双路齿轮多连杆直线平夹自适应机器人手指装置制造方法及图纸

双路齿轮多连杆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、两个关节轴、电机、传动机构、连杆、轴、三个拨轮、两个簧件和限位块等。该装置可以实现两关节直线平夹和自适应抓取模式。在初始阶段，该装置为直线平行夹持模式：第二指段平动且轨迹为近似直线，适合夹持平面上的物体；当第一指段接触物体被阻挡，该装置进入自适应抓取模式：第二指段绕远关节轴转动，直到包络抓取物体。该装置对不同形状、尺寸物体具有自适应性，采用单个电机驱动两个关节，抓取稳定且具有变抓力效果，控制简单，制造和维护成本低。制造和维护成本低。制造和维护成本低。

【技术实现步骤摘要】
双路齿轮多连杆直线平夹自适应机器人手指装置


[0001]本技术属于机器人手
，特别涉及一种双路齿轮多连杆直线平夹自适应机器人手指装置的结构设计。

技术介绍

[0002]机器人手是机器人的重要部件，执行抓取工具或者物体的功能，帮助人类完成各种各样的任务。在机器日益广泛推广应用的过程中，机器人手也随之不断提高功能和性能。传统的机器人手往往是一种工业流水线夹取物体而产生的一种装置，包括了各种机床上的三爪卡盘，能够执行比较稳定而牢固的抓取工件任务，对于具有对称特点的物体尤为适合，这种方式一直到现在都广泛被采用。这种具有两个或者多个相向开合的手爪抓取模式被称为平行夹持模式。
[0003]另一方面，随着人形机器人的发展，仿人机器人的手部的研究也得到诸多的研究，逐渐开发出来各种仿人手的抓持器，也称为多指抓持器，或者多指机器人手。多指机器人手不仅具有相向弯曲的包络形抓取，也能够实施末端指尖的捏持。前者能够实现力量型抓取，后者可以达到精确的抓取，各有应用范畴。
[0004]在多指手发展到一定时候产生了灵巧手，即具有多个手指，每个手指具有2个以上关节的手指，一般需要达到9个主动驱动的自由度才成为具有完备操控性能的灵巧手。将更多的电机放入手中往往带来了机器人手的灵巧性提高，但是也造成成本高企的不足，尤其是控制的难度随着电机数量的增加而显著增加，在实时抓取不同的物体方面需要更大的传感与控制需求，给机器人手的实际应用推广带来麻烦。
[0005]一个将工业夹持器的实用低成本与灵巧手指的抓取模式多样性结合起来的中间道路遂逐渐浮出水面。在几十年前就有一些为残疾人造福的假手诞生出来，它们不仅具有人手指的外观、大致抓取功能，而且仅采用人身上的少量动力来源(例如扩胸运动)或者采用较少量的电机(或其他动力来源)驱动。这种方式——将驱动器数量设置得少于关节数量的机构设计方式，在机器人手设计领域被称为欠驱动(与控制学科领域的欠驱动控制含义有不同)。欠驱动手指技术在近十年来得到了较多的发展，从最初仅仅是联动双关节或三关节的耦合手指，发展到具有正向或者反向的耦合方式，后来又增加了自适应抓取模式，可以适应抓取不同形状、尺寸的物体。耦合抓取是一种将多个关节联动的单主动自由度而多关节的机构实现方式，给机器人手指带来了许多好处——降低了设计难度，降低了控制难度，提高了抓取机构的包络抓取效果，从动作上看也更加具有拟人化特点。此外反向耦合也是一类耦合机构，利用了两个关节相反方向的联动，实现了末端指段始终保持与基座固定不变的姿态，从而获得了平行夹持的功能。
[0006]平行夹持简称平夹，是一种末端指段从初始状态开始一直保持相对于基座(即手掌)不变的姿态，能够实现平行夹持抓取模式，在工业流水线上抓取多种物体均能够有较好的通用性。
[0007]此外，一种利用传动机构、弹簧和限位块综合巧妙设计获得的自适应抓取手指也
被陆续技术出来，这种抓取可以让两个以上的指段接触物体，而事先并未知晓物体的形状、尺寸，在抓取时仅驱动单个电机，获得对不同形状尺寸自适应包络抓取的效果。这种手指被称为自适应抓取机器人手指。
[0008]将平行夹持与自适应两种模式通过时间前后方式叠加起来构成的手指称为平行夹持自适应机器人手指，简称平夹自适应手指。目前加拿大Robotiq公司(美国US8973958B2)开发了一种平夹自适应手指能够实现平夹与自适应抓取两种功能。不过其平夹抓取阶段，末端指段虽然能够实现平行夹持功能，但是其末端指段在运动中呈现出圆弧轨迹的运动，这对于抓取桌面上不同尺寸的物体时，会造成一定的困难——可能会有碰撞放置物体桌面的危险，因此往往需要机械臂(该机器人手安装在这个机械臂末端)配合协调控制，这样一来增加了控制难度，另一方面也在平夹物体变形的过程中不仅有相向挤压物体的动作，还有在手掌高度上移动了物体，这个移动量对于精确抓取控制来说也需要考虑到控制中去，这些都是该机器人手的不足之处。
[0009]一种实现末端沿着直线(或近似直线)轨迹的直线平行夹持手指被技术出来，川崎重工(世界专利WO2016063314A1)设计了一种利用切比雪夫连杆的直线平夹手指，其末端呈直线轨迹运动，其不足在于没有自适应抓取功能，无法包络抓取不同形状、尺寸的物体。

技术实现思路

[0010]本技术的目的是为了克服已有技术的不足之处，提供一种双路齿轮多连杆直线平夹自适应机器人手指装置。该装置具有末端指段呈近似直线轨迹的直线平行夹持功能，并具有自适应包络抓取模式，对不同形状、尺寸物体具有自适应性，仅利用单个电机驱动。
[0011]本技术的技术方案如下：
[0012]本技术设计的双路齿轮多连杆直线平夹自适应机器人手指装置，包括基座、电机、过渡传动机构、第一指段、第二指段、近关节轴和远关节轴；所述电机与基座固接，所述电机的输出轴与过渡传动机构的输入端相连；所述近关节轴套设在基座中，所述远关节轴套设在第一指段中，所述第二指段套接在远关节轴上；所述近关节轴、远关节轴的中心线相互平行；其特征在于：该双路齿轮多连杆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、第五轴、第六轴、第七轴、第一传动机构、第二传动机构、第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆、第五连杆、第六连杆、第一拨轮、第一簧件、第二簧件和限位块；所述过渡传动机构的输出端分别与第一传动机构的输入端、第二传动机构的输入端相连；所述第一传动机构的输出端的转动方向与第二传动机构的输出端的转动方向相反；所述第一传动机构的输出端与第一拨轮相连；所述第一拨轮套接在近关节轴上；所述第一簧件的两端分别连接第一拨轮、第一连杆；所述第一连杆活动套接在近关节轴上；所述第二传动机构的输出端与第三连杆相连；所述第三连杆套接在近关节轴上；所述第二传动机构包括传动轴、第二拨轮、第三拨轮、主动拨块和从动拨块；所述主动拨块与第二拨轮固接，所述从动拨块与第三拨轮固接；所述传动轴套设在基座中，所述第二拨轮、第三拨轮分别套接在传动轴上；在初始状态时，所述主动拨块与从动拨块之间存在一段距离；所述第一轴套设在基座中，所述第二连杆套接在第一轴上，所述第二轴套设在第二连杆中，所述第一指段套接
在第二轴上，所述第三轴套设在第一连杆中，第一指段套接在第三轴上，所述第四轴套设在第三连杆中，所述第四连杆套接在第四轴上，所述第五轴套设在第四连杆中，所述第五连杆套接在第五轴上，第五连杆套接在第三轴上，所述第六轴套设在第五连杆中，所述第六连杆套接在第六轴上，所述第七轴套设在第六连杆中，所述第二指段套接在第七轴上；所述限位块与基座固接；在初始状态时，所述第三连杆或第四轴与限位块接触；设近关节轴、远关节轴、第一轴、第二轴、第三轴、第四轴、第五轴、第六轴和第七轴的中心点分别为A、B、C、D、E、F、G、H、I；线段AF与线段EG长度相等,线段AE与线段FG长度相等；线段BE与线段IH长度相等，线段BI与线段EH长度相等；线段AE、线段DE、线段BE、线段AC和线段CD的长度关系满足：AE:DE:BE:AC:CD＝1:1.4:2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双路齿轮多连杆直线平夹自适应机器人手指装置，包括基座、电机、过渡传动机构、第一指段、第二指段、近关节轴和远关节轴；所述电机与基座固接，所述电机的输出轴与过渡传动机构的输入端相连；所述近关节轴套设在基座中，所述远关节轴套设在第一指段中，所述第二指段套接在远关节轴上；所述近关节轴、远关节轴的中心线相互平行；其特征在于：该双路齿轮多连杆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、第五轴、第六轴、第七轴、第一传动机构、第二传动机构、第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆、第五连杆、第六连杆、第一拨轮、第一簧件、第二簧件和限位块；所述过渡传动机构的输出端分别与第一传动机构的输入端、第二传动机构的输入端相连；所述第一传动机构的输出端的转动方向与第二传动机构的输出端的转动方向相反；所述第一传动机构的输出端与第一拨轮相连；所述第一拨轮套接在近关节轴上；所述第一簧件的两端分别连接第一拨轮、第一连杆；所述第一连杆活动套接在近关节轴上；所述第二传动机构的输出端与第三连杆相连；所述第三连杆套接在近关节轴上；所述第二传动机构包括传动轴、第二拨轮、第三拨轮、主动拨块和从动拨块；所述主动拨块与第二拨轮固接，所述从动拨块与第三拨轮固接；所述传动轴套设在基座中，所述第二拨轮、第三拨轮分别套接在传动轴上；在初始状态时，所述主动拨块与从动拨块之间存在一段距离；所述第一轴套设在基座中，所述第二连杆套接在第一轴上，所述第二轴套设在第二连杆中，所述第一指段套接在第二轴上，所述第三轴套设在第一连杆中，第一指段套接在第三轴上，所述第四轴套设在第三连杆中，所述第四连杆套接在第四轴上，所述第五轴套设在第四连杆中，所述第五连杆套接在第五轴上，第五连杆套接在第三轴上，所述第六轴套设在第五连...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾东俊，张文增，
申请(专利权)人：贾东俊，
类型：新型
国别省市：