气动式欠驱动机器人手指装置制造方法及图纸

气动式欠驱动机器人手指装置，属拟人机器人手技术领域。包括第一、二指段和欠驱动关节。欠驱动关节包括主动滑块、关节轴和两个气动柔性件；主动滑块镶嵌在第一指段中；关节轴套接在第一指段中，第二指段套固在关节轴上；第一气动柔性件设置在第一指段与主动滑块之间；第二气动柔性件设置在第一与第二指段之间；第一、第二气动柔性件通过第一指段通孔相通。本发明专利技术手指装置采用可变形密闭空间内的气体作为传动媒介，结合可轴向伸缩和轴向弯曲的气动柔性件，综合实现了手指抓取物体时的无源欠驱动弯曲效果，具有对所抓物体形状大小自动适应的功能，制造和维护成本低，与人手手指相似，还可串联构成高形状自适应和高欠驱动的多关节手指。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于拟人机器人手
，特别涉及一种气动式欠驱动机器人手指装置的结构设计。
技术介绍
机器人手作为拟人机器人的输出终端，被越来越多的机器人研究者所重视。在机 器人学领域有两大类机器人手灵巧手和欠驱动手，它们分别基于主动控制和欠驱动两种 不同的驱动方式。灵巧手外形和动作极似人手，可以在复杂控制算法和机构的综合作用下， 灵活地完成人手所能完成的多数动作，但是灵巧手价格昂贵，制造控制难度大，维护难度 大。欠驱动手可以自适应抓取物体，控制难度小、维护简单、装置稳定。 已有的一种气动式主动驱动的多指多关节机器人手装置(专利技术专利CN 101402200A)，其中每个关节采用气动柔性驱动器实现手指的弯曲。该装置的不足之处为 该装置由于采用气力主动驱动各手指各关节的转动，使得该手体积大、质量大、制造成本 高、控制难度大，不能自适应抓取物体，必须依赖很复杂的控制才能实现对不同尺寸形状物 体的抓取。 已有的一种齿条式的欠驱动机械手指装置，如中国专利技术专利CN 1410223A，包括第 一指段、欠驱动关节和第二指段，欠驱动关节含有主动滑块、关节轴和齿轮齿条机构。外力 驱动主动滑块在第一指段上滑动，同时固接在主动滑块上的齿条向第一指段内运动，带动 与齿条啮合的齿轮绕关节轴转动，实现第二指段转动并扣紧物体。该装置的不足之处为该 装置采用齿轮齿条传动，为了实现良好的欠驱动效果，即实现第二指段较大角度的转动，所 采用的齿轮半径必须很小，加工难度大、成本高；齿轮齿条的质量较大；齿轮齿条机构需要 良好的润滑和密封，使用成本较高。
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，提出一种气动式欠驱动机器人手 指装置。使其具有结构简单、体积小、重量轻、制造和维护成本低的特点；该装置可以安装到 机械手上，配合其他主动驱动的手指或手指上的其他主动驱动关节实现抓取物体，并具有 对所抓物体的形状大小的自适应功能，与人手的手指相似。 本专利技术采用如下技术方案 专利技术提供的一种气动式欠驱动机器人单关节手指装置，包括第一指段、第二指段 和设置在两者之间的欠驱动关节；所述的欠驱动关节包括主动滑块和关节轴；所述的关节 轴套设在第一指段中，第二指段套固在关节轴上，所述的主动滑块镶嵌在第一指段中，其特 征在于所述的欠驱动关节还包括第一气动柔性件、第二气动柔性件；所述的第一气动柔 性件和第二气动柔性件均包括第一端盖、第二端盖以及伸縮件，且第一气动柔性件中的伸 縮件和第二气动柔性件中的伸縮件的轴线相互垂直；所述的第一气动柔性件通过第一端盖 与第一指段固定连接，第一气动柔性件通过第二端盖与主动滑块固定连接；所述的第二气动柔性件通过第一端盖与第一指段固定连接，第二气动柔性件通过第二端盖与第二指段固 定连接；所述的第一指段中设有通孔，所述的第一气动柔性件和第二气动柔性件通过第一 指段中的通孔相连通。 本专利技术所述的气动式欠驱动机器人单关节手指装置的一种优选方案，其特征在 于所述的第一气动柔性件的伸縮件采用风箱式伸縮件，所述的风箱式伸縮件采用轴向伸 縮和轴向弯曲的手风琴风箱结构；所述的第二气动柔性件的伸縮件采用嵌簧丝橡胶管，该 嵌簧丝橡胶管包括橡胶管和弹簧丝，所述的弹簧丝是沿着橡胶管的径向螺旋密绕在橡胶管 的内壁中。 本专利技术所述的气动式欠驱动机器人单关节手指装置的一种优选方案，其特征在 于所述的第一气动柔性件的伸縮件和第二气动柔性件的伸縮件均采用嵌簧丝橡胶管，该 嵌簧丝橡胶管包括橡胶管和弹簧丝，所述的弹簧丝是沿着橡胶管的径向螺旋密绕在橡胶管 的内壁中。 本专利技术所述的气动式欠驱动机器人单关节手指装置的一种优选方案，其特征在 于所述的第一气动柔性件的伸縮件采用嵌簧丝橡胶管，该嵌簧丝橡胶管包括橡胶管和弹 簧丝，所述的弹簧丝是沿着橡胶管的径向螺旋密绕在橡胶管的内壁中；所述的第二气动柔 性件的伸縮件采用套簧丝橡胶管，该套簧丝橡胶管包括橡胶管和弹簧丝，所述的弹簧丝是 沿着橡胶管的径向螺旋密绕在橡胶管的外壁上，所述的弹簧丝的两端分别连接第一端盖和鬼~~"立而盖。 本专利技术所述的气动式欠驱动机器人单关节手指装置的一种优选方案，其特征在 于所述的第一气动柔性件的伸縮件采用嵌簧丝橡胶管，该嵌簧丝橡胶管包括橡胶管和弹 簧丝，所述的弹簧丝是沿着橡胶管的径向螺旋密绕在橡胶管的内壁中；所述的第二气动柔 性件的伸縮件采用风箱式伸縮件，所述的风箱式伸縮件采用轴向伸縮和轴向弯曲的手风琴 风箱结构。 本专利技术所述的气动式欠驱动机器人单关节手指装置的一种优选方案，其特征在 于所述的第一气动柔性件的伸縮件采用套簧丝橡胶管，该套簧丝橡胶管包括橡胶管和弹 簧丝，所述的弹簧丝是沿着橡胶管的径向螺旋密绕在橡胶管的外壁上，所述的弹簧丝的两 端分别连接第一端盖和第二端盖；所述的第二气动柔性件的伸縮件采用嵌簧丝橡胶管，该 嵌簧丝橡胶管包括橡胶管和弹簧丝，所述的弹簧丝是沿着橡胶管的径向螺旋密绕在橡胶管 的内壁中。 本专利技术所述的气动式欠驱动机器人单关节手指装置的一种优选方案，其特征在 于所述的第一气动柔性件的伸縮件和第二气动柔性件的伸縮件均采用套簧丝橡胶管，该 套簧丝橡胶管包括橡胶管和弹簧丝，所述的弹簧丝是沿着橡胶管的径向螺旋密绕在橡胶管 的外壁上，所述的弹簧丝的两端分别连接第一端盖和第二端盖。 本专利技术所述的气动式欠驱动机器人单关节手指装置的一种优选方案，其特征在 于所述的第一气动柔性件的伸縮件采用套簧丝橡胶管，该套簧丝橡胶管包括橡胶管和弹 簧丝，所述的弹簧丝是沿着橡胶管的径向螺旋密绕在橡胶管的外壁上，所述的弹簧丝的两 端分别连接第一端盖和第二端盖；所述的第二气动柔性件的伸縮件采用风箱式伸縮件，所 述的风箱式伸縮件采用轴向伸縮和轴向弯曲的手风琴风箱结构。 本专利技术所述的气动式欠驱动机器人单关节手指装置的一种优选方案，其特征在于所述的第一气动柔性件的伸縮件采用风箱式伸縮件，所述的风箱式伸縮件采用轴向伸 縮和轴向弯曲的手风琴风箱结构；所述的第二气动柔性件的伸縮件采用套簧丝橡胶管，该 套簧丝橡胶管包括橡胶管和弹簧丝，所述的弹簧丝是沿着橡胶管的径向螺旋密绕在橡胶管 的外壁上，所述的弹簧丝的两端分别连接第一端盖和第二端盖。 本专利技术所述的气动式欠驱动机器人单关节手指装置的上述的八种优选方案，其特 征在于在第一指段和第二指段间加装簧件，或在第一指段和主动滑块间加装簧件，或在第 一指段和第二指段间及第一指段和主动滑块间均加装簧件；所述的簧件采用拉簧、压簧、扭 簧、发条、片簧或弹性绳。 本专利技术所述的气动式欠驱动机器人单关节手指装置的一种优选方案，其特征在 于所述的第一气动柔性件的伸縮件和第二气动柔性件的伸縮件均采用风箱式伸縮件，所 述的风箱式伸縮件采用轴向伸縮和轴向弯曲的手风琴风箱结构；并在第一指段和第二指段 间加装簧件，或在第一指段和主动滑块间加装簧件，或在第一指段和第二指段间及第一指 段和主动滑块间均加装簧件；所述的簧件采用拉簧、压簧、扭簧、发条、片簧或弹性绳。 本专利技术所述的气动式欠驱动机器人单关节手指装置的一种优选方案，其特征在 于所述的第一气动柔性件的伸縮件平均内径大于等于第二气动柔性件的伸縮件的平均内 径的两倍。 本专利技术所述的气动式欠驱动机器人单关节手指装置的一种优选方案，其特征在 于所述的伸縮件上设有气门嘴。本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种气动式欠驱动机器人单关节手指装置，包括第一指段（１）、第二指段（２）和设置在两者之间的欠驱动关节（３）；所述的欠驱动关节（３）包括主动滑块（４）和关节轴（５）；所述的关节轴（５）套设在第一指段（１）中，第二指段（２）套固在关节轴（５）上，所述的主动滑块（４）镶嵌在第一指段（１）中，其特征在于：所述的欠驱动关节（３）还包括第一气动柔性件（６）、第二气动柔性件（７）；所述的第一气动柔性件（６）和第二气动柔性件（７）均包括第一端盖、第二端盖以及伸缩件，且第一气动柔性件（６）中的伸缩件和第二气动柔性件（７）中的伸缩件的轴线相互垂直；所述的第一气动柔性件（６）通过第一端盖（６１）与第一指段（１）固定连接，第一气动柔性件（６）通过第二端盖（６２）与主动滑块（４）固定连接；所述的第二气动柔性件（７）通过第一端盖（７１）与第一指段（１）固定连接，第二气动柔性件（７）通过第二端盖（７２）与第二指段（２）固定连接；所述的第一指段（１）中设有通孔（１１），所述的第一气动柔性件（６）和第二气动柔性件（７）通过第一指段中的通孔（１１）相连通。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张文增，叶亘之，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]