连杆协同驱动多模式复合抓取机器人手指装置制造方法及图纸

连杆协同驱动多模式复合抓取机器人手指装置，属于机器人手技术领域，包括基座、三个指段、多个轴、两个电机、两个传动轮、四个连杆、三个簧件和限位块等。该装置实现了三关节手指的多种抓取模式：平夹、耦合、中关节自适应、远关节自适应、近关节主动变位、远关节主动变位以及它们的复合。该装置可以单独控制近关节转动、远关节转动，也可以实现远指段的平行夹持动作，还能够实现近关节与远关节的联动耦合功能，对不同形状尺寸的物体具有自动适应性，包络抓取物体接触点多，抓取更稳定，抓取控制简单，多个模式之间可以自如地实时切换，抓取适应范围广，制造和维护成本低，适用于面向多场景应用的机器人手。

【技术实现步骤摘要】
连杆协同驱动多模式复合抓取机器人手指装置
本专利技术属于机器人手
，特别涉及一种连杆协同驱动多模式复合抓取机器人手指装置的结构设计。
技术介绍
在机器人研究领域，机器人手作为重要的机器人末端执行器，得到较多的研究。现有的机器人手有着较多自由度，可以与感知结合，完成各种抓取任务。人手关节众多，动作灵巧，抓取物体模式较多，使得模仿人手设计机器人手存在很大的困难。所有关节采用电机来驱动的全驱动手指在实时传感与控制方面存在很大的困难，成本高昂，难以推广应用。而仅采用少量电机的自适应欠驱动多指机器人手则利用巧妙的机构设计，实现了较少电机驱动较多关节自由度，不仅抓取动作拟人，而且抓取方式具有自适应性，能够适应不同形状、尺寸的物体，因此，抓取范围更大，同时出力较大，控制非常简单，制造和维护的成本低廉，受到极大的关注，成为近年来的研究热点。欠驱动手指中包括耦合抓取手指、平行夹持手指以及自适应包络抓取手指等重要种类。其中，平行夹持(简称平夹)手指在运动时末端指段相对于基座始终保持原有的姿态——末端指段只进行平动，这种模式适合在工作台面上平行夹持物体；另一种具有多关节同时正向转动的耦合手指在运动时各指段按照一定的比例同时转动，动作模式比较灵巧，抓取速度较快，也适合在桌面上用末端指段捏持物体。无论是平夹手指或者耦合手指，在包络抓取物体时，不能适应不同形状、尺寸的物体，抓取不够稳定。自适应包络抓取手指在运动时，近关节转动时，远关节不转动，等到近指段先接触物体被阻挡后，远指段再进一步自动转动，适应物体的不同形状、尺寸，达到了比较良好的包络抓取效果。未接触物体前，自适应手指在近指段弯曲时，其余指段相对于近指段不发生转动，手指在抓取中间过程显得僵硬，另外，该手指不具有较好的末端捏持功能。由于平夹手指，耦合手指，自适应手指均表现出动作的局限性，因此复合抓取模式成为研究热点。将第二电机增加到自适应欠驱动手指中，获得更多的灵巧性，开发出了变位欠驱动手指。该类手指将灵活调节中关节的位置功能增加到原有的自适应欠驱动手指中，形成了更灵巧的欠驱动手指种类。将耦合联动与自适应抓取相结合产生了耦合自适应复合抓取模式。耦合自适应手指在抓取之初采用耦合模式——两关节同向正转，当近指段接触物体后还可以自动变为自适应抓取模式，增大了手指的适用范围。将平夹与自适应抓取相结合产生了平夹自适应复合抓取模式。平夹自适应手指在抓取之初采用平行夹持模式——两关节一正一反转动，保持末端指段相对于基座不变，当近指段接触物体后还可以自动变为自适应抓取模式，也增大了手指的适用范围。已有一种欠驱动机器人手指装置(美国专利技术专利US5762390)，属于平夹自适应手指，具有三个关节，单个电机驱动，采用了多个连杆、弹簧和限位块综合实现了平行夹持和自适应抓取复合模式。在抓取时，近指段转动，一开始远指段会保持原有的姿态平动，近指段、中指段绕近关节轴转动，当近指段接触物体后，中关节再转动，中指段接触物体后远关节再转动，直到远指段也接触物体，达到自适应包络抓取物体的效果。其不足之处在于：该装置不具有耦合转动多个关节的功能，抓取速度慢，动作不拟人，动作模式有限；不能单独对近指段或远指段的姿态进行独立调节；连杆数量较多，机构比较复杂。已有一种连杆复合自适应机器人手指装置(中国专利技术专利CN109129530A)，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。该装置可以实现平夹自适应、耦合自适应两种复合抓取模式。其不足之处在于：平夹与耦合需要进行人为手动切换，切换需要一定的时间，切换装置比较复杂；该装置无法单独调节近指段或远指段的姿态。
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，提出一种连杆协同驱动多模式复合抓取机器人手指装置。该装置具有多种抓取模式：平夹、耦合、中关节自适应、远关节自适应、近关节主动变位、远关节主动变位。该装置可以单独控制近关节转动、远关节转动，可以实现远指段的平行夹持动作，能够实现近关节与远关节的联动耦合功能，对不同形状尺寸的物体具有自动适应性。本专利技术的技术方案如下：本专利技术设计的连杆协同驱动多模式复合抓取机器人手指装置，包括基座、近指段、中指段、远指段、近关节轴、中关节轴和远关节轴；所述近关节轴套设在基座中，所述近指段套接在近关节轴上；所述中关节轴套设在近指段中，所述中指段套接在中关节轴上，所述远关节轴套设在中指段中；所述远指段套接在远关节轴上；所述近关节轴、中关节轴、远关节轴的中心线相互平行；其特征在于：该连杆协同驱动多模式复合抓取机器人手指装置还包括第一轴、第二轴、第三轴、第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆、第一电机、第一传动机构、第二电机、第二传动机构、第一传动轮、第二传动轮、第一拨块、第二拨块、第一簧件、第二簧件、第三簧件、第一限位块和第二限位块；所述近关节轴、第一轴、第二轴和第三轴的中心线相互平行；所述第一连杆套接在近关节轴上，所述第一轴套设在第一连杆中，所述第三连杆套接在第一轴上，所述第二连杆套接在近关节轴上，所述第二轴套设在第二连杆中，所述第四连杆套接在第二轴上，所述第三轴套设在第三连杆中；所述第四连杆套接在第三轴上；所述远指段套接在第三轴上；所述第一电机与基座固接；所述第一电机的输出端与第一传动机构的输入端相连；所述第一传动轮与第一传动机构的输出端相连；所述第一传动轮套接在近关节轴上，所述第一拨块与第一传动轮固接；所述第二电机与基座固接；所述第二电机的输出端与第二传动机构的输入端相连；所述第二传动轮与第二传动机构的输出端相连；所述第一传动轮套接在近关节轴上，所述第二拨块与第二传动轮固接；所述第一簧件的两端分别连接第一拨块和第一连杆；所述第二簧件的两端分别连接第二拨块和第二连杆；所述第三簧件的两端分别连接近指段和中指段；所述第一限位块与基座固接，所述第二限位块与近指段固接；在初始位置时，所述第一拨块与第一连杆接触，所述第二拨块与第二连杆接触；在初始位置时，所述第二连杆与第一限位块接触，所述中指段与第二限位块接触；设近关节轴、中关节轴、远关节轴、第一轴、第二轴、第三轴的中心点为A、B、C、D、E、F；线段AE的长度等于线段CF的长度；线段AD的长度大于线段CF的长度；在初始位置时，线段AC的长度等于线段EF的长度；所述第一拨块位于四边形ACFD之外，所述第二拨块位于四边形ACFE之外。本专利技术所述的连杆协同驱动多模式复合抓取机器人手指装置，其特征在于：所述第一传动机构包括第一减速器、第一蜗杆、第一蜗轮、第一齿轮、第一传动轮和第一过渡轴；所述第一过渡轴套设在基座中；所述第一电机的输出轴与第一减速器的输入轴相连；所述第一蜗杆套固在第一减速器的输出轴上；所述第一蜗轮套固在第一过渡轴上；所述第一蜗杆与第一蜗轮啮合；所述第一齿轮套固在第一过渡轴上，所述第一传动轮为齿轮，所述第一齿轮和第一传动轮啮合。本专利技术所述的连杆协同驱动多模式复合抓取机器人手指装置，其特征在于：所述第二传动机构包括第二减速器、第二蜗杆、第二蜗轮、第二齿轮、第二传动轮和第二过渡轴；所述第二过本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种连杆协同驱动多模式复合抓取机器人手指装置，包括基座、近指段、中指段、远指段、近关节轴、中关节轴和远关节轴；所述近关节轴套设在基座中，所述近指段套接在近关节轴上；所述中关节轴套设在近指段中，所述中指段套接在中关节轴上，所述远关节轴套设在中指段中；所述远指段套接在远关节轴上；所述近关节轴、中关节轴、远关节轴的中心线相互平行；其特征在于：该连杆协同驱动多模式复合抓取机器人手指装置还包括第一轴、第二轴、第三轴、第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆、第一电机、第一传动机构、第二电机、第二传动机构、第一传动轮、第二传动轮、第一拨块、第二拨块、第一簧件、第二簧件、第三簧件、第一限位块和第二限位块；所述近关节轴、第一轴、第二轴和第三轴的中心线相互平行；所述第一连杆套接在近关节轴上，所述第一轴套设在第一连杆中，所述第三连杆套接在第一轴上，所述第二连杆套接在近关节轴上，所述第二轴套设在第二连杆中，所述第四连杆套接在第二轴上，所述第三轴套设在第三连杆中；所述第四连杆套接在第三轴上；所述远指段套接在第三轴上；所述第一电机与基座固接；所述第一电机的输出端与第一传动机构的输入端相连；所述第一传动轮与第一传动机构的输出端相连；所述第一传动轮套接在近关节轴上，所述第一拨块与第一传动轮固接；所述第二电机与基座固接；所述第二电机的输出端与第二传动机构的输入端相连；所述第二传动轮与第二传动机构的输出端相连；所述第一传动轮套接在近关节轴上，所述第二拨块与第二传动轮固接；所述第一簧件的两端分别连接第一拨块和第一连杆；所述第二簧件的两端分别连接第二拨块和第二连杆；所述第三簧件的两端分别连接近指段和中指段；所述第一限位块与基座固接，所述第二限位块与近指段固接；在初始位置时，所述第一拨块与第一连杆接触，所述第二拨块与第二连杆接触；在初始位置时，所述第二连杆与第一限位块接触，所述中指段与第二限位块接触；设近关节轴、中关节轴、远关节轴、第一轴、第二轴、第三轴的中心点为A、B、C、D、E、F；线段AE的长度等于线段CF的长度；线段AD的长度大于线段CF的长度；在初始位置时，线段AC的长度等于线段EF的长度；所述第一拨块位于四边形ACFD之外，所述第二拨块位于四边形ACFE之外。/n...

【技术特征摘要】
1.一种连杆协同驱动多模式复合抓取机器人手指装置，包括基座、近指段、中指段、远指段、近关节轴、中关节轴和远关节轴；所述近关节轴套设在基座中，所述近指段套接在近关节轴上；所述中关节轴套设在近指段中，所述中指段套接在中关节轴上，所述远关节轴套设在中指段中；所述远指段套接在远关节轴上；所述近关节轴、中关节轴、远关节轴的中心线相互平行；其特征在于：该连杆协同驱动多模式复合抓取机器人手指装置还包括第一轴、第二轴、第三轴、第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆、第一电机、第一传动机构、第二电机、第二传动机构、第一传动轮、第二传动轮、第一拨块、第二拨块、第一簧件、第二簧件、第三簧件、第一限位块和第二限位块；所述近关节轴、第一轴、第二轴和第三轴的中心线相互平行；所述第一连杆套接在近关节轴上，所述第一轴套设在第一连杆中，所述第三连杆套接在第一轴上，所述第二连杆套接在近关节轴上，所述第二轴套设在第二连杆中，所述第四连杆套接在第二轴上，所述第三轴套设在第三连杆中；所述第四连杆套接在第三轴上；所述远指段套接在第三轴上；所述第一电机与基座固接；所述第一电机的输出端与第一传动机构的输入端相连；所述第一传动轮与第一传动机构的输出端相连；所述第一传动轮套接在近关节轴上，所述第一拨块与第一传动轮固接；所述第二电机与基座固接；所述第二电机的输出端与第二传动机构的输入端相连；所述第二传动轮与第二传动机构的输出端相连；所述第一传动轮套接在近关节轴上，所述第二拨块与第二传动轮固接；所述第一簧件的两端分别连接第一拨块和第一连杆；所述第二簧件的两端分别连接第二拨块和第二连杆；所述第三簧件的两端分别连接近指段和中指段；所述第一限位块与基座固接，所述第二限位块与近指段固接；在初始位置时，所述第一拨块与第一连杆接触，所述第二拨块与第二连杆接触；在初始位置时，所述第二连杆与第...

【专利技术属性】
技术研发人员：董尹凯，张文增，
申请(专利权)人：董尹凯，
类型：发明
国别省市：河南;41