專利名稱：具有形狀自適應(yīng)的欠驅(qū)動(dòng)機(jī)械手指裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于擬人機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種具有形狀自適應(yīng)的欠驅(qū)動(dòng)機(jī)械手指裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
已有的一種自適應(yīng)欠驅(qū)動(dòng)機(jī)械手指裝置，如美國(guó)發(fā)明專利US5762390，包括第一指節(jié)、第二指節(jié)、第三指節(jié)、電機(jī)、帶輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、絲杠傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、底座、連桿機(jī)構(gòu)、彈簧。第一指節(jié)、第二指節(jié)、第三指節(jié)與底座串連絞接在一起，并且兩兩之間設(shè)有彈簧和連桿相連，形成3個(gè)四連桿機(jī)構(gòu)，電機(jī)、帶輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、絲杠傳動(dòng)機(jī)構(gòu)相串連設(shè)置在底座里。該裝置由自身攜帶的電機(jī)驅(qū)動(dòng)，由帶輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、絲杠傳動(dòng)機(jī)構(gòu)將電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)。其工作原理為電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)帶輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和絲杠傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)，推動(dòng)第一個(gè)四連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，從而推動(dòng)第一、二、三指節(jié)同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)?shù)谝恢腹?jié)接觸到物體時(shí)，第一指節(jié)不再轉(zhuǎn)動(dòng)，電機(jī)繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，推動(dòng)第一、二2個(gè)四連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，從而推動(dòng)第二、三指節(jié)繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)?shù)诙腹?jié)也接觸到物體，第二指節(jié)不再轉(zhuǎn)動(dòng)，電機(jī)繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，推動(dòng)第一、二、三3個(gè)四連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，從而推動(dòng)第三指節(jié)繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，直到第三指節(jié)也接觸物體為止。
該裝置的不足之處為該裝置的電機(jī)、帶輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、絲杠傳動(dòng)機(jī)構(gòu)不僅裝置復(fù)雜，而且較重、體積較大，不能安裝于手指指節(jié)中，只能安裝在手掌底座里，造成手掌底座體積很大；實(shí)現(xiàn)手指指節(jié)依次轉(zhuǎn)動(dòng)的多個(gè)四連桿機(jī)構(gòu)裝置復(fù)雜、制造成本高；不適合安裝在擬人機(jī)器人上使用。
已有的一種自適應(yīng)欠驅(qū)動(dòng)機(jī)械手指裝置，如中國(guó)發(fā)明專利CN1365875A，包括第一指節(jié)、主動(dòng)板、第二指節(jié)、欠驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)。外力使主動(dòng)板繞欠驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，由多級(jí)齒輪增速機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)第二指節(jié)大幅度轉(zhuǎn)動(dòng)后扣緊物體。
該裝置的不足之處為該裝置采用多級(jí)齒輪傳動(dòng)，在關(guān)節(jié)處為一個(gè)齒輪箱，體積較大；其主動(dòng)板作轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)，致使其遠(yuǎn)離關(guān)節(jié)的一端距離第一指節(jié)表面過(guò)遠(yuǎn)，造成手指一端比另一端粗許多，與人手差別較大；該裝置雖然模仿拇指是基本可行的，但不適合模仿除拇指外的其他手指，而且，若將多個(gè)該裝置連接起來(lái)構(gòu)成食指、中指、無(wú)名指和小指，外觀將與人手差別過(guò)大。
本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種具有形狀自適應(yīng)的欠驅(qū)動(dòng)機(jī)械手指裝置，主要包括第一指節(jié)、第二指節(jié)和套設(shè)在兩者之間的欠驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)，其特征在于所說(shuō)的欠驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)包括主動(dòng)滑塊、關(guān)節(jié)齒輪軸、齒條、彈簧，所說(shuō)的關(guān)節(jié)齒輪軸設(shè)置在第一指節(jié)和第二指節(jié)之間并與第二指節(jié)固接，所說(shuō)的主動(dòng)滑塊鑲嵌在第一指節(jié)中，所說(shuō)的齒條固接在主動(dòng)滑塊上并與關(guān)節(jié)齒輪軸上的齒輪嚙合，所說(shuō)的彈簧設(shè)置在第一指節(jié)與主動(dòng)滑塊之間。
所說(shuō)的第一指節(jié)包括第一指節(jié)骨架、右軸承板和背面板，三者固接在一起。
所說(shuō)的主動(dòng)滑塊包括滑塊體、固接在滑塊體表面上的滑塊表面罩以及固接在滑塊表面罩上的滑塊表面板，所說(shuō)的滑塊表面板采用工業(yè)橡皮材料，這樣在抓取物體時(shí)，手指表面與物體之間將形成軟指面接觸，一方面增加了手指對(duì)物體的約束程度，另一方面也可以增加摩擦力，從而增加抓取物體的穩(wěn)定性。
第一指節(jié)、第二指節(jié)和滑塊體、滑塊表面罩均采用尼龍610。較大程度的減輕了重量，同時(shí)由于尼龍610具有一定的潤(rùn)滑作用，省去了關(guān)節(jié)齒輪軸與第一指節(jié)之間的滑動(dòng)軸承。
本發(fā)明還提供了一種高欠驅(qū)動(dòng)機(jī)械手指裝置，其特征在于該裝置包括多個(gè)指節(jié)和多個(gè)欠驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)。如可以將多個(gè)自適應(yīng)欠驅(qū)動(dòng)手指裝置串聯(lián)起來(lái)構(gòu)成高形狀適應(yīng)性、高欠驅(qū)動(dòng)的手指裝置，也可以將多個(gè)這樣的高欠驅(qū)動(dòng)手指裝置組合搭配起來(lái)形成高欠驅(qū)動(dòng)的機(jī)器人手。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)及突出性效果該裝置自身不帶驅(qū)動(dòng)器，間接利用手部其他手指、其他關(guān)節(jié)的主動(dòng)驅(qū)動(dòng)力(力矩)作為驅(qū)動(dòng)源，并利用齒輪齒條傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)手指指節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)，對(duì)所抓物體形狀、大小具有很強(qiáng)的自適應(yīng)，降低了抓取物體時(shí)需要的控制精度，降低了裝置對(duì)控制系統(tǒng)的要求。該裝置外形與人手的手指相似，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠，體積小、重量輕，可以作為機(jī)器人擬人手的一個(gè)手指或手指的一部分，也可以串聯(lián)起來(lái)構(gòu)成高形狀適應(yīng)性和高欠驅(qū)動(dòng)的手指，還可以用多個(gè)這樣的高欠驅(qū)動(dòng)手指組合構(gòu)成高欠驅(qū)動(dòng)的機(jī)器人擬人手，用以實(shí)現(xiàn)機(jī)器人擬人手以較少驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)較多的手指關(guān)節(jié)自由度，并具有抓取不同形狀、大小物體的很強(qiáng)的自適應(yīng)性。
圖2是本實(shí)施例的正面外觀圖。
圖3是本實(shí)施例的側(cè)面剖視圖(為圖4中的D-D剖視圖)。
圖4是本實(shí)施例的正面剖視圖(為圖3中的A-A剖視圖)。
圖5、6、7、8是固定于手掌的本實(shí)施例手指抓握物體示意圖。
圖9是固定于手掌的本實(shí)施例手指用第二指節(jié)接觸小尺寸物體示意圖。


圖10、11、12、13是第一指節(jié)與主動(dòng)關(guān)節(jié)連接后的本實(shí)施例手指抓握物體示意圖。
圖14是第一指節(jié)與主動(dòng)關(guān)節(jié)連接后的本實(shí)施例手指用第二指節(jié)接觸小尺寸物體示意圖。
圖15是應(yīng)用了本實(shí)施例的欠驅(qū)動(dòng)雙關(guān)節(jié)手指的側(cè)面示意圖。
圖16是應(yīng)用了本實(shí)施例的欠驅(qū)動(dòng)雙關(guān)節(jié)手指的正面示意圖。
圖17是應(yīng)用了本實(shí)施例的欠驅(qū)動(dòng)雙關(guān)節(jié)手指在兩個(gè)欠驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)下抓握大尺寸物體的示意圖，其根部指節(jié)與主動(dòng)關(guān)節(jié)連接。
圖18是應(yīng)用了本實(shí)施例的欠驅(qū)動(dòng)雙關(guān)節(jié)手指在只轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)欠驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)下抓握中等尺寸物體的示意圖，其根部指節(jié)與主動(dòng)關(guān)節(jié)連接。
圖19是應(yīng)用了本實(shí)施例的欠驅(qū)動(dòng)雙關(guān)節(jié)手指用末端指節(jié)接觸小尺寸物體的示意圖，其根部指節(jié)與主動(dòng)關(guān)節(jié)連接。
圖20、21分別是3個(gè)應(yīng)用了本實(shí)施例的欠驅(qū)動(dòng)雙關(guān)節(jié)手指聯(lián)合抓握大尺寸物體的兩個(gè)方向的示意圖，它們的根部指節(jié)均與主動(dòng)關(guān)節(jié)連接。
圖22是應(yīng)用了本實(shí)施例的機(jī)器人擬人多指手的側(cè)面外觀圖，此時(shí)拇指已轉(zhuǎn)動(dòng)到手掌的正對(duì)面。
圖23是應(yīng)用了本實(shí)施例的機(jī)器人擬人多指手的正面外觀圖，此時(shí)拇指已轉(zhuǎn)動(dòng)到手掌的側(cè)面。
圖24是應(yīng)用了本實(shí)施例的機(jī)器人擬人多指手的俯視外觀圖，此時(shí)拇指已轉(zhuǎn)動(dòng)到手掌的側(cè)面，雙點(diǎn)畫(huà)線為轉(zhuǎn)動(dòng)到手掌正面的情況。
圖25是應(yīng)用了本實(shí)施例的機(jī)器人擬人多指手抓握物體的示意圖。
在圖1至圖25中1是第一指節(jié)， 2是第二指節(jié)， 3是欠驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)，4是主動(dòng)滑塊， 5是第一指節(jié)骨架， 6是右軸承板，7是背面板， 8是壓簧， 9是滑塊體，10是滑塊表面罩，11是滑塊表面板，12是齒條，13是關(guān)節(jié)齒輪軸，14是圓錐銷，15是根部指節(jié)，16是中部指節(jié)， 17是末端指節(jié)， 18是根部主動(dòng)滑塊，19是中部主動(dòng)滑塊， 20是中部欠驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)，21是末端欠驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)，22是手掌， 23是拇指， 24是食指，25是中指， 26是無(wú)名指，27是小指，28是拇指根部關(guān)節(jié)， 29是拇指末端欠驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)，30是食指根部關(guān)節(jié)， 31是食指中部欠驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)，32是食指末端欠驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)，33是中指根部關(guān)節(jié)，
34是中指中部欠驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)，35是中指末端欠驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)，36是無(wú)名指根部關(guān)節(jié)，37是無(wú)名指中部欠驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)，38是無(wú)名指末端欠驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)， 39是小指根部關(guān)節(jié)，40是小指中部欠驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)，41是小指末端欠驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)。
本發(fā)明設(shè)計(jì)的一種具有形狀白適應(yīng)的欠驅(qū)動(dòng)機(jī)械手指裝置實(shí)施例如圖1、2、3、4所示，主要包括第一指節(jié)1、第二指節(jié)2和套設(shè)在兩者之間的欠驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)3；所說(shuō)的欠驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)3包括主動(dòng)滑塊4、關(guān)節(jié)齒輪軸13、齒條12、彈簧8；所說(shuō)的關(guān)節(jié)齒輪軸設(shè)置在第一指節(jié)1和第二指節(jié)2之間并與第二指節(jié)固接，所說(shuō)的主動(dòng)滑塊4鑲嵌在第一指節(jié)1中，所說(shuō)的齒條12固接在主動(dòng)滑塊4上并與關(guān)節(jié)齒輪軸13上的齒輪嚙合，所說(shuō)的彈簧8設(shè)置在第一指節(jié)1與主動(dòng)滑塊4之間，在沒(méi)有外力的情況下，主動(dòng)滑塊4在彈簧8作用下始終靠外。
所說(shuō)的第一指節(jié)1包括第一指節(jié)骨架5、右軸承板6和背面板7，三者固接在一起。
所說(shuō)的主動(dòng)滑塊4包括滑塊體9、固接在滑塊體表面上的滑塊表面罩10以及固接在滑塊表面罩上的滑塊表面板11。
所說(shuō)的滑塊表面板11采用工業(yè)橡皮材料，這樣在抓取物體時(shí)，手指表面與物體之間將形成軟指而接觸，一方面增加了手指對(duì)物體的約束程度，另一方面也可以增加摩擦力，從而增加抓取物體的穩(wěn)定性。
第一指節(jié)1、第二指節(jié)2和滑塊體9、滑塊表面罩10均采用尼龍610。較大程度的減輕了重量，同時(shí)由于尼龍610具有一定的潤(rùn)滑作用，省去了關(guān)節(jié)齒輪軸13與第一指節(jié)1之間的滑動(dòng)軸承。
滑塊表面板11采用有適當(dāng)彈性的工業(yè)橡皮材料。這樣在抓取物體時(shí)，手指表面與物體之間將形成軟指面接觸，一方面增加了手指對(duì)物體的約束程度，另一方面也可以增加摩擦力，從而增加抓取物體的穩(wěn)定性。
本實(shí)施例的工作原理，敘述如下(1)如果將本實(shí)施例的第一指節(jié)1固定于機(jī)器人擬人手的手掌上，本實(shí)施例的工作原理，如圖5、6、7、8所示，敘述如下當(dāng)機(jī)器人擬人手抓取物體時(shí)，其他手指轉(zhuǎn)動(dòng)后壓迫物體，物體擠壓主動(dòng)滑塊4，主動(dòng)滑塊4沿垂直手指表面向第一指節(jié)1里平移d，其上固接的齒條12帶動(dòng)關(guān)節(jié)齒輪軸13以較大的幅度轉(zhuǎn)動(dòng)，與關(guān)節(jié)齒輪軸固接的第二指節(jié)2也相應(yīng)大角度轉(zhuǎn)動(dòng)α，直到第二指節(jié)接觸物體為止，因而該機(jī)器人擬人手將具有對(duì)物體大小、形狀的自動(dòng)適應(yīng)性。由于關(guān)節(jié)齒輪軸13上的齒輪設(shè)計(jì)為較小的分度圓直徑，使得較小的主動(dòng)滑塊4的位移將帶來(lái)較大的第二指節(jié)2的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，使得第二指節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)仿佛有電機(jī)等驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)一般，能夠快速扣住物體，實(shí)現(xiàn)了手指自身不用驅(qū)動(dòng)器，卻可以有多個(gè)關(guān)節(jié)自由度的目的；當(dāng)機(jī)器人擬人手放開(kāi)物體時(shí)，其他手指在電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)下離開(kāi)物體，物體也就不再壓迫主動(dòng)滑塊4，第一指節(jié)1和主動(dòng)滑塊4之間的彈簧將主動(dòng)滑塊彈回到最初的遠(yuǎn)離第一指節(jié)的位置，同時(shí)，通過(guò)主動(dòng)滑塊4上的齒條12與關(guān)節(jié)齒輪軸13上齒輪的嚙合傳動(dòng)，帶動(dòng)第一指節(jié)2也恢復(fù)到最初手指伸直的位置。
如果抓取的物體直徑較小，不適合接觸到主動(dòng)滑塊4，則可以采用其他手指的末端指節(jié)與本實(shí)施例的的第二指節(jié)2接觸的方式抓取，此時(shí)，關(guān)節(jié)齒輪軸13不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，也同樣能夠很好的抓取物體。如圖9所示。
(2)如果將本實(shí)施例的第一指節(jié)1根部套接在一個(gè)由驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)的主動(dòng)關(guān)節(jié)上，本實(shí)施例的工作原理，如圖10、11、12、13所示，敘述如下當(dāng)機(jī)器人擬人手抓取物體時(shí)，第一指節(jié)1所套在的主動(dòng)關(guān)節(jié)在驅(qū)動(dòng)力矩m作用下轉(zhuǎn)動(dòng)，使得整個(gè)欠驅(qū)動(dòng)手指繞根部的這個(gè)主動(dòng)關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)，直到主動(dòng)滑塊4接觸物體，由于物體在其他手指的作用下不能離開(kāi)，所以，當(dāng)主動(dòng)關(guān)節(jié)繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，主動(dòng)滑塊4在物體的阻擋下沿垂直手指表面向第一指節(jié)1里平移，其后抓取過(guò)程與(1)類似。
如果抓取的物體直徑較小，不適合接觸到主動(dòng)滑塊4，則可以采用其他手指的末端指節(jié)與本實(shí)施例的的第二指節(jié)2接觸的方式抓取，此時(shí)，關(guān)節(jié)齒輪軸13不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，也同樣能夠很好的抓取物體。如圖14所示。
應(yīng)用本實(shí)施例的欠驅(qū)動(dòng)雙關(guān)節(jié)手指如圖15、16所示。
應(yīng)用本實(shí)施例的欠驅(qū)動(dòng)雙關(guān)節(jié)手指包括根部指節(jié)15，中部指節(jié)16，末端指節(jié)17，根部主動(dòng)滑塊18，中部主動(dòng)滑塊19，中部欠驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)20，末端欠驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)21。
應(yīng)用本實(shí)施例的欠驅(qū)動(dòng)雙關(guān)節(jié)手指用兩個(gè)欠驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)抓取物體的原理如圖17所示。當(dāng)機(jī)器人擬人手抓取物體時(shí)，物體在其他手指的作用下壓迫根部主動(dòng)滑塊18，(如果此欠驅(qū)動(dòng)雙關(guān)節(jié)手指的根部指節(jié)套設(shè)在一個(gè)主動(dòng)關(guān)節(jié)上，則此欠驅(qū)動(dòng)雙關(guān)節(jié)手指在根部主動(dòng)關(guān)節(jié)的主動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)下，壓迫物體，物體受到其他手指的阻礙不能離開(kāi)，于是反作用于根部主動(dòng)滑塊18，)此時(shí)根部主動(dòng)滑塊18沿垂直手指表面的向根部指節(jié)15里直線運(yùn)動(dòng)，使得中部指節(jié)16、中部主動(dòng)滑塊19、末端欠驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)21、末端指節(jié)17繞中部欠驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)20快速轉(zhuǎn)動(dòng)，仿佛在中部欠驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)有電機(jī)等驅(qū)動(dòng)器主動(dòng)驅(qū)動(dòng)一般，直到中部主動(dòng)滑塊19接觸物體，中部主動(dòng)滑塊19受到物體阻礙不再運(yùn)動(dòng)，此時(shí)物體繼續(xù)壓迫根部主動(dòng)滑塊18，于是造成中部指節(jié)16、末端欠驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)21、末端指節(jié)17繼續(xù)繞欠驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)20快速轉(zhuǎn)動(dòng)，由于此時(shí)中部指節(jié)16(在轉(zhuǎn)動(dòng))相對(duì)于中部主動(dòng)滑塊19(不動(dòng))運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)末端指節(jié)17繞末端欠驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)21快速轉(zhuǎn)動(dòng)，仿佛在末端欠驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)有電機(jī)等驅(qū)動(dòng)器主動(dòng)驅(qū)動(dòng)一般，直到末端指節(jié)17接觸物體，具有對(duì)不同形狀、尺寸的物體的自動(dòng)適應(yīng)性。放開(kāi)物體時(shí)，過(guò)程相反。
應(yīng)用本實(shí)施例的欠驅(qū)動(dòng)雙關(guān)節(jié)手指用1個(gè)欠驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)和欠驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)不轉(zhuǎn)動(dòng)抓取物體的情況，分別如圖18、19所示。
采用3個(gè)同樣的應(yīng)用本實(shí)施例的欠驅(qū)動(dòng)雙關(guān)節(jié)手指抓取圓柱物體的情況，如圖20、21所示。
應(yīng)用本實(shí)施例的機(jī)器人擬人多指手如圖22、23、24所示。
應(yīng)用本實(shí)施例的機(jī)器人擬人多指手包括手掌22、拇指23、食指24、中指25、無(wú)名指26、小指27、拇指根部關(guān)節(jié)28、拇指末端關(guān)節(jié)29、食指根部關(guān)節(jié)30、食指中部關(guān)節(jié)31、食指末端關(guān)節(jié)32、中指根部關(guān)節(jié)33、中指中部關(guān)節(jié)34、中指末端關(guān)節(jié)35、無(wú)名指根部關(guān)節(jié)36、無(wú)名指中部關(guān)節(jié)37、無(wú)名指末端關(guān)節(jié)38、小指根部關(guān)節(jié)39、小指中部關(guān)節(jié)40、小指末端關(guān)節(jié)41。
其中，拇指23應(yīng)用了單個(gè)本實(shí)施例結(jié)構(gòu)、食指24、中指25、無(wú)名指26、小指27均分別應(yīng)用了兩個(gè)本實(shí)施例結(jié)構(gòu)。各手指的根部關(guān)節(jié)均為由電機(jī)驅(qū)動(dòng)的主動(dòng)關(guān)節(jié)。各手指的中部關(guān)節(jié)和末端關(guān)節(jié)均為不帶驅(qū)動(dòng)器的欠驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)，即應(yīng)用了本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)。
應(yīng)用本實(shí)施例的機(jī)器人擬人多指手抓取大尺寸物體的原理如圖25所示。首先，拇指23在電機(jī)帶動(dòng)下繞根部關(guān)節(jié)28轉(zhuǎn)動(dòng)到手掌22的正對(duì)面，食指24、中指25、無(wú)名指26、小指27在電機(jī)的帶動(dòng)下分別繞各自的根部關(guān)節(jié)30、33、36、39轉(zhuǎn)動(dòng)，直到配合其上的8個(gè)欠驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)31、32、34、35、37、38、40、41與拇指的欠驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)29，將物體緊緊扣住。
權(quán)利要求
1.一種具有形狀自適應(yīng)的欠驅(qū)動(dòng)機(jī)械手指裝置，主要包括第一指節(jié)、第二指節(jié)和套設(shè)在兩者之間的欠驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)，其特征在于所說(shuō)的欠驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)包括主動(dòng)滑塊、關(guān)節(jié)齒輪軸、齒條、彈簧，所說(shuō)的關(guān)節(jié)齒輪軸設(shè)置在第一指節(jié)和第二指節(jié)之間并與第二指節(jié)固接，所說(shuō)的主動(dòng)滑塊鑲嵌在第一指節(jié)中，所說(shuō)的齒條固接在主動(dòng)滑塊上并與關(guān)節(jié)齒輪軸上的齒輪嚙合，所說(shuō)的彈簧設(shè)置在第一指節(jié)與主動(dòng)滑塊之間。
2.如權(quán)利要求1所述的具有形狀自適應(yīng)的欠驅(qū)動(dòng)機(jī)械手指裝置，其特征在于所說(shuō)的第一指節(jié)包括第一指節(jié)骨架、右軸承板和背面板，三者固接在一起。
3.如權(quán)利要求1所述的具有形狀自適應(yīng)的欠驅(qū)動(dòng)機(jī)械手指裝置，其特征在于所說(shuō)的主動(dòng)滑塊包括滑塊體、固接在滑塊體表面上的滑塊表面罩以及固接在滑塊表面罩上的滑塊表面板。
4.如權(quán)利要求1或3所述的具有形狀自適應(yīng)的欠驅(qū)動(dòng)機(jī)械手指裝置，其特征在于所說(shuō)的滑塊表面板采用工業(yè)橡皮材料，第一指節(jié)、第二指節(jié)和滑塊體、滑塊表面罩均采用尼龍610。
5.一種采用如權(quán)利要求1所述裝置的高欠驅(qū)動(dòng)機(jī)械手指裝置，其特征在于該裝置包括多個(gè)指節(jié)和多個(gè)欠驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)。
全文摘要
具有形狀自適應(yīng)的欠驅(qū)動(dòng)機(jī)械手指裝置，屬于擬人機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域。包括第一指節(jié)、欠驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)和第二指節(jié)；欠驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)包括主動(dòng)滑塊、關(guān)節(jié)齒輪軸、齒條、彈簧；關(guān)節(jié)齒輪軸設(shè)置在第一指節(jié)和第二指節(jié)之間并與第二指節(jié)固接；主動(dòng)滑塊鑲嵌在第一指節(jié)中，齒條固接在主動(dòng)滑塊上并與關(guān)節(jié)齒輪軸上的齒輪嚙合；彈簧設(shè)置在第一指節(jié)與主動(dòng)滑塊之間。該裝置可以作為機(jī)器人擬人手的一個(gè)手指或手指的一部分，也可以串聯(lián)起來(lái)構(gòu)成高形狀適應(yīng)性和高欠驅(qū)動(dòng)的手指，用以實(shí)現(xiàn)機(jī)器人擬人手以較少驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)較多的手指關(guān)節(jié)自由度，并具有抓取不同形狀、大小物體的自適應(yīng)性，該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠，體積小、重量輕，僅需較低的控制系統(tǒng)要求。
文檔編號(hào)B25J15/10GK1410233SQ02153489
公開(kāi)日2003年4月16日 申請(qǐng)日期2002年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月29日
發(fā)明者張文增, 陳強(qiáng), 孫振國(guó), 徐濟(jì)民 申請(qǐng)人:清華大學(xué)