并联连杆双拨块直线平夹自适应机器人手指装置制造方法及图纸

并联连杆双拨块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、三个指段、三个关节轴、电机、传动机构、五个连杆、三个簧件、两个拨块和限位块等。该装置可以完成直线平行夹持以及自适应包络抓取。在近指段、远指段未被阻挡时，该装置处于直线平行夹持状态，远指段平动且运动轨迹为近似直线，适合夹持位于平面上的物体；当近指段、远指段之一被阻挡时，该装置进入自适应包络抓取状态，远指段绕着远关节轴转动，直到接触物体。该装置对于不同形状、尺寸物体具有适应性，抓取物体具有变抓力的效果，仅采用一个电机驱动多个关节，抓取稳定，控制简单，制造和维护成本低，适合用于抓取的各种机器人。合用于抓取的各种机器人。合用于抓取的各种机器人。

【技术实现步骤摘要】
并联连杆双拨块直线平夹自适应机器人手指装置


[0001]本技术属于机器人手
，特别涉及一种并联连杆双拨块直线平夹自适应机器人手指装置的结构设计。

技术介绍

[0002]机器人手是机器人进行抓取操作的重要执行机构。为了尽可能地模仿人手的灵活性、可靠性和适用性，研究人员开发出了具有更多主动自由度的灵巧手，如日本岐阜大学研制的Gifu II手和美国宇航局研制的Robonaut手等。灵巧手多数关节自由度使用电机驱动，具有很高精度。然而，灵巧手存在成本高、结构复杂和操作控制困难的不足，难以在短期内广泛推广应用。
[0003]在这种情况下，研究人员试图使用更少电机驱动更多关节。加拿大拉瓦尔大学设计了一种自适应欠驱动手，据此研制的SARAH手应用于国际空间站并获得成功。由于欠驱动手指电机数量低于关节自由度数量，且抓力大、控制简单、成本低，得到推广应用。美国Barret自适应手、加拿大Robotiq手、美国耶鲁大学SDM手等都是欠驱动手。
[0004]欠驱动手分为平夹、耦合、自适应等几种基本类型以及将他们进行结合的复合类型。其中，平夹手指是指末端指段在抓取过程中始终保持与基座不变的姿态；耦合手指是指两个以上的关节联动达到多个手指笼式包络抓取的效果；自适应手指是指从根部关节到末端关节依次转动，去适应不同形状、尺寸物体，以物体接触前一个靠近手掌的指段作为触发条件完成对物体的抓取。
[0005]平夹自适应手指是将平行夹持与自适应抓取功能在一前一后两个时间阶段进行结合产生的复合抓取类型手指。例如加拿大Robotiq手指就是典型的平行夹持与自适应复合模式手指。
[0006]传统的平夹自适应手指存在很大的不足——末端指段呈现圆弧形轨迹，导致该手指抓取物体时可能发生手指末端与放置物体桌面碰撞的危险，其次抓取前需要了解物体的大小，以调整手指的高度，通过机械臂来补偿垂直于放置物体桌面的高度。这样大大降低了机器人工作效率，增加了实时抓取不同物体时的控制难度。
[0007]已有的一种连杆齿轮平夹自适应机器人手指装置(专利CN105583830B)，包括基座、两个指段、两个关节轴、驱动器、三个传动杆、多个齿轮、凸块拨盘、簧件和限位凸块等。该装置利用驱动器、连杆传动机构、齿轮传动机构、簧件、凸块拨盘和限位凸块等综合实现了平行夹持及自适应抓取的功能。其不足之处在于：该手指为一种末端呈圆弧轨迹的平夹自适应手指，无法实现末端呈直线轨迹的平夹自适应复合抓取模式，在抓取桌面物体时，需要机械臂配合控制协同作业才能实现比较精准的物体抓取，给机械臂控制带来麻烦，同时抓取不同大小物体时，该装置需要在不同的高度进行作业，否则容易发生该装置的末端手指与桌面相碰撞的危险。

技术实现思路

[0008]本技术的目的是为了克服已有技术的不足之处，提供一种并联连杆双拨块直线平夹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，无需对物体环境进行复杂的实时检测、规划，既能沿着直线平动远指段去夹持物体，也能先后运动近指段、中指段和远指段自适应包络不同形状、大小的物体；采用单个电机驱动，抓取范围大。
[0009]本技术的技术方案如下：
[0010]本技术设计的并联连杆双拨块直线平夹自适应机器人手指装置，包括基座、近指段、中指段、远指段、近关节轴、中关节轴、远关节轴、电机和传动机构；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；所述电机与基座固接，所述电机与传动机构的输入端相连；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：该并联连杆双拨块直线平夹自适应机器人手指装置还包括过渡轴、第一轴、第二轴、第三轴、第四轴、第五轴、第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆、第五连杆、第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮、第一拨块、第二拨块、第一簧件、第二簧件、第三簧件和限位块；所述第一轴、第二轴、第三轴、第四轴和第五轴的中心线相互平行；所述第一轴套设在基座中，所述第一连杆的一端套接在第一轴上，第一连杆的另一端套接在第二轴上，所述中指段套接在第二轴上；所述第二连杆的一端套接在近关节轴上，第二连杆的另一端套接在第三轴上；所述第三连杆套接在第三轴上，所述第四轴套设在第三连杆中；所述第四连杆的两端分别套接在第四轴、中关节轴上；所述第五连杆套接在第四轴上，所述第五轴套设在第五连杆中；所述远指段套接在第五轴上；所述限位块与基座固接；所述第一簧件的两端分别连接第二连杆和限位块；在初始状态时，所述第二连杆与限位块接触；所述过渡轴套设在基座中，所述过渡轴、近关节轴的中心线相互平行；所述第一齿轮套接在过渡轴上，所述传动机构的输出端与第一齿轮相连；所述第二齿轮套接在近关节轴上，所述第二齿轮与第一齿轮啮合，所述第二簧件的两端分别连接第二齿轮和近指段；所述第一拨块与第一齿轮固接；所述第三齿轮套接在过渡轴上，所述第二拨块与第三齿轮固接；在初始状态时，所述第一拨块与第二拨块之间存在一段距离；所述第四齿轮套接在近关节轴上，所述第三齿轮与第四齿轮啮合；所述第三簧件的两端分别连接第四齿轮和第二连杆；设近关节轴、第一轴、第二轴、中关节轴、远关节轴、第三轴、第四轴和第五轴的中心点为A、B、C、D、E、F、G、H；线段AF的长度，线段DG的长度和线段EH的长度相等；线段AD的长度等于线段FG的长度；线段GH的长度等于线段DE的长度；线段AB，BC，CD，DE，CE和AD的长度关系满足：AB:BC:CD:DE:CE:AD＝68:51:49:68:110:100。
[0011]本技术所述的并联连杆双拨块直线平夹自适应机器人手指装置，其特征在于：所述传动机构包括减速器、蜗杆和蜗轮；所述电机的输出轴与减速器的输入轴相连；所述蜗杆套固在减速器的输出轴上；所述蜗轮套固在过渡轴上，所述第一齿轮与过渡轴固接；所述蜗杆与蜗轮啮合。
[0012]本技术所述的并联连杆双拨块直线平夹自适应机器人手指装置，其特征在于：所述第一簧件采用拉簧、压簧或扭簧；所述第二簧件采用拉簧、压簧或扭簧；所述第三簧件采用拉簧、压簧或扭簧。
[0013]本技术与现有技术相比，具有以下优点和突出性效果：
[0014]该装置采用基座、三个指段、三个关节轴、电机、传动机构、五个连杆、三个簧件、两个拨块和限位块等综合实现了直线平行夹持以及自适应包络抓取。在近指段、远指段未被阻挡时，该装置处于直线平行夹持状态，远指段平动且运动轨迹为近似直线，特别适合夹持位于平面上的物体，无需机械臂进行垂直与物体所在平面的方向上的位置补偿；当近指段、远指段之一被阻挡时，该装置自动进入自适应包络抓取状态，远指段绕着远关节轴转动，直到接触物体。自适应抓取阶段该装置对于不同形状、尺寸物体具有适应性。该装置抓取物体具有变抓力的效果。该装置为欠驱动手指，仅采用一个电机实现多个关节的转动，抓取稳定，控制简单，制造和维护成本低，适合用于抓取的各种机器人。
附图说明...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种并联连杆双拨块直线平夹自适应机器人手指装置，包括基座、近指段、中指段、远指段、近关节轴、中关节轴、远关节轴、电机和传动机构；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；所述电机与基座固接，所述电机与传动机构的输入端相连；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：该并联连杆双拨块直线平夹自适应机器人手指装置还包括过渡轴、第一轴、第二轴、第三轴、第四轴、第五轴、第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆、第五连杆、第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮、第一拨块、第二拨块、第一簧件、第二簧件、第三簧件和限位块；所述第一轴、第二轴、第三轴、第四轴和第五轴的中心线相互平行；所述第一轴套设在基座中，所述第一连杆的一端套接在第一轴上，第一连杆的另一端套接在第二轴上，所述中指段套接在第二轴上；所述第二连杆的一端套接在近关节轴上，第二连杆的另一端套接在第三轴上；所述第三连杆套接在第三轴上，所述第四轴套设在第三连杆中；所述第四连杆的两端分别套接在第四轴、中关节轴上；所述第五连杆套接在第四轴上，所述第五轴套设在第五连杆中；所述远指段套接在第五轴上；所述限位块与基座固接；所述第一簧件的两端分别连接第二连杆和限位块；在初始状态时，所述第二连杆与限位块接触；所述过渡轴套设在基座中，所述过渡轴、近关节...

【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：新型
国别省市：