双滑块式并联耦合欠驱动机器人手指装置制造方法及图纸

双滑块式并联耦合欠驱动机器人手指装置，属于拟人机器人手技术领域。该装置包括基座、近关节轴、第一指段、远关节轴、第二指段、柔性件、齿轮、齿条和簧件。该装置实现了耦合转动与欠驱动转动紧密结合的传动效果，能耦合拟人化抓取，且具备欠驱动自适应功能。整个手指结构简洁，制造加工成本低；将耦合传动与欠驱动传动有机融合起来，利用滑块活接触方式实现自然解耦，此解耦不消耗电机功率，能量利用率高。该装置外形与人手指相似，可以作为机器人手的一个手指或手指的一部分，也可以用多个手指组合成为机器人手，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。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于拟人机器人手
，特别涉及一种双滑块式并联耦合欠驱动机器 人手指装置的结构设计。
技术介绍
机器人手作为机器人不可或缺的一部分，相对于机器人的其它部分，机器人手具 有关节自由度多、体积小，非常灵巧、控制复杂等特点与难点。机器人手主要用于对物体的 抓持和空间移动以及作手势等其它手部动作。目前现有的灵巧手虽然控制灵活，但是电机 数量多，结构非常复杂，控制难度相当大，制造和维护成本非常高，这些因素阻碍了灵巧手 型机器人手在现实生活中的广泛推广应用。近年来快速发展的耦合抓取型机器人手和欠驱 动抓取型机器人手虽然不具备灵巧手的高灵活度，但是电机数量少，结构简单，控制容易， 大大降低了制造和使用成本，并且能较好抓取常见物体，成为发展和研究的热点。已有的一种双关节并联欠驱动机器人手指装置，如中国专利技术专利CN 101633178A, 包括基座、电机、近关节轴、远关节轴和末端指段，还包括分别实现耦合和欠驱动转动的传 动机构以及多个簧件解耦装置等。当手指碰触物体前实现多关节耦合转动的效果，当手指 碰触物体后采用多关节欠驱动方式抓取物体。该装置的不足之处为该装置由于采用了两 套传动机构分别实现耦合和欠驱动抓取，使得整个手指结构复杂，制造加工成本高；该装置 耦合传动机构和欠驱动传动机构相互影响，虽然采用了三个簧件来解耦，但内耗了电机的 功率；该装置的两套传动机构平行排列，再加上多个簧件在关节轴上安装，致使手指过于粗 大，增加了制造、安装和维护成本和难度。
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，提供一种双滑块式并联耦合欠驱 动机器人手指装置，该装置能实现耦合转动与欠驱动转动相结合的效果，能耦合拟人化抓 取，且具备欠驱动自适应功能，结构紧凑，制造、维护成本低，外形与人手指相似，适用于拟 人机器人手。本专利技术采用如下技术方案本专利技术所述的一种双滑块式并联耦合欠驱动机器人手指装置，包括基座、近关节 轴、第一指段、远关节轴、第二指段和电机，所述的电机设置在基座中，电机的输出轴与近关 节轴相连；所述的近关节轴套设在所述的基座中，所述的远关节轴套设在第一指段中，所述 的第二指段套固在所述的远关节轴上；其特征在于该双滑块式并联耦合欠驱动机器人手 指装置还包括第四传动轮、第一滑块、第二滑块、第一齿轮、齿条、第一簧件、第二簧件和柔 性件；所述的第一指段套固在近关节轴上；所述的第四传动轮套设在近关节轴上，第四传 动轮与基座固接；所述的柔性件一端与基座固接，另一端从第一指段下部穿过与第一指段 中部或上部固接；所述的第一滑块镶嵌在第一指段的第一槽中，且与所述的柔性件接触，抓 取物体时沿垂直于柔性件方向滑动；第二滑块镶嵌在第一指段的第滑槽中，所述的齿条与第二滑块固接，所述的第一齿轮套固在远关节轴上，第一齿轮与齿条啮合；所述的第一槽和 第二槽平行，第一滑块与第二滑块活接触；所述的第一簧件设置在第一指段中并且第一簧 件的两端分别与第一指段和第一滑块相连接；所述的第二簧件设置在第一指段和第二指段 之间并且第二簧件的两端分别与第一指段和第二指段相连接，或者所述的第二簧件设置在 第一指段中并且第二簧件的两端分别与第二滑块和第一指段相连接。本专利技术所述的一种双滑块式并联耦合欠驱动机器人手指装置，包括基座、近关节 轴、第一指段、远关节轴、第二指段和电机，所述的电机设置在基座中，电机的输出轴与近关 节轴相连；所述的近关节轴套设在所述的基座中，所述的远关节轴套设在第一指段中，所述 的第二指段套固在所述的远关节轴上；其特征在于该双滑块式并联耦合欠驱动机器人手 指装置还包括第四传动轮、第一滑块、第二滑块、第一齿轮、齿条、第一簧件、第二簧件、第三 簧件和柔性件；所述的第一指段套接在近关节轴上；所述的第三簧件的两端分别连接第一 指段和近关节轴；所述的第四传动轮套设在近关节轴上，第四传动轮与基座固接；所述的 柔性件一端与基座固接，另一端从第一指段下部穿过与第一指段中部或上部固接；所述的 第一滑块镶嵌在第一指段的第一槽中，且与所述的柔性件接触，抓取物体时沿垂直于柔性 件方向滑动；第二滑块镶嵌在第一指段的第二槽中，所述的齿条与第二滑块固接，所述的第 一齿轮套固在远关节轴上，第一齿轮与齿条啮合；所述的第一槽和第二槽平行，第一滑块与 第二滑块活接触；所述的第一簧件设置在第一指段中并且第一簧件的两端分别与第一指段 和第一滑块相连接；所述的第二簧件设置在第一指段和第二指段之间并且第二簧件的两端 分别与第一指段和第二指段相连接，或者所述的第二簧件设置在第一指段中并且第二簧件 的两端分别与第二滑块和第一指段相连接。本专利技术所述的双滑块式并联耦合欠驱动机器人手指装置，其特征在于在所述的 第一滑块上设有与柔性件平行的第一滑槽或通孔，所述的柔性件穿过第一滑块上的通孔或 槽与第一滑块相接触；本专利技术所述的双滑块式并联耦合欠驱动机器人手指装置，其特征在于所述的柔 性件采用平带、齿形带、腱绳或链条，所述的第四传动轮采用带轮、齿轮、绳轮或链轮。柔性 件和第四传动轮形成传动关系。本专利技术所述的双滑块式并联耦合欠驱动机器人手指装置，其特征在于所述的第 一滑块与第二滑块的活接触方式采用第一滑块与第二滑块单面接触，所述的第一滑块推动 第二滑块向手指内滑移。本专利技术所述的双滑块式并联耦合欠驱动机器人手指装置，其特征在于所述的第 一滑块与第二滑块的活接触方式采用绳连接，所述的第一滑块拉动第二滑块向手指里滑 移。本专利技术所述的双滑块式并联耦合欠驱动机器人手指装置，其特征在于所述的第 一簧件采用拉簧、压簧或弹性绳；第二簧件采用压簧、扭簧、拉簧或弹性绳。本专利技术所述的双滑块式并联耦合欠驱动机器人手指装置，其特征在于还包括传 动机构；所述的传动机构包括减速器、第二齿轮和第三齿轮；所述的电机的输出轴与减速 器的输入轴相连，所述的第二齿轮套固在减速器的输出轴上，所述的第三齿轮套固在近关 节轴上，所述的第二齿轮与第三齿轮啮合。本专利技术所述的双滑块式并联耦合欠驱动机器人手指装置，其特征在于所述的第二滑块表面覆盖有第二滑块表面板。本专利技术所述的双滑块式并联耦合欠驱动机器人手指装置，其特征在于所述的近 关节轴与基座之间设置有轴承，所述的近关节轴与第四传动轮之间设置有轴承。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利用柔性件、齿轮、齿条和簧件综合实现了耦合转动与欠驱动转动紧 密结合的传动效果，不仅能够耦合转动更拟人化地抓取物体，而且具备欠驱动功能，自适应 抓取不同形状、大小的物体；该装置结构简洁紧凑，安装容易，制造加工成本低；该装置耦 合传动机构和欠驱动传动机构有机融合，不相互影响，利用滑块活接触的多种方式实现了 自然解耦，此解耦不消耗电机功率，能量利用率高；外形与人手手指相似，可以作为拟人机 器人手的一个手指或手指的一部分，也可以用多个这样的基于柔性件的并联耦合欠驱动手 指组合成为机器人手，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双滑块式并联耦合欠驱动机器人手指装置的一种实施例的 侧剖视图。图2是图所示实施例的正剖视图(也是图的左侧剖视图)。图3是本专利技术又一种实施例(第一滑块和第二滑块之间的活接触采用绳连接的实 施例)的侧剖视图。图4是本专利技术又一种实施例(具有变抓本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双滑块式并联耦合欠驱动机器人手指装置，包括基座（１）、近关节轴（３）、第一指段（４）、远关节轴（５）、第二指段（６）和电机（２），所述的电机（２）设置在基座（１）中，电机（２）的输出轴与近关节轴（３）相连；所述的近关节轴（３）套设在所述的基座（１）中，所述的远关节轴（５）套设在第一指段（４）中，所述的第二指段（６）套固在所述的远关节轴（５）上；其特征在于：该双滑块式并联耦合欠驱动机器人手指装置还包括第四传动轮（７８）、第一滑块（７３）、第二滑块（７４）、第一齿轮（７１）、齿条（７２）、第一簧件（８１）、第二簧件（８２）和柔性件（９６）；所述的第一指段（４）套固在近关节轴（３）上；所述的第四传动轮（７８）套设在近关节轴（３）上，第四传动轮（７８）与基座（１）固接；所述的柔性件（９６）一端与基座（１）固接，另一端从第一指段（４）下部穿过与第一指段（４）中部或上部固接；所述的第一滑块（７３）镶嵌在第一指段（４）的第一槽中，且与所述的柔性件（９６）接触，抓取物体时沿垂直于柔性件（９６）方向滑动；第二滑块（７４）镶嵌在第一指段（４）的第滑槽中，所述的齿条（７２）与第二滑块（７４）固接，所述的第一齿轮（７１）套固在远关节轴（５）上，第一齿轮（７１）与齿条（７２）啮合；所述的第一槽和第二槽平行，第一滑块（７３）与第二滑块（７４）活接触；所述的第一簧件（８１）设置在第一指段（４）中并且第一簧件（８１）的两端分别与第一指段（４）和第一滑块（７３）相连接；所述的第二簧件（８２）设置在第一指段（４）和第二指段（６）之间并且第二簧件（８２）的两端分别与第一指段（４）和第二指段（６）相连接，或者所述的第二簧件（８２）设置在第一指段（４）中并且第二簧件（８２）的两端分别与第二滑块（７４）和第一指段（４）相连接。...

【技术特征摘要】

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