閉環(huán)柔性件齒輪傳動平夾自適應(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，特別涉及一種閉環(huán)柔性件齒輪傳動平夾自適應(yīng)機(jī)器人手指裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計。
【背景技術(shù)】
[0002]自適應(yīng)欠驅(qū)動機(jī)器人手采用少量電機(jī)驅(qū)動多個自由度關(guān)節(jié)，由于電機(jī)數(shù)量少，藏入手掌的電機(jī)可以選擇更大的功率和體積，出力大，同時純機(jī)械式的反饋系統(tǒng)無需對環(huán)境敏感也可以實現(xiàn)穩(wěn)定抓取，自動適應(yīng)不同形狀尺寸的物體，沒有實時電子傳感和閉環(huán)反饋控制的需求，控制簡單方便，降低了制造成本。但傳統(tǒng)的欠驅(qū)動機(jī)器人手多采用齒輪組機(jī)構(gòu)，由于機(jī)構(gòu)的限制，指段靠向物體的過程中具有極限位置，從而產(chǎn)生運動死區(qū)，自適應(yīng)性受到大大削弱。
[0003]在抓取物體時主要有兩種抓取方法，一種是捏持，一種是握持。捏持是用末端手指的指尖部分去夾取物體，采用兩個點或兩個軟指面去接觸物體，主要針對小尺寸物體或具有對立面的較大物體;握持是用手指的多個指段包絡(luò)環(huán)繞物體來實現(xiàn)多個點的接觸，達(dá)到更穩(wěn)定的形狀包絡(luò)抓取。工業(yè)夾持器一般采用捏持方式，難以具有穩(wěn)定握持功能，不能適應(yīng)多種形狀物體的穩(wěn)定包絡(luò)抓??；自適應(yīng)欠驅(qū)動手指可以采用自適應(yīng)包絡(luò)物體的方式握持，但是無法實施捏持抓取;耦合的多關(guān)節(jié)手可以實現(xiàn)多關(guān)節(jié)同時轉(zhuǎn)動，能夠?qū)崿F(xiàn)捏持，不能實現(xiàn)針對多種形狀物體的穩(wěn)定的多點包絡(luò)握持。上述三種手均有很大的提升空間。現(xiàn)實中很需要一種既具有捏持功能，又能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定自適應(yīng)包絡(luò)抓持的機(jī)器人手。
[0004]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，開始階段保持末端指段的姿態(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)平行捏持或自適應(yīng)包絡(luò)握持的功能。其不足之處在于，該裝置采用非常復(fù)雜的多連桿機(jī)構(gòu)，運動存在較大的死區(qū)，抓取范圍較小，機(jī)構(gòu)體積大，缺乏柔順性，制造成本過高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是為了克服已有技術(shù)的不足之處，提供一種閉環(huán)柔性件齒輪傳動平夾自適應(yīng)機(jī)器人手指裝置。該裝置具有多種抓取模式，既能平動第二指段夾持物體，也能先后合上第一指段和第二指段自適應(yīng)包絡(luò)不同形狀、大小的物體;抓取范圍大;無需復(fù)雜的傳感和控制系統(tǒng)。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0007]本發(fā)明設(shè)計的一種閉環(huán)柔性件齒輪傳動平夾自適應(yīng)機(jī)器人手指裝置，包括基座、第一指段、第二指段、近關(guān)節(jié)軸、遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸和驅(qū)動器;所述驅(qū)動器與基座固接;所述近關(guān)節(jié)軸的中心線與遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸的中心線平行;其特征在于:該閉環(huán)柔性件齒輪傳動平夾自適應(yīng)機(jī)器人手指裝置還包括傳動機(jī)構(gòu)、第一傳動輪、第二傳動輪、柔性傳動件、主動齒輪、從動齒輪、齒輪組、凸塊撥盤、簧件和限位凸塊;所述近關(guān)節(jié)軸活動套設(shè)在基座中；所述遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸活動套設(shè)在第一指段中；所述第一指段套接在近關(guān)節(jié)軸上;所述第二指段套接在遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸上;所述傳動機(jī)構(gòu)設(shè)置在基座中；所述驅(qū)動器的輸出軸與傳動機(jī)構(gòu)的輸入端相連，所述傳動機(jī)構(gòu)的輸出端與第一傳動輪相連;所述第一傳動輪活動套接在近關(guān)節(jié)軸上，所述第二傳動輪套接在遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸上，第二傳動輪與第二指段固接;所述柔性傳動件采用傳動帶、腱繩或鏈條，所述第一傳動輪采用帶輪、繩輪或鏈輪，所述第二傳動輪采用帶輪、繩輪或鏈輪，所述柔性傳動件連接第一傳動輪和第二傳動輪，所述柔性傳動件、第一傳動輪和第二傳動輪三者之間配合形成帶輪傳動關(guān)系、繩輪傳動關(guān)系或鏈輪傳動關(guān)系;所述柔性傳動件形成“O”字形；所述主動齒輪活動套接在近關(guān)節(jié)軸上;所述從動齒輪套接在遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸上，從動齒輪與第二指段固接;所述主動齒輪與齒輪組的輸入端相連，所述齒輪組的輸出端與從動齒輪相連;所述齒輪組安裝在第一指段中；相對于第一指段，所述齒輪組的傳動使得從動齒輪的轉(zhuǎn)動方向與主動齒輪的轉(zhuǎn)動方向相同；相對于第一指段，所述齒輪組的傳動使得從動齒輪的轉(zhuǎn)動速度與主動齒輪的轉(zhuǎn)動速度相等;所述凸塊撥盤活動套接在近關(guān)節(jié)軸上，所述凸塊撥盤與主動齒輪固接;所述限位凸塊與基座固接;所述凸塊撥盤與限位凸塊相接觸或離開一段距離;設(shè)第一指段靠向物體的轉(zhuǎn)動方向為近關(guān)節(jié)正方向，第一指段遠(yuǎn)離物體的轉(zhuǎn)動方向為近關(guān)節(jié)反方向；在該閉環(huán)柔性件齒輪傳動平夾自適應(yīng)機(jī)器人手指裝置處于初始狀態(tài)時，凸塊撥盤與限位凸塊接觸，設(shè)此時凸塊撥盤相對基座的旋轉(zhuǎn)角度為O度，從該位置開始，凸塊撥盤朝近關(guān)節(jié)正方向旋轉(zhuǎn)時的轉(zhuǎn)動角度為正，凸塊撥盤朝近關(guān)節(jié)反方向旋轉(zhuǎn)時的轉(zhuǎn)動角度為負(fù)；所述限位凸塊限制凸塊撥盤的轉(zhuǎn)動角度只能為正;所述簧件的兩端分別連接凸塊撥盤和基座;第一傳動輪的傳動半徑大于第二傳動輪的傳動半徑。
[0008]本發(fā)明所述的閉環(huán)柔性件齒輪傳動平夾自適應(yīng)機(jī)器人手指裝置，其特征在于:所述驅(qū)動器采用電機(jī)、氣缸或液壓缸。
[0009]本發(fā)明所述的閉環(huán)柔性件齒輪傳動平夾自適應(yīng)機(jī)器人手指裝置，其特征在于:所述簧件采用拉簧、壓簧、片簧或扭簧。
[0010]本發(fā)明所述的閉環(huán)柔性件齒輪傳動平夾自適應(yīng)機(jī)器人手指裝置，其特征在于:所述齒輪組包括第一齒輪、第二齒輪、第三齒輪、第一中間軸、第二中間軸和第三中間軸;所述第一齒輪與主動齒輪嚙合，所述第一齒輪套接在第一中間軸上;所述第二齒輪與第一齒輪嚙合，所述第二齒輪套接在第二中間軸上;所述第三齒輪與第二齒輪嚙合，所述第三齒輪套接在第三中間軸上;所述第三齒輪與從動齒輪嚙合;所述第一中間軸、第二中間軸和第三中間軸分別套設(shè)在第一指段中。
[0011]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:
[0012]本發(fā)明裝置利用驅(qū)動器、柔性件傳動機(jī)構(gòu)、齒輪傳動機(jī)構(gòu)、簧件、凸塊撥盤和限位凸塊等綜合實現(xiàn)了雙關(guān)節(jié)機(jī)器人手指平行夾持及自適應(yīng)抓取的功能，根據(jù)目標(biāo)物體形狀和位置的不同，既能平動第二指段捏持物體或外張撐取物體，也能依次轉(zhuǎn)動第一指段和第二指段包絡(luò)不同形狀、大小的物體;該裝置抓取范圍大;采用欠驅(qū)動的方式，利用一個驅(qū)動器驅(qū)動兩個關(guān)節(jié)，無需復(fù)雜的傳感和控制系統(tǒng);該裝置結(jié)構(gòu)緊湊、體積小，制造和維護(hù)成本低，適用于機(jī)器人手。
【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明設(shè)計的閉環(huán)柔性件齒輪傳動平夾自適應(yīng)機(jī)器人手指裝置的一種實施例的立體外觀圖。
[0014]圖2是圖1所示實施例的正面外觀圖。
[0015]圖3是圖1所示實施例的一個側(cè)面外觀圖(圖2的右視圖)。
[0016]圖4是圖1所示實施例的另一個側(cè)面外觀圖(圖2的左視圖)。
[0017]圖5是圖1所示實施例的從一個角度觀察的內(nèi)部立體視圖(未畫出部分零件)。
[0018]圖6是圖1所示實施例的從另一個角度觀察的內(nèi)部立體視圖(未畫出部分零件)。
[0019]圖7是圖1所示實施例的爆炸視圖。
[0020]圖8至圖12是圖1所示實施例在以包絡(luò)握持的方式抓取物體的動作過程示意圖。
[0021]圖13至圖15是圖1所示實施例抓取物體的另一種方式一一平行開合用第二指段夾持物體(稱為平夾抓取)的動作過程示意圖。
[0022]圖16至圖18是圖1所示實施例依次以平行開合及自適應(yīng)包絡(luò)抓取物體的動作過程中幾個關(guān)鍵位置時，凸塊撥盤、簧件與限位凸塊的相對位置的變化情況。
[0023]在圖1至圖18中:
[0024]I—基座，111 一基座前板， 112—基座后板， 113—基座左側(cè)板，
[0025]114—基座右偵販，115—基座表面板，116—基座底板， 2—第一指段，
[0026]21—第一指段骨架，22—第一指段左側(cè)板，23—第一指段補(bǔ)!販，24—第一指段表面板，
[0027]25—第一指段前板，26—第一指段后板，3—第二指段，4—近關(guān)節(jié)軸，
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