并聯柔性件連桿平夾自適應機器人手指裝置的制造方法
【技術領域】
[0001 ]本發(fā)明屬于機器人手技術領域，特別涉及一種并聯柔性件連桿平夾自適應機器人手指裝置的結構設計。
【背景技術】
[0002]自適應欠驅動機器人手采用少量電機驅動多個自由度關節(jié)，由于電機數量少，藏入手掌的電機可以選擇更大的功率和體積，出力大，同時純機械式的反饋系統(tǒng)無需對環(huán)境敏感也可以實現穩(wěn)定抓取，自動適應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。
[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環(huán)繞物體來實現多個點的接觸，達到更穩(wěn)定的形狀包絡抓取。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，不能適應多種形狀物體的穩(wěn)定包絡抓?。蛔赃m應欠驅動手指可以采用自適應包絡物體的方式握持，但是無法實施捏持抓取;耦合的多關節(jié)手可以實現多關節(jié)同時轉動，能夠實現捏持，不能實現針對多種形狀物體的穩(wěn)定的多點包絡握持。上述三種手均有很大的提升空間?，F實中很需要一種既具有捏持功能，又能夠實現穩(wěn)定自適應包絡抓持的機器人手。
[0004]已有的一種具有雙自由度欠驅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)進行近關節(jié)彎曲動作，之后根據物體的位置可以實現平行捏持或自適應包絡握持的功能。其不足之處在于，該裝置采用非常復雜的多連桿機構，運動存在較大的死區(qū)，抓取范圍較小，機構體積大，缺乏柔順性，制造成本過高。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的是為了克服已有技術的不足之處，提供一種并聯柔性件連桿平夾自適應機器人手指裝置。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包絡不同形狀、大小的物體;抓取范圍大;無需復雜的傳感和控制系統(tǒng)。
[0006]本發(fā)明的技術方案如下:
[0007]本發(fā)明設計的一種并聯柔性件連桿平夾自適應機器人手指裝置，包括基座、第一指段、第二指段、近關節(jié)軸、遠關節(jié)軸和驅動器;所述驅動器與基座固接;所述近關節(jié)軸的中心線與遠關節(jié)軸的中心線平行;其特征在于:該并聯柔性件連桿平夾自適應機器人手指裝置還包括傳動機構、第一傳動輪、第二傳動輪、柔性傳動件、第一擺桿、第二擺桿、連桿、第一軸、第二軸、凸塊撥盤、簧件和限位凸塊;所述近關節(jié)軸活動套設在基座中；所述遠關節(jié)軸活動套設在第一指段中；所述第一指段套接在近關節(jié)軸上;所述第二指段套接在遠關節(jié)軸上；所述傳動機構設置在基座中；所述驅動器的輸出軸與傳動機構的輸入端相連，所述傳動機構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節(jié)軸上，所述第二傳動輪套接在遠關節(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系、繩輪傳動關系或鏈輪傳動關系；所述柔性傳動件形成“O”字形;所述第一擺桿活動套接在近關節(jié)軸上;所述第二擺桿套接在遠關節(jié)軸上，第二擺桿與第二指段固接;所述第一軸活動套設在第一擺桿上，所述第二軸活動套設在第二擺桿上，所述連桿的兩端分別套接在第一軸和第二軸上;所述凸塊撥盤活動套接在近關節(jié)軸上，所述凸塊撥盤與第一擺桿固接;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;設第一指段靠向物體的轉動方向為近關節(jié)正方向，第一指段遠離物體的轉動方向為近關節(jié)反方向；在該并聯柔性件連桿平夾自適應機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，設此時凸塊撥盤相對基座的旋轉角度為O度，從該位置開始，凸塊撥盤朝近關節(jié)正方向旋轉時的轉動角度為正，凸塊撥盤朝近關節(jié)反方向旋轉時的轉動角度為負;所述限位凸塊限制凸塊撥盤的轉動角度只能為正;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;第一擺桿的長度與第二擺桿的長度相同；第一擺桿、連桿、第二擺桿和第一指段四者構成平行四連桿機構。
[0008]本發(fā)明所述的并聯柔性件連桿平夾自適應機器人手指裝置，其特征在于:所述驅動器米用電機、氣缸或液壓缸。
[0009]本發(fā)明所述的并聯柔性件連桿平夾自適應機器人手指裝置，其特征在于:所述簧件采用拉簧、壓簧、片簧或扭簧。
[0010]本發(fā)明與現有技術相比，具有以下優(yōu)點和突出性效果:
[0011]本發(fā)明裝置利用驅動器、閉環(huán)柔性件傳動機構、平行四連桿傳動機構、簧件、凸塊撥盤和限位凸塊等綜合實現了雙關節(jié)機器人手指平行夾持及自適應抓取的功能，根據目標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，也能依次轉動第一指段和第二指段包絡不同形狀、大小的物體;該裝置抓取范圍大;采用欠驅動的方式，利用一個驅動器驅動兩個關節(jié)，無需復雜的傳感和控制系統(tǒng);該裝置結構緊湊、體積小，制造和維護成本低，適用于機器人手。
【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明設計的并聯柔性件連桿平夾自適應機器人手指裝置的一種實施例的立體外觀圖。
[0013]圖2是圖1所示實施例的正面外觀圖。
[0014]圖3是圖1所示實施例的一個側面外觀圖(圖2的右視圖)。
[0015]圖4是圖1所示實施例的另一個側面外觀圖(圖2的左視圖)。
[0016]圖5是圖1所示實施例的從一個角度觀察的內部立體視圖(未畫出部分零件)。
[0017]圖6是圖1所示實施例的從另一個角度觀察的內部立體視圖(未畫出部分零件)。
[0018]圖7是圖1所示實施例的爆炸視圖。
[0019]圖8至圖12是圖1所示實施例在以包絡握持的方式抓取物體的動作過程示意圖。
[0020]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。
[0021 ]圖16至圖18是圖1所示實施例依次以平行開合及自適應包絡抓取物體的動作過程中幾個關鍵位置時，凸塊撥盤、簧件與限位凸塊的相對位置的變化情況。
[0022]在圖1至圖18中:
[0023]I —基座，111 一基座前板，112—基座后板，113 —基座左側板，
[0024]114 一基座右側板，115 —基座表面板，116—基座底板，2—第一指段，
[0025]21—第一指段骨架，22—第一指段左側板，23—第一指段右側板，24 —第一指段表面板，
[0026]25—第一指段前板，26—第一指段后板，3—第二指段，4一近關節(jié)軸，
[0027]5 一遠關節(jié)軸，6 一第一傳動輪，7 一第二傳動輪，8一柔性傳動件，
[0028]83 —軸承，84 —套筒，85 —螺釘，86 —銷釘，
[0029]9—第一擺桿，91 一第一軸，92—第二軸，10—第二擺桿，
[°03°] 11—連桿，12 —凸塊撥盤，13 —簧件，14 —驅動器(電機)，
[0031 ] 141 一減速器，142—第一錐齒輪，143—第二錐齒輪，144 一過渡軸，
[0032]145—第一帶輪，146—第二帶輪，147 —傳動帶，17—物體，
[0033]18—限位凸塊。
【具體實施方式】
[0034]下面結合附圖及實施例進一步詳細介紹本發(fā)明的具體結構、工作原理的內容。
[0035]本發(fā)明設計的并聯柔性件連桿平夾自適應機器人手指裝置的一種實施例，如圖1至圖7所示，包括基座1、第一指段2、第二指段3、近關節(jié)軸4、遠關節(jié)軸5和驅動器14;所述驅動器14與基座I固接;所述近關節(jié)軸4的中心線與遠關節(jié)軸5的中心線平行。本實施例還包括傳動機構、第一傳動輪6、第二傳動輪7、柔性傳動件8、第一擺桿9、第二擺桿10、連桿11、第一軸91、第二軸92、凸塊撥盤12、簧件13和限位凸塊18;所述近關節(jié)軸4活動套設在基座I中；所述遠關節(jié)軸5活動套設在第一指段2中；所述第一指段2套固在近關節(jié)軸4上;所述第二指段3套固在遠關節(jié)軸5上;所述傳動機構設置在基座I中；所述驅動器14的輸出軸與傳動機構的輸入端相連;所述傳動機構的輸出端與第一傳動輪6相連;所述第一傳動輪6活動套接在近關節(jié)軸4上，所述第二傳動輪7套接在遠關節(jié)軸5上，第二傳動輪7與第二指段3固接;所述柔性傳動件8采用傳動帶、腱繩或鏈條，所述第一傳動輪6采用帶輪、繩輪或鏈輪，所述第二傳動輪7采用帶輪、繩輪或鏈輪，所述柔性傳動件8連接第一傳動輪6和第二傳動輪7，所述柔性傳動件8、第一傳動輪6和第二傳動輪7三者之間配合形成帶輪傳動關系、繩輪傳動關系或鏈輪傳動關系;所述柔性傳動件8形成“O”字形;所述第一擺桿9活動套接在近關節(jié)軸4上;所述第二擺桿10套接在遠關節(jié)軸上，第二擺桿10與第二指段3固接;所述第一軸91活動套設在第一擺桿9上，所述第二軸92活動套設在第二擺桿10上，所述連桿11的兩端分別套接在第一軸91和第二軸92上;所述凸塊撥盤12活動套接在近關節(jié)軸4上，所述凸塊撥盤12與第一擺桿9固接;所述限位凸塊18與基座I固接;所述凸塊撥盤12與限位凸塊18相接觸或離開一段距離;設第一指段2靠向物體17的轉動方向為近關節(jié)正方向(如圖8中的順時針方向)，第一指段2遠離物體17的轉動方向為近關節(jié)反方向；在該并聯柔性件連桿平夾自適應機器人手指裝置處于初始狀態(tài)(如圖8所示的伸直狀態(tài))時，凸塊撥盤12與限位凸塊18接觸，設此時凸塊撥盤12相對基座I的旋轉角度為O度(如圖16所示)，從該位置開始，凸塊撥盤12朝近關節(jié)正方向旋轉時(小于180度)的轉動角度為正，凸塊撥盤12朝近關節(jié)反方向旋轉時(小于180度)的轉動角度為負;所述限位凸塊18限制凸塊撥盤12的轉動角度只能為正，即凸塊撥盤12只能沿著如圖17所示的箭頭指示方向轉動。所述簧件13的兩端分別連接凸塊撥盤12和基座I;第一傳動輪6的傳動半徑大于第二傳動輪7的傳動半徑，此半徑為傳動的有效半徑，對于帶輪或鏈輪來說就是節(jié)圓半徑，對于繩輪來說就是纏繞腱繩的半徑;第一擺桿9的長度與第二擺桿10的長度相同；第一擺桿9、連桿11、第二擺桿10和第一指段2四者構成平行四連桿機構。
[0036]本發(fā)明所述的并聯柔性件連桿平夾自適應機器人手指裝置，其特征在于:所述驅動器14采用電機、氣缸或液壓缸。所述簧件采用拉簧、