曲柄滑块式欠驱动机器人手指装置制造方法及图纸

曲柄滑块式欠驱动机器人手指装置，属拟人机器人手技术领域。该装置包括第一指段、第二指段和欠驱动关节，欠驱动关节包括主动滑块、关节轴、弹簧、第一轴、连杆、第二轴和拨盘。弹簧连接第一指段和主动滑块，连杆分别与主动滑块和拨盘铰接，拨盘套固在关节轴上，所述的主动滑块镶嵌在第一指段中。该装置采用曲柄滑块机构实现了第二指段转动功能，经过合理的尺寸设计，主动滑块很短的运动距离可带来第二指段大角度的转动。该装置能够配合其他主动手指或主动关节去抓取物体，并具有自适应性，传动件少，传动链短，成本低，外形与人手手指相似，可以串联构成高欠驱动的多关节手指，适用于拟人机器人手。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于拟人机器人手
，特别涉及一种曲柄滑块式欠驱动机器人手指装置的 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。为了增加手部的拟人化，手部要设 计较多的关节自由度，然而，为了减轻拟人机器人手部的控制难度，以及减小手部的体积、 重量，需要减少驱动器数目，这两者有一定的矛盾，另外，为了更好地抓取物体，还需要手 指在抓取物体时具有一定的自适应性。设计欠驱动机器人手指装置能够更好地实现较多关节 自由度、较少驱动器数目、抓取不同形状和尺寸的物体时具有较强的自适应性这三个目标。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釆用齿轮齿条传动，装置比较复杂，手指的质量较大，能 耗较高。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。且齿轮齿条机构需要良好的润滑和密封，使用成本较高。已有的一种连杆欠驱动机械手指装置，如中国专利技术专利CN 100450732C，含有第一指段、 第二指段和设置在两者之间的欠驱动关节。欠驱动关节包括关节轴、主动滑块、连杆机构、 扭簧；连杆机构包括主动杆、从动杆，主动杆一端与第一指段铰接，另一端与从动杆一端铰 接，从动杆的另一端与第二指段铰接；主动滑块镶嵌在第一指段中，且与主动杆相接触；扭 簧套设在关节轴上， 一端与第一指段固接，另一端与第二指段固接。外力驱动主动滑块在第 一指段中滑动，主动滑块推动主动连杆，通过从动连杆，带动第二指段绕关节轴转动并扣紧 物体。该装置的不足之处为该装置采用多个连杆传动，传动件多，传动链长，装置比较复杂， 且主动滑块与主动连杆之间为线接触，机械冲击大，接触应力大，易磨损，可靠性差。
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，提出一种曲柄滑块式欠驱动机器人手指 装置。该装置能够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，该装置传动件少，传动链短，结构简单，体积小，从而进一步降低加工难度和维护成本，使机械手指的外形与人手手指更相似。 本专利技术采用如下技术方案本专利技术所述的一种曲柄滑块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、关节轴和弹簧；所述的 关节轴套设在第一指段中，所述的第二指段套固在关节轴上，所述的弹簧设置在第一指段中， 弹簧的两端分别连接第一指段和主动滑块；其特征在于所述的欠驱动关节还包括第一轴、 连杆、第二轴和拨盘；所述的连杆的一端与主动滑块通过第一轴铰接，另一端与拨盘通过第 二轴铰接；拨盘套固在关节轴上；第一轴的中心线、第二轴的中心线与关节轴的中心线平行; 所述的主动滑块镶嵌在第一指段中。本专利技术所述的曲柄滑块式欠驱动机器人单关节手指装置，其特征在于所述欠驱动关节 的各部分的结构参数符合以下关系设连杆长度为丄，关节轴的中心线到第二轴的中心线的距离为7 ，则:丄:i 二2.5 3.5:l。本专利技术所述的曲柄滑块式欠驱动机器人单关节手指装置，其特征在于所述的关节轴由左关节半轴和右关节半轴组成，所述的左关节半轴和右关节半轴共轴套设在第一指段中。 本专利技术还提供了一种采用所述曲柄滑块式欠驱动机器人单关节手指装置的曲柄滑块式欠驱动机器人多关节手指装置，其特征在于包括n个指段和n-l个所述的欠驱动关节，其中n 为大于2的整数。本专利技术与现有技术相比，具有以下优点和突出性效果本专利技术装置采用曲柄滑块机构实现了第二指段转动功能，经过合理的尺寸设计，主动滑块很短的运动距离可带来第二指段大角度的转动；本专利技术装置能够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， 降低了控制系统要求；该装置仅采用一个连杆传动，传动件少，传动链短，结构简单可靠， 体积小，加工成本低，易于维护，外形与人手手指相似。该装置可以作为拟人机器人手的一 个手指或手指的一部分，也可以串联起来构成高形状自适应和高欠驱动的手指，还可以用多 个这样的高欠驱动手指组合构成高欠驱动的拟人机器人手，用以达到拟人机器人手高关节自 由度、高自适应性的优良效果。 附图说明图1是本专利技术提供的曲柄滑块式欠驱动机器人单关节手指装置的一种实施例的正视图。 图2是图1的左视图。图3是图1的右剖视图，即图4的B-B剖视图。 图4是图1的剖视图，即图3的A-A剖视图。 图5是左支承板外观图。 图6是主动滑块外观图。 图7是拨盘及关节轴外观图。图8是图1的右剖视图(此时主动滑块处于行程的中间位置，第二指段已转动一个角度)。 图9是图1的右剖视图(此时主动滑块运动到接近其行程极限位置，第二指段己转动一 个较大角度)。图10、 11、 12、 13是第一指段固定于手掌上的本实施例手指抓握物体的示意图。 图14、 15、 16、 17是第一指段与主动关节连接后的本实施例手指抓握物体的示意图。 图18是应用了图1所示实施例的曲柄滑块式欠驱动机器人多关节手指装置实施例(釆 用了两个欠驱动关节)的正视图。图19是图18的双关节手指的左视图。图20是图18实施例的双关节手指在两个欠驱动关节转动下抓握大尺寸物体的示意图， 其根部指段与主动关节相连接。图21是应用了三个图18所示双关节手指实施例的三手指抓握物体示意图。 图22是图21的左视图。ll.支座， 13.右支承板， 3.欠驱动关节， 42.主动滑块上的凹槽，7. 关节轴，8. 弹簧， 93.中间指段。12.左支承板， 14.背面板，4. 主动滑块，5. 连杆，71.左关节半轴， 91.第一轴，在图1 至图22中1. 第一指段，121.第一指段上的凸块，2. 第二指段， 41.盖板， 6.拨盘，72.右关节半轴， 92.第二轴，具体实施方式下面结合附图及实施例进一歩详细说明本专利技术的具体结构、工作原理及工作过程。本专利技术设计的一种曲柄滑块式欠驱动机器人单关节手指装置的实施例，外观如图1、 2所 示，剖视图如图3、 4所示，部分零件如图5、 6、 7所示，动作原理如图8、 9、 10、 11、 12、 13、 14、 15、 16、 17所示。本实施例包括第一指段l、第二指段2和设置在两者之间的欠驱 动关节3，所述的欠驱动关节包括主动滑块4、关节轴7和弹簧8;所述的关节轴7套设在第 一指段1中，所述的第二指段2套固在关节轴7上，所述的弹簧8设置在第一指段1中，弹 簧8的两端分别连接第一指段1和主动滑块4;其特征在于所述的欠驱动关节3还包括第 一轴91、连杆5、第二轴92和拨盘6;所述的连杆5的一端与主动滑块4通过第一轴91铰 接，另一端与拨盘6通过第二轴82铰接；拨盘6套固在关节轴4上；第一轴91的中心线、 第二轴92的中心线与关节轴7的中心线平行；所述的主动滑块本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种曲柄滑块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），所述的欠驱动关节包括主动滑块（４）、关节轴（７）和弹簧（８）；所述的关节轴套设在第一指段中，所述的第二指段套固在关节轴上，所述的弹簧设置在第一指段中，弹簧的两端分别连接第一指段和主动滑块；其特征在于：所述的欠驱动关节还包括第一轴（９１）、连杆（５）、第二轴（９２）和拨盘（６）；所述的连杆的一端与主动滑块通过第一轴铰接，另一端与拨盘通过第二轴铰接；拨盘套固在关节轴上；第一轴的中心线、第二轴的中心线与关节轴的中心线平行；所述的主动滑块镶嵌在第一指段中。

【技术特征摘要】

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