第二指段固接在远关节轴上；所述近关节轴的中心线与远关节轴的中心线平行；其特征在于：该共圆滑杆直线平夹间接自适应机器人手指装置还包括滑杆、第一滑块、第二滑块、第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆、第一轴、第二轴、第三轴、腱绳、拉簧、滑轮和限位块；所述近关节轴套设在第一滑块上；所述拉簧的一端与第二指段固接，另一端与第四连杆固接；所述第一连杆滑动镶嵌在基座中，所述传动机构的输出轴与第一连杆相连，在传动机构的带动下第一连杆沿其轴向进行滑动；所述第一轴套设在第一连杆的末端；所述第二连杆的一端套接在第一轴上，另一端套接在近关节轴上；所述第二连杆与第一指段固接，其夹...

【专利技术属性】
技术研发人员：张文增，褚开亚，祝晨旭，张洪杰，孔莹，张旭方，蔡振华，卢霄飞，
申请(专利权)人：清研先进制造产业研究院洛阳有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41