一种基于绳子缠绕的欠驱动机器人手指装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于绳子缠绕的欠驱动机器人手指装置，克服了现有技术中拟人机器人手指仍需改进的问题。该发明专利技术含有基座外壳、第一指中壳体、第二指中壳体和指末壳体之间依次铰接，铰接处均设有松手复位弹簧，基座外壳的一端连接机械臂，另一端上设有握紧控制电机、第一万向节、握紧调节驱动轮、握紧调节弹簧、拉绳和拉绳缠绕装置、拉绳直套管和弧形拉绳定位套管；第一指中壳体和第二指中壳体的铰接处设有第二万向节、第一握紧调节从动轮；第二指中壳体和指末壳体的铰接处设有第三万向节、第二握紧调节从动轮。该技术使用两条拉绳缠绕产生竖直方向长度缩短产生拉力来模拟肌肉的拉伸的效果。

A finger device of underactuated robot based on rope winding

【技术实现步骤摘要】
一种基于绳子缠绕的欠驱动机器人手指装置
本专利技术涉及机器人手
，特别是涉及一种基于绳子缠绕的欠驱动机器人手指装置。
技术介绍
与人类似，拟人机器人的多数功能要通过手部操作来实现，因而手部结构是拟人机器人的重要组成部分，其设计是拟人机器人的关键技术之一。为了增加手部的拟人化，手部要设计较多的关节自由度，然而，为了减轻拟人机器人手部的控制难度，以及减小手部的体积、重量，需要减少驱动器数目，这两者有一定的矛盾，另外，为了更好地抓取物体，还需要手指在抓取物体时具有一定的自适应性。本专利技术提供的机器人拟人手指欠驱动装置能够更好的实现较多关节自由度、较少驱动器数目、抓取不同形状、尺寸的物体时的较强的自适应性这三个目标。在工业生产中，机器人已经成为了不可或缺的中坚力量。随着工业的发展，对于机器人的要求逐渐提高，机器人手作为机器人末端的功能性单元，简单的开合抓取已经难以满足任务需求。现有的机器人手主要分为两大类，拟人手和非拟人手，二者都有非常广泛的用途。目前的拟人机器人手主要分为工业夹持器、灵巧手和欠驱动手。由于人的手非常灵活,功能强大,在仿生学上有很大的研究学习价值,拟人机器人手的开发有很大的前景。
技术实现思路
本专利技术克服了现有技术中，拟人机器人手指仍需改进的问题，提供一种结构合理、成本较低、使用维修方便的基于绳子缠绕的欠驱动机器人手指装置。本专利技术的技术解决方案是，提供一种具有以下结构的基于绳子缠绕的欠驱动机器人手指装置：含有基座外壳、第一指中壳体、第二指中壳体和指末壳体，其中基座外壳和第一指中壳体的一端铰接，第一指中壳体的另一端和第二指中壳体的一端铰接，第二指中壳体的另一端和指末壳体的一端铰接，其中铰接处均设有松手复位弹簧，基座外壳的一端连接机械臂，另一端上设有握紧控制电机、第一万向节、握紧调节驱动轮、握紧调节弹簧、拉绳和拉绳缠绕装置、拉绳直套管和弧形拉绳定位套管；第一指中壳体和第二指中壳体的铰接处设有第二万向节、第一握紧调节从动轮；第二指中壳体和指末壳体的铰接处设有第三万向节、第二握紧调节从动轮；握紧控制电机通过齿轮传动连接第一万向节的一端和握紧调节驱动轮，第一万向节、握紧调节驱动轮的一端均通过转轴套接在握紧控制电机输出端的一侧，第一万向节的另一端和握紧调节驱动轮上均对称连接有两条拉绳，第一万向节上的两条拉绳套接在拉绳直套管内再连接第一指中壳体和第二指中壳体铰接处的第二万向节；握紧调节驱动轮上设有两条拉绳，握紧调节弹簧的内或外环面上设有多个弧形拉绳定位套管，弧形拉绳定位套管沿着握紧调节弹簧平行分布，两条拉绳套接在弧形拉绳定位套管内，末端连接在第一指中壳体上；第三万向节的一端通过第二握紧调节从动轮和拉绳连接在指末壳体的一端，另一端通过两条拉绳连接第二万向节的一端。所述其中弧形拉绳定位套管的数量为10-30个，其为双曲线式变径管。所述第一指中壳体、第二指中壳体和指末壳体的内侧握紧面上均设有防滑垫，第一指中壳体和第二指中壳体的两两中轴线，第二指中壳体指中壳体和指末壳体的两两中轴线之间的活动范围夹角为α，其中0°≤α≤90°。所述拉绳的材质为锦纶尼龙绳，直径为1-1.5mm。与现有技术相比，本专利技术基于绳子缠绕的欠驱动机器人手指装置具有以下优点：使用两条拉绳缠绕产生竖直方向长度缩短产生拉力来模拟肌肉的拉伸的效果，更加符合真实情况，且拉力释放的过程更加线性，符合真实肌肉拉伸时的情况，从而使得放生手指更加生动逼真。握紧控制电机通过齿轮传动连接第一万向节的一端和握紧调节驱动轮，分别通过两组双拉绳的缠绕在拉绳直套管和弧形拉绳定位套管的限定下，不会产生过度缠绕而打结，避免拉绳扭断。同时又实现了力矩的传递。第二万向节的另一端将拉绳传递过来的扭矩传递到指末壳体实现弯曲运动，另一部分通过齿轮传递到握紧调节从动轮的一端，将扭矩通过其上的拉绳传递到第二指中壳体的一端；从而实现多级连接时的扭矩和位移变化的传动。专利技术中使用的线绳缠绕拉伸驱动实质是一种将旋转运动转换为竖直运动的机构。基座外壳和第一指中壳体之间除了第一万向节配合扭转的拉绳传递拉力和扭矩外，还设有辅助性的握紧调节弹簧的拉力。第二指中壳体和指末壳体之间除了第二万向节配合扭转的拉绳传递过来的拉力和扭矩外，还设有辅助性的握紧调节从动轮带来的反馈速度快的拉力和扭矩，实现指末壳体的收卷速度。整个受力及传动过程所涉及的工作部件有主有次，共同分担牵拉负荷，更加稳定可靠地实现传动。附图说明图1是本专利技术的侧视结构示意图；图2是本专利技术的正向剖视结构示意图；图3是本专利技术中图2中标号Q处的放大结构示意图；图4是本专利技术中图2中标号P处的放大结构示意图；图5是本专利技术中弧形拉绳定位套管的结构示意图。附图说明中标号1是基座外壳，2是第一指中壳体，3是第二指中壳体，4是指末壳体，5是松手复位弹簧，6是拉绳直套管，7是铰接轴，8是握紧调节弹簧，9是握紧控制电机，10是第一握紧调节从动轮，10’是第二握紧调节从动轮，11是第一万向节，12是拉绳缠绕电机，13是拉绳，14是弧形拉绳定位套管，15是第二万向节，16是第三万向节，17是握紧调节驱动轮。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术基于绳子缠绕的欠驱动机器人手指装置作进一步说明：如图所示，本实施例中含有基座外壳1、第一指中壳体2、第二指中壳体3和指末壳体4、其中基座外壳1、第一指中壳体2、第二指中壳体3和指末壳体4依次铰接，按照人手指的外形和运动原理进行组装，其中铰接处均设有松手复位弹簧5，是机器人手指能够及时弹回，实现再次抓取的关键，铰接处的活动范围均小于180度，且活动方向均朝一个相同的方向，达到和人手指的高度仿真性。本专利技术一端固定在灵活摆动的机械臂上，通过机械臂的定位后，实现物体的待抓取，基座外壳1的一端连接机械臂，另一端上设有握紧控制电机9、第一万向节11、握紧调节驱动轮17、握紧调节弹簧8、拉绳13和拉绳缠绕装置、拉绳直套管6和弧形拉绳定位套管14；第一指中壳体2和第二指中壳体3的铰接处设有第二万向节15和第一握紧调节从动轮10；第二指中壳体3和指末壳体4的铰接处设有第三万向节16和第二握紧调节从动轮10’；握紧控制电机9通过齿轮传动连接第一万向节11的一端和握紧调节驱动轮17，第一万向节11、握紧调节驱动轮17的一端均通过转轴套接在握紧控制电机9输出端的一侧，第一万向节11的一端在握紧控制电机9的带动下实现旋转，在其另一端的对称设置的两条拉绳13会缠绕扭转，其在拉绳直套管6的限定下，不会产生过度缠绕而打结，避免拉绳13扭断，拉绳13在旋转缠绕以后在竖直方向上的长度会缩短，从而产生了拉伸的行程，产生了拉力。第一万向节11上的两条拉绳13套接在拉绳直套管6内再连接第一指中壳体2和第二指中壳体3铰接处的第二万向节15；握紧调节驱动轮17上设有两条拉绳13，握紧调节弹簧8的内或外环面上设有多个弧形拉绳定位套管14，弧形拉绳定位套管14沿着握紧调节弹簧8平行分布，两条拉绳13套接在弧形拉绳定位套管14内，末端连本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于绳子缠绕的欠驱动机器人手指装置，其特征在于：含有基座外壳、第一指中壳体、第二指中壳体和指末壳体、其中基座外壳和第一指中壳体的一端铰接，第一指中壳体的另一端和第二指中壳体的一端铰接，第二指中壳体的另一端和指末壳体的一端铰接，其中铰接处均设有松手复位弹簧，基座外壳的一端连接机械臂，另一端上设有握紧控制电机、第一万向节、握紧调节驱动轮、握紧调节弹簧、拉绳和拉绳缠绕装置、拉绳直套管和弧形拉绳定位套管；第一指中壳体和第二指中壳体的铰接处设有第二万向节、第一握紧调节从动轮；第二指中壳体和指末壳体的铰接处设有第三万向节、第二握紧调节从动轮；握紧控制电机通过齿轮传动连接第一万向节的一端和握紧调节驱动轮，第一万向节、握紧调节驱动轮的一端均通过转轴套接在握紧控制电机输出端的一侧，第一万向节的另一端和握紧调节驱动轮上均对称连接有两条拉绳，第一万向节上的两条拉绳套接在拉绳直套管内再连接第一指中壳体和第二指中壳体铰接处的第二万向节；握紧调节驱动轮上设有两条拉绳，握紧调节弹簧的内或外环面上设有多个弧形拉绳定位套管，弧形拉绳定位套管沿着握紧调节弹簧平行分布，两条拉绳套接在弧形拉绳定位套管内，末端连接在第一指中壳体上；第三万向节的一端通过第二握紧调节从动轮和拉绳连接在指末壳体的一端，另一端通过两条拉绳连接第二万向节的一端。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于绳子缠绕的欠驱动机器人手指装置，其特征在于：含有基座外壳、第一指中壳体、第二指中壳体和指末壳体、其中基座外壳和第一指中壳体的一端铰接，第一指中壳体的另一端和第二指中壳体的一端铰接，第二指中壳体的另一端和指末壳体的一端铰接，其中铰接处均设有松手复位弹簧，基座外壳的一端连接机械臂，另一端上设有握紧控制电机、第一万向节、握紧调节驱动轮、握紧调节弹簧、拉绳和拉绳缠绕装置、拉绳直套管和弧形拉绳定位套管；第一指中壳体和第二指中壳体的铰接处设有第二万向节、第一握紧调节从动轮；第二指中壳体和指末壳体的铰接处设有第三万向节、第二握紧调节从动轮；握紧控制电机通过齿轮传动连接第一万向节的一端和握紧调节驱动轮，第一万向节、握紧调节驱动轮的一端均通过转轴套接在握紧控制电机输出端的一侧，第一万向节的另一端和握紧调节驱动轮上均对称连接有两条拉绳，第一万向节上的两条拉绳套接在拉绳直套管内再连接第一指中壳体和第二指中壳体铰接处的第二万向节；握紧调节驱动轮上设有两条拉绳，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李玉枫，蔡路，张俊鹏，张勇，赵雨航，
申请(专利权)人：郑州蓝智枫智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41