并联连杆模式切换平夹耦合自适应机器人手指装置制造方法及图纸

并联连杆模式切换平夹耦合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、两个电机、两套传动机构、六个连杆、簧件和限位块等。该装置可进行模式切换，可以完成平行夹持、耦合抓取、自适应抓取三种抓取模式。通过设立两个旋转中心，该装置的驱动和切换互不影响，在进行切换时过程简洁，不会出现冗余的动作。在驱动状态下，在两个指段未被阻挡时，该装置处于平夹或耦合的第一阶段，第二指段将随模式的选择而表现出特定的运动轨迹；当第一指段被阻挡时，该装置进入自适应抓取状态，第二指段绕着远关节轴转动，直到接触物体。该装置适应性良好，抓取稳定，控制简单，制造和维护成本低，适用范围广。适用范围广。适用范围广。

【技术实现步骤摘要】
并联连杆模式切换平夹耦合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模式切换平夹耦合自适应机器人手指装置的结构设计。

技术介绍

[0002]机器人手是机器人领域中重要的末端执行机构。为了能更大程度地复现人手的灵巧性、适应性，很多学者开始研究具有更多驱动自由度的灵巧手，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。灵巧手的每一个关节都由一个电机一对一地单独控制，因而具有很高的精度。但灵巧手往往结构复杂，难以控制，并且成本高昂，在现阶段难以广泛使用。
[0003]而欠驱动机器人手则通过巧妙的机构设计，使得少量电机可以控制多个关节的自由度，并且使抓取方式具有自适应性，让手指能够适应不同形状、尺寸的物体，扩大了抓取范围。与此同时，更少的电机数量也大幅简化了控制方案，有效降低了制造和维护的成本，受到了外界的广泛关注，成为了近年来的研究热点。加拿大Robotiq公司生产的平行夹持自适应手(美国专利US8973958B2)就是欠驱动机器人手。
[0004]欠驱动机器人手包含平夹、耦合、自适应等几种基本类型，以及它们相互结合的复合类型。其中，平夹手指在抓取过程中始终维持远指段姿态不变；耦合手指在抓取过程中使多个关节进行联动，加快指尖闭合的速度，起到笼式包络抓取的效果；自适应手指则是从根部关节到末端关节依次转动，当前一个指段接触物体后，下一个指段才会开始运动，最终达到适应不同形状、尺寸物体的效果。
[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；而耦合自适应手指则是将耦合夹持与自适应抓取功能在前后两个时间阶段进行结合产生的复合抓取类型手指。
[0006]然而目前平夹自适应手指、耦合自适应手指的自适应性仅在手指的末端指段展现。但在运动的前期阶段，手指的运动轨迹是唯一确定、较为单一的。因而即使在手指的末端添加了自适应功能，其自适应性和自适应范围仍将在极大程度上受限于运动前期唯一确定的运动模式。于是，为了突破该局限性，多模式可切换手指成为一个有潜力的研究方向。
[0007]已有的一种多模式抓取并联连杆复合自适应机器人手指装置(专利CN109129530A)，包括基座、两个指段、两个关节轴、两个驱动器，采用了多个连杆、齿轮、拨块、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多模式复合自适应抓取。其不足之处在于：该手指通过翻转底部连杆实现模式切换，但在翻转的过程中，该连杆会同时带动其所在的连杆机构同时运动，造成末端指段的冗余动作；同时，在切换过程中，随着底部连杆的翻动，在某一特定时刻，底部连杆所在的连杆机构会出现多根连杆共线(称为奇异位置)的情况，导致下一运动步骤出现多解，运动方式不唯一，使得设计时需要添加额外的机构，以防止切换过程出现异常。

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，提供一种并联连杆模式切换平夹耦合自适应机器人手指装置。该装置具有平夹、耦合、平夹自适应和耦合自适应抓取等多种抓取模式。该装置的适应性体现在两方面，首先可根据待抓取物体的情况来驱动第二电机，切换到适合的模式，随后进行沿特定轨迹、且具有末端自适应性的抓取。比起单一的平夹自适应、耦合自适应手指，该装置提供了更多的轨迹选择，强化了欠驱动手指在前期轨迹上的适应性；同时，切换时不会造成冗余的运动，避免切换过程中的多解问题。
[0009]本技术的技术方案如下：
[0010]本技术设计的并联连杆模式切换平夹耦合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、第一电机、第二电机、第一传动机构和第二传动机构；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；所述第一电机与基座固接，所述第一电机的输出轴与第一传动机构的输入端相连；所述第二电机与基座固接，所述第二电机的输出轴与第二传动机构的输入端相连；所述近关节轴、远关节轴的中心线相互平行；其特征在于：该并联连杆模式切换平夹耦合自适应机器人手指装置还包括第三传动机构、第四传动机构、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、第四轴、簧件和限位块；所述第一传动机构的输出端与第二连杆相连；所述第二传动机构的第一输出端与第三传动机构的输入端相连；在初始状态时，第二传动机构的第二输出端与第四传动机构相连，第四传动机构具有自锁功能；所述第三传动机构的输出端与第一连杆相连，所述第四传动机构的输出端与第四连杆相连；第三传动机构与第四传动机构输出端速度的大小和方向一致；所述第四轴套设在基座中；所述第一连杆的一端套接在第四轴上，第一连杆的另一端套接在近关节轴上；所述第二连杆的一端套接在第四轴上，第二连杆的另一端套接在第二轴上；所述第三连杆的一端套接在第二轴上，第三连杆的另一端套接在第一轴上；所述簧件的两端分别连接第二连杆和第三连杆，所述限位块与第三连杆固接；在初始状态时，所述限位块与第二连杆接触；所述第二指段套接在第一轴上，所述第一指段套接在第三轴上；所述第四连杆的一端套接在第三轴上，第四连杆的另一端套接在近关节轴上。
[0011]本技术所述的并联连杆模式切换平夹耦合自适应机器人手指装置，其特征在于：所述第一传动机构包括第一减速器、第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、第五轴；所述第一电机的输出轴与第一减速器的输入轴相连，所述第三齿轮套固在第一减速器的输出轴上；所述第五轴套设在基座中；所述第二齿轮套接在第五轴上，第二齿轮与第三齿轮啮合；所述第一齿轮套固在第四轴上，第一齿轮与第二齿轮啮合。
[0012]本技术所述的并联连杆模式切换平夹耦合自适应机器人手指装置，其特征在于：所述第二传动机构包括第二减速器、第四齿轮、第五齿轮、第六齿轮、第七齿轮、第六轴、第七轴和第八轴；所述第二电机的输出轴与第二减速器的输入轴相连，所述第七齿轮套固在第二减速器的输出轴上；所述第六轴套设在基座中、所述第七轴套设在基座中、所述第八轴套设在基座中；所述第六齿轮套接在第七轴上，第六齿轮与第七齿轮啮合；所述第五齿轮套接在第八轴上，第五齿轮与第六齿轮啮合，第五齿轮为第二传动机构的第一输出端；所述第四齿轮套接在第六轴上，第四齿轮与第六齿轮啮合，第四齿轮为第二传动机构的第二输出端。
[0013]本技术所述的并联连杆模式切换平夹耦合自适应机器人手指装置，其特征在于：所述第三传动机构包括第八齿轮、第九轴、第一蜗轮和第一蜗杆；所述第九轴套设在基座中；所述第八齿轮套固在第九轴上，第八齿轮与第二传动机构的第一输出端相连；所述第一蜗杆套固在第九轴上；所述第一蜗轮套固在第四轴上，第一蜗轮与第一蜗杆啮合。
[0014]本技术所述的并联连杆模式切换平夹耦合自适应机器人手指装置，其特征在于：所述第四传动机构包括第九齿轮、第十轴、第二蜗轮和第二蜗杆；所述第十轴套设在第一指段中，所述第九齿轮套本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种并联连杆模式切换平夹耦合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、第一电机、第二电机、第一传动机构和第二传动机构；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；所述第一电机与基座固接，所述第一电机的输出轴与第一传动机构的输入端相连；所述第二电机与基座固接，所述第二电机的输出轴与第二传动机构的输入端相连；所述近关节轴、远关节轴的中心线相互平行；其特征在于：该并联连杆模式切换平夹耦合自适应机器人手指装置还包括第三传动机构、第四传动机构、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、第四轴、簧件和限位块；所述第一传动机构的输出端与第二连杆相连；所述第二传动机构的第一输出端与第三传动机构的输入端相连；在初始状态时，第二传动机构的第二输出端与第四传动机构相连，第四传动机构具有自锁功能；所述第三传动机构的输出端与第一连杆相连，所述第四传动机构的输出端与第四连杆相连；第三传动机构与第四传动机构输出端速度的大小和方向一致；所述第四轴套设在基座中；所述第一连杆的一端套接在第四轴上，第一连杆的另一端套接在近关节轴上；所述第二连杆的一端套接在第四轴上，第二连杆的另一端套接在第二轴上；所述第三连杆的一端套接在第二轴上，第三连杆的另一端套接在第一轴上；所述簧件的两端分别连接第二连杆和第三连杆，所述限位块与第三连杆固接；在初始状态时，所述限位块与第二连杆接触；所述第二指段套接在第一轴上，所述第一指段套接在第三轴上；所述第四连杆的一端套接在第三轴上，第四连杆的另一端套接在近关节轴上。2.如权利要求1所述的并联连杆模式切换平夹耦合自适应机器人手指装置，其特征在于：所述第一传动机构包括第一减速器、第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、第五轴；所述第一电机的输出轴与...

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