耦合式三关节机器人手指装置，属于拟人机器人技术领域。该手指装置包括基座、电机、近关节轴、第一指段、中关节轴、第二指段、远关节轴、末端指段、两个过渡轴、两套“８”字形轮式传动机构、两套平行轮式传动机构等。该装置利用电机、两套“８”字形绳轮和平行带轮传动机构等综合实现了手指三关节耦合弯曲抓取物体的特殊效果，该装置无传动间隙问题，可以较远距离传动，结构简单、抓取稳定可靠、成本低，便于安装维护，体积小巧、重量轻，控制容易，外形与抓取动作与人手相似，特别适合作为手指用于拟人机器人手。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于拟人机器人
，特别涉及一种耦合式三关节机器人手指装置的结构设计。
技术介绍
与人类似，拟人机器人的多数功能要通过手部操作来实现，因而手部结构是拟人机器人 的重要组成部分，其设计是拟人机器人的关键技术之一。人手在抓取常见物体时绝大多数情况下是同时弯曲多个手指关节去抓取物体的。这种同 时弯曲各关节的动作模式称为"耦合"抓取模式。例如，当人手从侧面横向抓取(握持)一 个小直径竖放的圆柱形物体时，食指、中指、无名指和小指呈现出类似的弯曲特点，故仅以 食指为例说明，此时食指的第一、二、三关节均有一定角度的弯曲转动，而且三个关节是同 时弯曲的，这种耦合效果在多数抓取中都非常有用。但是目前机械手如果采用欠驱动手指机构，是做不到这一点的，欠驱动手指只能在弹簧 约束下伸直整个手指绕着第一关节(在手指根部)转动，当第一指段碰触到物体时才能"激 发"第二关节(在手指中部)克服弹簧约束而转动，当第二指段碰触物体时才激发第三指段 (末端指段)绕第三关节转动，这种手指不适合以捏持方式抓取小直径物体，在抓取物体时 做不到以稳定可靠的手指末端接触物体并且各关节呈现出弯曲姿态，而这种方式恰恰是人手 常用抓取模式，耦合式多关节机械手指就能做到这一点，即在弯曲到任意角度位置均可以保 持稳定，此时手指末端如果接触物体，则抓住了物体，手指呈现出非常拟人化的弯曲手势。 这样的机械手不仅适合用于拟人机器人使用，也适合用于残疾人作为假手使用。已有的一种耦合式多关节机械手指装置(日本专利技术专利JP2004-130405A)，包括基座、第 一指段、第二指段、第三指段、电机、第一齿轮传动机构、第一带轮传动机构、第二齿轮传 动机构和第二带轮传动机构等。该装置采用齿轮传动机构和带轮传动机构综合设计了由一个 电机驱动多个关节耦合转动的机构，可以作为机器人手的一个手指使用。该装置的不足之处 为齿轮传动存在传动间隙，不利于远距离传动，齿轮制造成本高，制造安装精度要求高。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对已有技术的不足之处，提供一种耦合式三关节机器人手指装置，该 装置可以实现耦合式三关节手指弯曲抓取物体的效果，无传动间隙问题，可以较远距离传动， 结构简单、抓取稳定可靠、成本低，便于安装维护，体积小巧、重量轻，控制容易，外形与 抓取动作与人手相似，适合作为手指用于拟人机器人手。本专利技术的技术方案如下本专利技术所述的一种耦合式三关节机器人手指装置，包括基座、电机、近关节轴、第一指 段、中关节轴、第二指段、远关节轴和末端指段；所述的电机与基座固接，所述的电机输出轴与第一指段相连；所述的近关节轴套设在基座中，所述的第一指段套接在近关节轴上；所 述的中关节轴套设在第一指段中，所述的第二指段套接在中关节轴上，中关节轴和近关节轴 相互平行；所述的远关节轴套设在第二指段中，所述的末端指段套接在远关节轴上，远关节 轴和中关节轴互相平行； 其特征在于该耦合式三关节机器人手指装置还包括第一过渡轴、第二过渡轴、第一主动轮、第一从 动轮、第一传动件、第二传动件、第二主动轮、第二从动轮、第三传动件、第三主动轮、第 三从动轮、第四传动件、第五传动件、第四主动轮、第四从动轮和第六传动件；所述的第一过渡轴套设在第一指段中，第一过渡轴与近关节轴平行；所述的第二过渡轴 套设在第二指段中，第二过渡轴与中关节轴平行；所述的近关节轴上套设有第一主动轮；所述的第一过渡轴上套设有第一从动轮和第二主 动轮；所述的中关节轴上套设有第二从动轮和第三主动轮；所述的第二过渡轴上套设有第三 从动轮和第四主动轮；所述的远关节轴上套设有第四主动轮；所述的第一传动件缠绕在第一主动轮和第一从动轮上并成"Z"字形，第一传动件的两端分 别与第一主动轮和第一从动轮固接；所述的第二传动件缠绕在第一主动轮和第一从动轮上并 成"S"字形，第二传动件的两端分别与第一主动轮和第一从动轮固接，第一传动件和第二传动 件交叉成"8"字形；所述的第三传动件连接第二主动轮和第二从动轮；所述的第四传动件缠 绕在第三主动轮和第三从动轮上并成"Z"字形，第四传动件的两端分别与第三主动轮和第三从 动轮固接；所述的第五传动件缠绕在第三主动轮和第三从动轮上并成"S"字形，第五传动件的 两端分别与第三主动轮和第三从动轮固接，第四传动件和第五传动件交叉成"8"字形；所述 的第六传动件连接第四主动轮和第四从动轮；所述的第一主动轮与基座固接；所述的第一从动轮与所述的第二主动轮固接；所述的第 二从动轮与第二指段固接；所述的第三主动轮与第一指段固接；所述的第三从动轮与第四主 动轮固接；所述的第四从动轮与末端指端固接。本专利技术所述的耦合式三关节机器人手指装置，其特征在于所述的电机输出轴通过传动 机构与第一指段相连。本专利技术所述的耦合式三关节机器人手指装置，其特征在于所述的第一传动件采用平带、 齿形带、腱绳或链条，第一传动件两端分别固接有第一端块、第二端块；所述的第二传动件 采用平带、齿形带、腱绳或链条，第二传动件两端分别固接有第三端块、第四端块；所述的 第一主动轮采用带轮、齿轮、绳轮或链轮，所述的第一从动轮采用带轮、齿轮、绳轮或链轮， 所述的第一传动件、第一主动轮和第一从动轮三者之间能够配合形成传动关系，所述的第二 传动件、第一主动轮和第一从动轮三者之间能够配合形成传动关系；所述的第一端块镶嵌固 定在第一主动轮的槽内，所述的第二端块镶嵌固定在第一从动轮的槽内；所述的第三端块镶 嵌固定在第一主动轮的槽内，所述的第四端块镶嵌固定在第一从动轮的槽内。本专利技术所述的耦合式三关节机器人手指装置，其特征在于所述的第三传动件采用平带、6齿形带、腱绳或链条，所述的第二主动轮采用带轮、齿轮、绳轮或链轮，所述的第二从动轮 采用带轮、齿轮、绳轮或链轮，所述的第三传动件、第二主动轮和第二从动轮三者之间能够 配合形成传动关系。本专利技术所述的耦合式三关节机器人手指装置，其特征在于所述的第四传动件采用平带、 齿形带、腱绳或链条，第四传动件两端分别固接有第五端块、第六端块；所述的第五传动件 采用平带、齿形带、腱绳或链条，第五传动件两端分别固接有第七端块、第八端块；所述的 第三主动轮采用带轮、齿轮、绳轮或链轮，所述的第三从动轮采用带轮、齿轮、绳轮或链轮， 所述的第四传动件、第三主动轮和第三从动轮三者之间能够配合形成传动关系，所述的第五 传动件、第三主动轮和第三从动轮三者之间能够配合形成传动关系；所述的第五端块镶嵌固 定在第三主动轮的槽内，所述的第六端块镶嵌固定在第三从动轮的槽内；所述的第七端块镶 嵌固定在第三主动轮的槽内，所述的第八端块镶嵌固定在第三从动轮的槽内。本专利技术所述的耦合式三关节机器人手指装置，其特征在于所述的第六传动件采用平带、 齿形带、腱绳或链条，所述的第四主动轮采用带轮、齿轮、绳轮或链轮，所述的第四从动轮 采用带轮、齿轮、绳轮或链轮，所述的第六传动件、第四主动轮和第四从动轮三者之间能够 配合形成传动关系。本专利技术所述的耦合式三关节机器人手指装置，其特征在于所述传动机构包括传动轴、 第五主动轮、第五从动轮和第七传动件；所述的传动轴套设在基座中，传动轴与电机输出轴 相连；所述的第五主动轮套固在传动轴上，所述的第五从动轮套接在近关节轴上，第五从动 轮与第一指段固接，所述的第七传动件连接第五主动轮和本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种耦合式三关节机器人手指装置，包括基座（１）、电机（２）、近关节轴（４）、第一指段（５）、中关节轴（７）、第二指段（８）、远关节轴（１０）和末端指段（１１）；所述的电机与基座固接，所述的电机输出轴与第一指段（５）相连；所述的近关节轴（４）套设在基座中，所述的第一指段（５）套接在近关节轴（４）上；所述的中关节轴（７）套设在第一指段（５）中，所述的第二指段（８）套接在中关节轴（７）上，中关节轴（７）和近关节轴（４）相互平行；所述的远关节轴（１０）套设在第二指段（８）中，所述的末端指段（１１）套接在远关节轴（１０）上，远关节轴（１０）和中关节轴（７）互相平行； 其特征在于： 该耦合式三关节机器人手指装置还包括第一过渡轴（６）、第二过渡轴（９）、第一主动轮（４１）、第一从动轮（４２）、第一传动件（６１）、 第二传动件（６２）、第二主动轮（３３）、第二从动轮（３４）、第三传动件（５２）、第三主动轮（４３）、第三从动轮（４４）、第四传动件（６３）、第五传动件（６４）、第四主动轮（３５）、第四从动轮（３６）和第六传动件（５３）； 所述的第一过 渡轴（６）套设在第一指段（５）中，第一过渡轴（６）与近关节轴（４）平行；所述的第二过渡轴（９）套设在第二指段（８）中，第二过渡轴（９）与中关节轴（７）平行； 所述的近关节轴（４）上套设有第一主动轮（４１）；所述的第一过渡轴（６）上套设 有第一从动轮（４２）和第二主动轮（３３）；所述的中关节轴（７）上套设有第二从动轮（３４）和第三主动轮（４３）；所述的第二过渡轴（９）上套设有第三从动轮（４４）和第四主动轮（３５）；所述的远关节轴（１０）上套设有第四主动轮（３５）； 所 述的第一传动件（６１）缠绕在第一主动轮（４１）和第一从动轮（４２）上并成“Ｚ”字形，第一传动件（６１）的两端分别与第一主动轮（４１）和第一从动轮（４２）固接；所述的第二传动件（６２）缠绕在第一主动轮（４１）和第一从动轮（４２）上并成“Ｓ”字形，第二传动件（６２）的两端分别与第一主动轮（４１）和第一从动轮（４２）固接，第一传动件（６１）和第二传动件（６２）交叉成“８”字形；所述的第三传动件（５２）连接第二主动轮（３３）和第二从动轮（３４）；所述的第四传动件（６３）缠绕在第三主动轮（４３）和第三从动轮（４４）上并成“Ｚ”字形，第四传动件（６３）的两端分别与第三主动轮（４３）和第三从动轮（４４）固接；所述...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张文增，黄振奇，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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