桿輪并聯(lián)式捏握復(fù)合自適應(yīng)機(jī)器人手指裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于機(jī)器人手技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種桿輪并聯(lián)式捏握復(fù)合自適應(yīng)機(jī)器人手指裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計。
【背景技術(shù)】
[0002]機(jī)器人手作為機(jī)器人的末端執(zhí)行器，可分為擬人機(jī)器人手和通用夾持器兩大類。擬人機(jī)器人手與人手相似，具有多自由度、體積小、多抓取模式等特點，由于擬人機(jī)器人手控制難度高，需要大量的傳感系統(tǒng)，系統(tǒng)昂貴，同時力量不大，難以在工業(yè)生產(chǎn)中使用，目前多用于民用機(jī)器人，尤其是作為假肢供殘疾人使用。通用夾持器自由度低，每根手指往往采用一到兩個電機(jī)控制，系統(tǒng)簡單。由于電機(jī)數(shù)量少，電機(jī)的體積和功率可以相應(yīng)增大，夾持力顯著增大。同時結(jié)構(gòu)簡單，自動適應(yīng)不同的環(huán)境和被抓物體的形狀，無需復(fù)雜的傳感系統(tǒng)，控制難度大大降低。
[0003]機(jī)器人手抓取物體的模式主要有兩種，一種是捏持，另一種是握持。捏持是用手指的末端去夾取物體，適用于較小的物體或者具有兩個對立面的較大物體；握持是用手指的多個指段去接觸物體，多點接觸達(dá)到了更穩(wěn)定的效果。
[0004]已有的一種雙關(guān)節(jié)同向傳動復(fù)合欠驅(qū)動機(jī)器人手指裝置，如中國專利CN102161204B，可以實現(xiàn)先耦合轉(zhuǎn)動多個關(guān)節(jié)，然后再自適應(yīng)抓取的功能，其不足之處在于，該裝置的抓取范圍??；抓取物體時要求物體最初必須靠近基座和近指段，降低了抓取效率；無法實施平行捏持，也無法實現(xiàn)向外張開抓取物體。
[0005]已有的一種具有雙自由度欠驅(qū)動手指的五連桿夾持裝置，如美國專利US8973958B2，包括五個連桿、彈簧、機(jī)械約束。該裝置在工作時，開始階段保持第二指段的姿態(tài)進(jìn)行近關(guān)節(jié)彎曲動作，之后根據(jù)物體的位置可以實現(xiàn)平行捏持、向外張開抓取或自適應(yīng)包絡(luò)握持的功能。其不足之處在于，該裝置的抓取范圍小，多連桿機(jī)構(gòu)體積大，外觀不擬人，缺乏柔順性，制造成本高。
[0006]本發(fā)明提供的桿輪并聯(lián)式捏握復(fù)合自適應(yīng)機(jī)器人手指裝置具有較多的關(guān)節(jié)自由度、較少的驅(qū)動器，抓取模式多，抓取范圍大，自適應(yīng)性強(qiáng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是為了克服已有技術(shù)的不足之處，提供一種桿輪并聯(lián)式捏握復(fù)合自適應(yīng)機(jī)器人手指裝置，該裝置用一個驅(qū)動器驅(qū)動兩個手指關(guān)節(jié)，抓取模式多，根據(jù)目標(biāo)物體形狀和位置的不同，既能合上第二指段向內(nèi)捏持，也能張開第二指段向外捏持，還能自適應(yīng)包絡(luò)握持；在包絡(luò)抓取時，抓取范圍大，運動死區(qū)??；同時該裝置體積小，外觀擬人，具有柔順性，結(jié)構(gòu)簡單、可靠。
[0008]本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0009]本發(fā)明所述的一種桿輪并聯(lián)式捏握復(fù)合自適應(yīng)機(jī)器人手指裝置，包括基座、第一指段和第二指段；其特征在于:該桿輪并聯(lián)式捏握復(fù)合自適應(yīng)機(jī)器人手指裝置還包括驅(qū)動器、第一傳動輪、第二傳動輪、傳動件、連桿、第一軸、第二軸、第三軸、第四軸、第五軸、撥塊和簧件；所述的驅(qū)動器與基座固接，驅(qū)動器的輸出軸與連桿相連；所述的第一軸套設(shè)在基座中；所述的第二軸套設(shè)在基座中；所述的第一指段活動套接在第二軸上；所述的第三軸套設(shè)在第二指段中；所述的連桿的一端套接在第一軸上，連桿的另一端套接在第三軸上；所述的第一傳動輪活動套接在第二軸上；所述的簧件的兩端分別連接第一傳動輪和基座；所述的撥塊一端和第一傳動輪固接，撥塊的另一端與基座活動接觸從而受到基座的單向運動限制，所述的簧件使撥塊靠向基座；所述的第五軸套設(shè)在第一指段中；所述的第二傳動輪活動套接在第五軸上；所述的傳動件連接第一傳動輪和第二傳動輪；所述的第四軸套設(shè)在第二傳動輪上；設(shè)第四軸的軸線為軸線E，軸線E與第五軸的軸線平行且不重合；所述的第二指段活動套接在第四軸上；設(shè)所述的第二軸的軸線為軸線A，第一軸的軸線為軸線C，第三軸的軸線為軸線D，第五軸的軸線為軸線B ;軸線A、軸線C、軸線D和軸線B相互平行，軸線A與軸線C不重合，軸線A與軸線B之間的距離等于軸線C與軸線D之間的距離；在第一指段和第二指段處于伸直狀態(tài)時，設(shè)軸線A和軸線B構(gòu)成的平面為平面V，設(shè)軸線C和軸線D構(gòu)成的平面為平面w,設(shè)軸線A和軸線C構(gòu)成的平面為平面m，設(shè)軸線B和軸線D構(gòu)成的平面為平面n，平面V與平面w平行，平面m與平面η平行；軸線D和軸線E不重合。
[0010]本發(fā)明所述的桿輪并聯(lián)式捏握復(fù)合自適應(yīng)機(jī)器人手指裝置，其特征在于:所述的驅(qū)動器采用電機(jī)、氣缸或液壓缸。
[0011]本發(fā)明所述的桿輪并聯(lián)式捏握復(fù)合自適應(yīng)機(jī)器人手指裝置，其特征在于:所述的簧件采用拉簧、壓簧、片簧或扭簧。
[0012]本發(fā)明所述的桿輪并聯(lián)式捏握復(fù)合自適應(yīng)機(jī)器人手指裝置，其特征在于:所述的傳動件采用傳動帶、腱繩或鏈條，所述的第一傳動輪采用帶輪、繩輪或鏈輪，所述的第二傳動輪采用帶輪、繩輪或鏈輪，所述的傳動件、第一傳動輪和第二傳動輪三者之間配合形成傳動關(guān)系。
[0013]本發(fā)明所述的桿輪并聯(lián)式捏握復(fù)合自適應(yīng)機(jī)器人手指裝置，其特征在于:所述的第一傳動輪與第二傳動輪之間的傳動比為1:1。
[0014]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點和突出性效果:
[0015]本發(fā)明裝置利用一對傳動輪機(jī)構(gòu)、連桿、撥塊及簧件等綜合實現(xiàn)了捏握復(fù)合自適應(yīng)抓取物體的特殊功能:既能合上第二指段向內(nèi)捏持，也能張開第二指段向外捏持，還能自適應(yīng)包絡(luò)握持；根據(jù)目標(biāo)物體形狀和位置的不同，該裝置具有多種抓取模式；在包絡(luò)抓取時，該裝置第二指段的旋轉(zhuǎn)軸能夠移向物體，抓取范圍大，運動死區(qū)小；同時該裝置體積小，外觀擬人，具有柔順性，結(jié)構(gòu)簡單、可靠，無需傳感和控制系統(tǒng)。
【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明提供的桿輪并聯(lián)式捏握復(fù)合自適應(yīng)機(jī)器人手指裝置的實施例的立體圖。
[0017]圖2是圖1所示實施例的立體圖。
[0018]圖3是圖7的1-1剖視圖。
[0019]圖4是圖7的J-J剖視圖。
[0020]圖5是圖1所示實施例的左視圖。
[0021]圖6是圖5的H-H剖視圖。
[0022]圖7是圖1所示實施例的正面外觀圖。
[0023]圖8是圖1所示實施例的立體外觀圖。
[0024]圖9是圖1所示實施例的爆炸圖。
[0025]圖10、圖11和圖12是圖1所示實施例的機(jī)構(gòu)示意圖。
[0026]圖13至圖22是圖1所示實施例抓取物體的一種方式——自適應(yīng)握持物體過程示
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[0027]圖23至圖28是圖1所示實施例抓取物體的另一種方式一一第二指段捏持物體過程示意。
[0028]圖29至圖31是圖1所示實施例實現(xiàn)大范圍抓取的原理說明圖。
[0029]在圖1至圖31中:
[0030]1-驅(qū)動器，2-基座，3-第一指段，
[0031]4-第二指段，5-第一軸，6-第二軸，
[0032]7-第一傳動輪，8-第二傳動輪，9-傳動件，
[0033]10-連桿，11-第二軸，12-第四軸，
[0034]13-第五軸，14-撥塊，15-簧件，
[0035]16-物體。
【具體實施方式】
[0036]下面結(jié)合附圖及實施例進(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。
[0037]本發(fā)明設(shè)計的桿輪并聯(lián)式捏握復(fù)合自適應(yīng)機(jī)器人手指裝置的一種實施例，如圖1、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6、圖7、圖8和圖9所示，包括驅(qū)動器1、基座2、第一指段3、第二指段4、第一傳動輪7、第二傳動輪8、傳動件9、連桿10、第一軸5、第二軸6、第三軸11、第四軸12、第五軸13、撥塊14和簧件15 ;所述的驅(qū)動器I與基座2固接，驅(qū)動器I的輸出軸與連桿10相連；所述的第一軸5套設(shè)在基座2中；所述的第二軸6套設(shè)在基座2中；所述的第一指段3活動套接在第二軸6上；所述的第三軸11套設(shè)在第二指段4中；所述的連桿10的一端套接在第一軸5上，連桿10的另一端套接在第三軸11上；所述的第一傳動輪7活動套接在第二軸6上；所述的簧件15的兩端分別連接第一傳動輪7和基座2 ;所述的撥塊14 一端和第一傳動輪7固接，撥塊14的另一端與基座2活動接觸從而受到基座2的單向運動限制，所述的簧件15使撥塊14靠向基座2 ;所述的第五軸13套設(shè)在第一指段3中；所述的第二傳動輪8活動套接在第五軸13上；所述的傳動件9連接第一傳動輪7和第二傳動輪8 ;所述的第四軸12套設(shè)在第二傳動輪8上；設(shè)第四軸12的軸線為軸線E，軸線E與第五軸13的軸線平行且不重合；所述的第二指段4活動套接在第四軸12上；設(shè)所述的第二軸6的軸線為軸線A，第一軸5的軸線為軸線C，第三軸11的軸線為軸線D，第五軸13的軸線為軸線B ；軸線A、軸線C、軸線D和軸線B相互平行，軸線A與軸線C不重合，軸線A與軸線B之間的距離等于軸線C與軸線D之間的距離；在第一指段3和第二指段4處于伸直狀態(tài)時，設(shè)軸線A和軸線B構(gòu)成的平面為平面V，設(shè)軸線C和軸線D構(gòu)成的平面為平面w,設(shè)軸線A和軸線C構(gòu)成的平面為平面m，設(shè)軸線B和軸線D構(gòu)成的平面為平面n，平面v與平面w平行，平面m與平面η平行；軸線D和軸線E不重合。
[0038]本發(fā)明所述的桿輪并聯(lián)式捏握復(fù)合自適應(yīng)機(jī)器人手指裝置，其特征在于:所述的驅(qū)動器I采用電機(jī)、氣缸或液壓缸。在本實施例中，所述的驅(qū)動器I采用電機(jī)。
[0039]本發(fā)明所述的桿輪并聯(lián)式捏握復(fù)合自適應(yīng)機(jī)器人手指裝置，其特征在于:所述的簧件15采用拉簧、壓簧、片簧或扭簧。在本實施例中，所述的簧件15采用扭簧。
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