專利名稱：齒條式并聯(lián)耦合欠驅(qū)動機(jī)器人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)器人手技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種齒條式并聯(lián)耦合欠驅(qū)動機(jī)器人手指裝 置的結(jié)構(gòu)設(shè)計。
背景技術(shù)：
在日常生活和生產(chǎn)中，手部對于人類來說是一個極其重要的組成部分。與人類似，機(jī)器 人手部對于機(jī)器人整體結(jié)構(gòu)來說也是極其重要的。隨著科技的發(fā)展，各種各樣的機(jī)器人巳經(jīng) 逐漸進(jìn)入人了人類的生產(chǎn)和生活當(dāng)中，給人類帶來了極大的便利，大大提高了社會生產(chǎn)能力。 實(shí)際上，多數(shù)的機(jī)器人都是通過其手部來抓取工件，從而開展工作。因此可以說機(jī)器人手部 對于機(jī)器人來說是必不可少的。目前機(jī)器人手的設(shè)計得到了科學(xué)界的廣泛關(guān)注。但由于手部 的關(guān)節(jié)自由度多，體積又小、出力要求大和控制復(fù)雜等特點(diǎn)，又給機(jī)器人手設(shè)計制造領(lǐng)域帶 來了許多技術(shù)難題，機(jī)器人手的發(fā)明設(shè)計成為機(jī)器人相關(guān)技術(shù)研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)之一。近些 年來，耦合型機(jī)械手和欠驅(qū)動機(jī)械手成為機(jī)器人手研發(fā)領(lǐng)域的熱點(diǎn)。
首先，來簡單介紹一下機(jī)械手"耦合"抓取模式。人手在抓取物體時一般情況下是同時 彎曲多個手指關(guān)節(jié)實(shí)現(xiàn)抓取。舉個例子，當(dāng)人手從側(cè)面橫向抓取一個小直徑豎放的圓柱形物
體時，食指、中指和無名指都會呈現(xiàn)出類似的彎曲特點(diǎn)，每個手指的第一、二、三關(guān)節(jié)均有 一定程度的彎曲轉(zhuǎn)動，而且三個關(guān)節(jié)是同時彎曲的。在這種同時彎曲各關(guān)節(jié)的動作模式中， 如果各關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動角度還成一定比例則稱為"耦合"抓取模式。耦合抓取效果在多數(shù)抓取過程 是很常用的，不少機(jī)械手實(shí)現(xiàn)的就是這種耦合抓取效果。
已有的一種耦合式兩關(guān)節(jié)機(jī)器人手指裝置(中國發(fā)明專利CN101100064A)，主要包括基 座、電機(jī)、第一指段、第二指段和"8"字形鋼絲繩和滑輪式傳動機(jī)構(gòu)。該裝置采用一個電機(jī)、 "8"字形鋼絲繩和滑輪式傳動機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了手指上兩個關(guān)節(jié)的同向1:1角度的耦合運(yùn)動。
已有的一種耦合式多關(guān)節(jié)機(jī)器人手指裝置(日本發(fā)明專利JP2004-130405A)，包括基座、 第一指段、第二指段、第三指段、電機(jī)、第一齒輪傳動機(jī)構(gòu)、第一帶輪傳動機(jī)構(gòu)、第二齒輪 傳動機(jī)構(gòu)和第二帶輪傳動機(jī)構(gòu)等。該裝置采用齒輪和帶輪傳動機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了由一個電機(jī)驅(qū)動多 個關(guān)節(jié)耦合轉(zhuǎn)動的效果。
該類耦合抓取式機(jī)械手指裝置的不足之處為各關(guān)節(jié)以固定角度比例轉(zhuǎn)動，不能有自由 的角度比例轉(zhuǎn)動，在抓取物體時一般以捏持方式，很難以恰好適應(yīng)物體表面大小尺寸的方式 實(shí)現(xiàn)握持抓取方式，完全不具備抓取物體時對不同尺寸物體的自動適應(yīng)性，抓取效果不好。 此外，該類裝置中存在帶式傳動機(jī)構(gòu)，需要對其進(jìn)行預(yù)緊，導(dǎo)致了傳動過程的不精確。
其次，來介紹一下"解耦"欠驅(qū)動抓取模式。由于前面所說的耦合抓取模式存在不能自 動適應(yīng)物體大小和形狀的缺點(diǎn)， 一種具有"解耦"效果的欠驅(qū)動抓取模式被提出來。 一般我 們將"解耦"欠驅(qū)動手指直接簡稱為欠驅(qū)動手指。所謂欠驅(qū)動機(jī)構(gòu)是指驅(qū)動器個數(shù)少于被驅(qū)
3動的關(guān)節(jié)自由度數(shù)目的機(jī)構(gòu)。在欠驅(qū)動機(jī)構(gòu)中，多個關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動角度無固定比例，起初電機(jī) 驅(qū)動整個手指(包括第一指段、第二指段)呈伸直狀態(tài)繞近關(guān)節(jié)軸轉(zhuǎn)動，當(dāng)?shù)谝恢付?最靠 近手指根部的指段)碰觸物體被阻擋不能再轉(zhuǎn)動，電機(jī)的驅(qū)動力會自動轉(zhuǎn)向驅(qū)動下一個關(guān)節(jié) 轉(zhuǎn)動，從而使第二指段再繞遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸轉(zhuǎn)動，實(shí)現(xiàn)了兩個關(guān)節(jié)順序轉(zhuǎn)動。該機(jī)構(gòu)有一個自動適 應(yīng)物體大小的特殊效果，非常有利于穩(wěn)定抓取。
已有的一種欠驅(qū)動兩關(guān)節(jié)機(jī)器人手指裝置(中國發(fā)明專利CN101234489A)，包括基座、 電機(jī)、中部指段、末端指段和平帶輪式傳動機(jī)構(gòu)等。該裝置實(shí)現(xiàn)了雙關(guān)節(jié)欠驅(qū)動手指彎曲抓 取物體的特殊效果，具有自適應(yīng)性。
該類欠驅(qū)動機(jī)械手指裝置的不足之處為手指在未碰觸物體前始終呈現(xiàn)伸直狀態(tài)，動作 和外觀與人手有較大差別，擬人化不夠；抓取方式主要為握持方式，難實(shí)現(xiàn)較好的末端捏持 抓取效果；不能做到?jīng)]有物體抓取時，類似人手的握拳動作；也難以做到末端指段捏持物體 時各關(guān)節(jié)呈自然彎曲狀態(tài)。此外，該類裝置中存在帶式傳動機(jī)構(gòu)，需要對其進(jìn)行預(yù)緊，直接 導(dǎo)致了傳動過程的不精確。
綜合可知，現(xiàn)有的耦合型機(jī)械手指和欠驅(qū)動機(jī)械手指均存在較大的不足。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對已有技術(shù)的不足之處，提供一種齒條式并聯(lián)耦合欠驅(qū)動機(jī)器人手指 裝置，實(shí)現(xiàn)了耦合抓取效果與自適應(yīng)欠驅(qū)動抓取效果兩者有效地融合。該裝置無過渡軸，結(jié) 構(gòu)簡單；傳動件無變形，不用預(yù)緊，傳動過程精確，外形與抓取物體的動作過程與人手指很 相似，適合作為擬人機(jī)器人手的手指。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下
本發(fā)明所述的一種齒條式并聯(lián)耦合欠驅(qū)動機(jī)器人手指裝置，包括基座、電機(jī)、減速器、
近關(guān)節(jié)軸、中部指段、遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸和末端指段；所述的電機(jī)和減速器與基座固接，減速器的輸 出軸與近關(guān)節(jié)軸相連，所述的近關(guān)節(jié)軸套設(shè)在基座中，所述的中部指段套接在近關(guān)節(jié)軸上， 所述的遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸套設(shè)在中部指段中，所述的末端指段套固在遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸上，遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸和近關(guān)節(jié) 軸平行；
其特征在于
該齒條式并聯(lián)耦合欠驅(qū)動機(jī)器人手指裝置還包括第一齒輪、第二齒輪、第一齒條、第三 齒輪、第四齒輪、第二齒條、第一簧件、第二簧件和第三簧件；
所述的第一齒輪套接在近關(guān)節(jié)軸上，第一齒輪與基座固接；所述的第二齒輪套接在遠(yuǎn)關(guān) 節(jié)軸上，所述的第一齒條兩端分別與第一齒輪和第二齒輪嚙合，令第一齒條與第一齒輪的嚙 合點(diǎn)為A，第一齒條與第二齒輪的嚙合點(diǎn)為B，第一齒輪的中心點(diǎn)為Oi，第二齒輪的中心點(diǎn) 為02，線段ChA、 AB、 B02和02Ch構(gòu)成"8"字形，線段AB和Ch02相交且交點(diǎn)在C^Ch 上，所述的第一齒條鑲嵌在中部指段中；所述的第一齒輪、第二齒輪和第一齒條三者能夠配 合形成傳動關(guān)系；
所述的第三齒輪固接在近關(guān)節(jié)軸上，所述的第四齒輪套接在遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸上，所述的第二齒條的兩端分別與第三齒輪和第四齒輪嚙合，令第二齒條與第三齒輪的嚙合點(diǎn)為M，第二齒條 與第四齒輪的嚙合點(diǎn)為N，第二齒輪的中心點(diǎn)為P，第四齒輪的中心點(diǎn)為Q，線段PM、 MN、 NQ和QP構(gòu)成四邊形，線段MN和PQ不相交,所述的第二齒條鑲嵌在中部指段4中；所述 的第三齒輪、第四齒輪和第二齒條三者之間能夠配合形成傳動關(guān)系；
所述的第一簧件的兩端分別連接近關(guān)節(jié)軸和中部指段；所述的第二簧件的兩端分別連接 遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸和第二齒輪；所述的第三簧件的兩端分連接遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸和第四齒輪。
本發(fā)明所述的齒條式并聯(lián)耦合欠驅(qū)動機(jī)器人手指裝置，其特征在于減速器的輸出軸通 過傳動機(jī)構(gòu)與近關(guān)節(jié)軸相連。
本發(fā)明所述的齒條式并聯(lián)耦合欠驅(qū)動機(jī)器人手指裝置，其特征在于所述的傳動機(jī)構(gòu)包 括第一錐齒輪和第二錐齒輪；減速器的輸出軸與第一錐齒輪固接，第一錐齒輪與第二錐齒輪 相嚙合，第二錐齒輪套固在近關(guān)節(jié)軸上。
本發(fā)明所述的齒條式并聯(lián)耦合欠驅(qū)動機(jī)器人手指裝置，其特征在于所述的第一簧件、 第二簧件和第三簧件采用扭簧、拉簧、壓簧、片簧或彈性繩。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)和突出性效果
該裝置采用電機(jī)、齒輪齒條耦合傳動機(jī)構(gòu)、齒輪齒條欠驅(qū)動傳動機(jī)構(gòu)和多個簧件綜合實(shí)
現(xiàn)了耦合抓取效果與自適應(yīng)欠驅(qū)動抓取效果兩者有效地融合。該裝置無過渡軸，結(jié)構(gòu)簡單；
傳動件無變形，不用預(yù)緊，傳動過程精確，外形與抓取物體的動作過程與人手指很相似，適
合作為擬人機(jī)器人手的手指。


圖1是本發(fā)明提供的齒條式并聯(lián)耦合欠驅(qū)動機(jī)器人手指裝置的實(shí)施例的正面外觀圖。
圖2是本實(shí)施例的側(cè)視圖，也是圖1的左側(cè)視圖。
圖3是本實(shí)施例的D-D剖視圖。
圖4是本實(shí)施例的A-A剖視圖。
圖5是本實(shí)施例的B-B剖視圖。
圖6是本實(shí)施例的C-C剖視圖。
圖7是本實(shí)施例的第一齒條安裝示意圖。
圖8是本實(shí)施例的第二齒條安裝示意圖。
圖9是本實(shí)施例的外觀立體圖。
圖IO是本實(shí)施例所有傳動機(jī)構(gòu)立體圖。
圖11是本實(shí)施例的三維爆炸視圖。
圖12、圖13、圖14、圖15、圖16和圖17是本實(shí)施例抓握物體過程的幾個關(guān)鍵位置側(cè) 面外觀示意圖。
在圖1至圖17中
l一基座， 2—電機(jī)， 3—近關(guān)節(jié)軸，
4—中部指段， 5 —遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸， 6—末端指段，7—-減速器，8 —-物體，
11--第一錐齒輪，12--第二錐齒輪，
21一第一齒輪，22--第一齒條，23--第二齒輪，31.-第三齒輪，32-—第二齒條，33.一第四齒輪，
41一第一簧件，42--第二簧件，43.-第三簧件，51.一第一凸臺，52-一第二凸臺，53.一第三凸臺，
54—第四凸臺，55-一第五凸臺。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖及實(shí)施例進(jìn)一步詳細(xì)介紹本發(fā)明的具體結(jié)構(gòu)、工作原理的內(nèi)容。
本發(fā)明設(shè)計的齒條式并聯(lián)耦合欠驅(qū)動機(jī)器人手指裝置的一種實(shí)施例，如圖l、圖2、圖3、 圖4、圖5和圖6所示，包括基座l、電機(jī)2、減速器7、近關(guān)節(jié)軸3、中部指段4、遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸 5和末端指段6;所述的電機(jī)2和減速器7與基座1固接，減速器7的輸出軸與近關(guān)節(jié)軸3相 連，所述的近關(guān)節(jié)軸3套設(shè)在基座1中，所述的中部指段4套接在近關(guān)節(jié)軸3上，所述的遠(yuǎn) 關(guān)節(jié)軸5套設(shè)在中部指段4中，所述的末端指段6套固在遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸5上，遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸5和近關(guān) 節(jié)軸3平行；
該齒條式并聯(lián)耦合欠驅(qū)動機(jī)器人手指裝置還包括第一齒輪21 、第二齒輪23、第一齒條22、 第三齒輪31、第四齒輪33、第二齒條32、第一簧件41、第二簧件42和第三簧件43;
所述的第一齒輪21套接在近關(guān)節(jié)軸3上，第一齒輪21與基座1固接；所述的第二齒輪 23套接在遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸5上，所述的第一齒條22兩端分別與第一齒輪21和第二齒輪23嚙合， 令第一齒條22與第一齒輪21的嚙合點(diǎn)為A，第一齒條22與第二齒輪23的嚙合點(diǎn)為B，第 一齒輪21的中心點(diǎn)為O,，第二齒輪23的中心點(diǎn)為02，線段O,A、 AB、 BCh和C^Oi構(gòu)成 "8"字形，線段AB和0,02相交且交點(diǎn)在Oi02上，所述的第一齒條(22)鑲嵌在中部指段 4中；所述的第一齒輪21、第二齒輪23和第一齒條22三者能夠配合形成傳動關(guān)系；
所述的第三齒輪31固接在近關(guān)節(jié)軸3上，所述的第四齒輪33套接在遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸5上，所 述的第二齒條32的兩端分別與第三齒輪31和第四齒輪33嚙合，令第二齒條32與第三齒輪 31的嚙合點(diǎn)為M，第二齒條32與第四齒輪33的嚙合點(diǎn)為N，第三齒輪31的中心點(diǎn)為P， 第四齒輪33的中心點(diǎn)為Q，線段PM、 MN、 NQ和QP構(gòu)成四邊形，線段MN和PQ不相交， 所述的第二齒條32鑲嵌在中部指段4中；所述的第三齒輪31、第四齒輪33和第二齒條32 三者之間能夠配合形成傳動關(guān)系；
所述的第一簧件41的兩端分別連接近關(guān)節(jié)軸3和中部指段4;所述的第二簧件42的兩端 分別連接遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸5和第二齒輪23;所述的第三簧件43的兩端分連接遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸5和第四齒 輪33。
本實(shí)施例還包括傳動機(jī)構(gòu)，所述的減速器的輸出軸通過傳動機(jī)構(gòu)與近關(guān)節(jié)軸3相連。 在本實(shí)施例中，所述的傳動機(jī)構(gòu)包括第一錐齒輪11和第二錐齒輪12;減速器7的輸出軸 與第一錐齒輪11固接，第一錐齒輪11與第二錐齒輪12相嚙合，第二錐齒輪12套固在近關(guān)節(jié)軸3上。
本發(fā)明所述的齒條式并聯(lián)耦合欠驅(qū)動機(jī)器人手指裝置，其特征在于所述的第一簧件 (41)、第二簧件(42)和第三簧件(43)采用扭簧、拉簧、壓簧、片簧或彈性繩。本實(shí)施例 中，所述的第一簧件41、第二簧件42和第三簧件43采用扭簧。
本實(shí)施例中，第一凸臺51鑲嵌固定在基座1和第一齒輪上；第二凸臺52鑲嵌固定在中 部指段中，用于第一齒條22和第二齒條33的定位；第三凸臺53連接第一簧件21—端并鑲 嵌固定在中部指段4上；第四凸臺54連接第二簧件42—端并鑲嵌固定在第二齒輪23上；第 五凸臺55連接第三簧件43 —端并鑲嵌固定在第四齒輪33上。
本實(shí)施例的工作原理，如圖12、圖13、圖14、圖15、圖16和圖17所示，敘述如下-
該裝置的初始位置如圖12所示,此時中部指段4和末端指段6與基座1呈手指伸直的狀態(tài)。 當(dāng)使用本實(shí)施例的機(jī)器人手指抓取物體8時，電機(jī)2的輸出軸轉(zhuǎn)動，通過第一錐齒輪ll帶動 固接有第二錐齒輪12的近關(guān)節(jié)軸3轉(zhuǎn)動，由于第一簧件31的約束作用，中部指段4和近關(guān) 節(jié)軸3仿佛固接在一起，中部指段4將繞著近關(guān)節(jié)軸3轉(zhuǎn)動角度ct。
由于第一齒輪21固接在基座l上，在中部指段4轉(zhuǎn)動過程中，遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸5相對于近關(guān)節(jié) 軸3的位置將改變，由于第一齒條22的下端與第一齒輪21嚙合，故而中部指段4的轉(zhuǎn)動會 讓第一齒條22推動與其另一端嚙合的第二齒輪23繞遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸5的中心線轉(zhuǎn)動同樣一個角度 a，第一齒輪和第二齒輪大小一致時，兩關(guān)節(jié)的耦合轉(zhuǎn)動角度為1:1，當(dāng)然第一齒輪和第二齒 輪也可以設(shè)計為不同大小，則將獲得不同的耦合效果，由于第二簧件42的約束作用，第二齒 輪23仿佛和遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸5固接在一起，使得第二齒輪23通過第二簧件42帶動遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸5繞自 身軸線轉(zhuǎn)動角度a。
電機(jī)2的輸出軸轉(zhuǎn)動，通過第一錐齒輪11帶動固接有第三齒輪31的近關(guān)節(jié)軸3轉(zhuǎn)動， 第三齒輪31推動第二齒條32，使得第四齒輪33繞遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸5轉(zhuǎn)動角度ct。由于此時中部指 段4也繞著近關(guān)節(jié)軸3轉(zhuǎn)動了角度a，故第四齒輪33相對于中部指段4的位置沒有改變，因 此連接遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸5和第四齒輪33的第三簧件43產(chǎn)生一定的變形量。
此時，由于末端指段6套固在遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸5上，末端指段6也隨之繞遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸5的中心線 轉(zhuǎn)動角度a，如圖13所示。此過程直到中部指段4碰到物體8，中部指段4繞近關(guān)節(jié)軸3轉(zhuǎn) 動了角度e，末端指段6也繞遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸5的中心線轉(zhuǎn)動了角度e，如圖14所示。上述過程均 為兩關(guān)節(jié)采用耦合方式轉(zhuǎn)動。
此時，如果末端指段6接觸物體8，則完成抓持，采用的是捏持方式抓取物體。如圖17 所示。
此時，如果末端指段6還未接觸物體8，如圖14所示。電機(jī)2的輸出軸繼續(xù)轉(zhuǎn)動，通過 第一錐齒輪11帶動固接有第二錐齒輪12的近關(guān)節(jié)軸3轉(zhuǎn)動。
由于這時中部指段4已經(jīng)接觸物體8，中部指段4不能繼續(xù)繞近關(guān)節(jié)軸3轉(zhuǎn)動，第一簧件 41的繼續(xù)變形將使中部指段4以越來越大的抓取力緊靠物體7。第一齒輪21也不再繼續(xù)轉(zhuǎn)動。
電機(jī)2的輸出軸繼續(xù)轉(zhuǎn)動，第三齒輪31將推動第二齒條32,使得第四齒輪33轉(zhuǎn)動。由
7于第四齒輪33的轉(zhuǎn)動，第三簧件43的變形量將逐漸減小到零。接著第四齒輪33繼續(xù)轉(zhuǎn)動， 第三簧件43將發(fā)生與先前相反的變形，由于簧件43的約束作用，第四齒輪33和遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸5 仿佛固接在一起，因此會帶動固接于遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸5上的末端指段6轉(zhuǎn)動，如圖15所示。此時連 接在第二齒輪23和遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸5的第二簧件42會發(fā)生變形，從而使得不再轉(zhuǎn)動的第二齒輪不 會阻礙末端指段6的繼續(xù)轉(zhuǎn)動。這一過程直到末端指段6接觸到物體，完成抓持動作，如圖 16所示。此過程使得該裝置能夠自動適應(yīng)抓取不同形狀和尺寸大小的物體。
該裝置采用電機(jī)、齒輪齒條耦合傳動機(jī)構(gòu)、齒輪齒條欠驅(qū)動傳動機(jī)構(gòu)和多個簧件綜合實(shí) 現(xiàn)了耦合抓取效果與自適應(yīng)欠驅(qū)動抓取效果兩者有效地融合。該裝置無過渡軸，結(jié)構(gòu)簡單； 傳動件無變形，不用預(yù)緊，傳動過程精確，外形與抓取物體的動作過程與人手指很相似，適 合作為擬人機(jī)器人手的手指。
權(quán)利要求
1、一種齒條式并聯(lián)耦合欠驅(qū)動機(jī)器人手指裝置，包括基座(1)、電機(jī)(2)、減速器(7)、近關(guān)節(jié)軸(3)、中部指段(4)、遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸(5)和末端指段(6)；所述的電機(jī)(2)和減速器(7)與基座(1)固接，減速器(7)的輸出軸與近關(guān)節(jié)軸(3)相連，所述的近關(guān)節(jié)軸(3)套設(shè)在基座(1)中，所述的中部指段(4)套接在近關(guān)節(jié)軸(3)上，所述的遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸(5)套設(shè)在中部指段(4)中，所述的末端指段(6)套固在遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸(5)上，遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸(5)和近關(guān)節(jié)軸(3)平行；其特征在于該齒條式并聯(lián)耦合欠驅(qū)動機(jī)器人手指裝置還包括第一齒輪(21)、第二齒輪(23)、第一齒條(22)、第三齒輪(31)、第四齒輪(33)、第二齒條(32)、第一簧件(41)、第二簧件(42)和第三簧件(43)；所述的第一齒輪(21)套接在近關(guān)節(jié)軸(3)上，第一齒輪(21)與基座(1)固接；所述的第二齒輪(23)套接在遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸(5)上，所述的第一齒條(22)兩端分別與第一齒輪(21)和第二齒輪(23)嚙合，令第一齒條(22)與第一齒輪(21)的嚙合點(diǎn)為A，第一齒條(22)與第二齒輪(23)的嚙合點(diǎn)為B，第一齒輪(21)的中心點(diǎn)為O1，第二齒輪(23)的中心點(diǎn)為O2，線段O1A、AB、BO2和O2O1構(gòu)成“8”字形，線段AB和O1O2相交且交點(diǎn)在O1O2上，所述的第一齒條(22)鑲嵌在中部指段(4)中；所述的第三齒輪(31)固接在近關(guān)節(jié)軸(3)上，所述的第四齒輪(33)套接在遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸(5)上，所述的第二齒條(32)的兩端分別與第三齒輪(31)和第四齒輪(33)嚙合，令第二齒條(32)與第三齒輪(31)的嚙合點(diǎn)為M，第二齒條(32)與第四齒輪(33)的嚙合點(diǎn)為N，第三齒輪(31)的中心點(diǎn)為P，第四齒輪(33)的中心點(diǎn)為Q，線段PM、MN、NQ和QP構(gòu)成四邊形，線段MN和PQ不相交，所述的第二齒條(32)鑲嵌在中部指段(4)中；所述的第一簧件(41)的兩端分別連接近關(guān)節(jié)軸(3)和中部指段(4)；所述的第二簧件(42)的兩端分別連接遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸(5)和第二齒輪(23)；所述的第三簧件(43)的兩端分連接遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸(5)和第四齒輪(33)。
2、 如權(quán)利要求1所述的齒條式并聯(lián)耦合欠驅(qū)動機(jī)器人手指裝置，其特征在于減速器的 輸出軸通過傳動機(jī)構(gòu)與近關(guān)節(jié)軸(3)相連。
3、 如權(quán)利要求2所述的齒條式并聯(lián)耦合欠驅(qū)動機(jī)器人手指裝置，其特征在于所述的傳 動機(jī)構(gòu)包括第一錐齒輪(11)和第二錐齒輪(12);減速器(7)的輸出軸與第一錐齒輪(11) 固接，第一錐齒輪(11)與第二錐齒輪(12)相嚙合，第二錐齒輪(12)套固在近關(guān)節(jié)軸(3) 上。
4、 如權(quán)利要求1所述的齒條式并聯(lián)耦合欠驅(qū)動機(jī)器人手指裝置，其特征在于所述的第 一簧件(41)、第二簧件(42)和第三簧件(43)采用扭簧、拉簧、壓簧、片簧或彈性繩。
全文摘要
齒條式并聯(lián)耦合欠驅(qū)動機(jī)器人手指裝置，屬于擬人機(jī)器人手設(shè)計技術(shù)領(lǐng)域。包括基座、電機(jī)、減速器、近關(guān)節(jié)軸、中部指段、遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸、末端指段、耦合傳動機(jī)構(gòu)、欠驅(qū)動傳動機(jī)構(gòu)和多個簧件。該裝置采用電機(jī)、齒輪齒條耦合傳動機(jī)構(gòu)、齒輪齒條欠驅(qū)動傳動機(jī)構(gòu)和多個簧件綜合實(shí)現(xiàn)了耦合抓取效果與自適應(yīng)欠驅(qū)動抓取效果兩者有效地融合。該裝置無過渡軸，結(jié)構(gòu)簡單；傳動件無變形，不用預(yù)緊，傳動過程精確，外形與抓取物體的動作過程與人手指很相似，適合作為擬人機(jī)器人手的手指。
文檔編號B25J15/00GK101664929SQ20091009292
公開日2010年3月10日 申請日期2009年9月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月11日
發(fā)明者張文增, 李國軒 申請人:清華大學(xué)