連桿平行夾持靈巧機(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，特別涉及一種連桿平行夾持靈巧機(jī)器人手指裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
【背景技術(shù)】
[0002]機(jī)器人手是機(jī)器人用于抓取和操作物體的重要終端，一般類似人手設(shè)計(jì)為多個(gè)手指。具有多指的機(jī)器人手常稱為多指機(jī)器人手，其抓取的方式主要是采用力封閉原理和形封閉原理。
[0003]在工業(yè)中常采用“平行夾持”的抓取模式(也稱為平行捏持、平捏)，即末端指段平行，從物體的兩側(cè)接觸物體并施加抓持力把物體拿起來(lái)，以此達(dá)到力封閉抓取效果。這種平行夾持抓取模式的優(yōu)點(diǎn)是抓取定位精確，有利于機(jī)器人完成操作或裝配等后續(xù)任務(wù)，而且這種模式抓取范圍大一一可以抓取從很小到很大尺寸范圍的物體。此外，這種平行夾持抓取物體的方式在有些情況下是唯一的抓取物體方式，例如在桌面上放置的薄板零件，對(duì)于多指機(jī)器人手而言，只能采用平行夾持的方式去抓取。
[0004]另一種常用的抓取模式是包絡(luò)抓取模式(也稱為包絡(luò)握持、握持)，即利用多個(gè)指段接觸物體，以此來(lái)達(dá)到形封閉抓取效果。這種抓取模式的優(yōu)點(diǎn)是抓取更穩(wěn)定，可以施加更大的抓持力。
[0005]常見的工業(yè)夾持器一般采用末端平行的夾持方式，沒(méi)有包絡(luò)握持功能，不能適應(yīng)多種形狀物體的穩(wěn)定包絡(luò)抓取。
[0006]已有的自適應(yīng)欠驅(qū)動(dòng)手指可以采用自適應(yīng)包絡(luò)物體的方式握持，但是無(wú)法實(shí)施平行夾持抓取。已有的一種欠驅(qū)動(dòng)兩關(guān)節(jié)機(jī)器人手指裝置(中國(guó)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第一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等。該裝置實(shí)現(xiàn)了雙關(guān)節(jié)自適應(yīng)欠驅(qū)動(dòng)握持物體的功能。其不足之處在于，該裝置不能實(shí)現(xiàn)平行夾持抓取模式。
[0007]已有的一種雙關(guān)節(jié)齒條耦合機(jī)器人手指裝置(中國(guó)發(fā)明專利CN101653940B)，包括基座、電機(jī)、近關(guān)節(jié)軸、中部指段、遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸、末端指段、第一齒輪、第二齒輪、齒條和簧件等。該裝置實(shí)現(xiàn)了雙關(guān)節(jié)手指耦合抓取物體的功能。其不足之處在于，近關(guān)節(jié)與遠(yuǎn)關(guān)節(jié)必須聯(lián)動(dòng)，當(dāng)近關(guān)節(jié)無(wú)法轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，遠(yuǎn)關(guān)節(jié)也無(wú)法轉(zhuǎn)動(dòng)，難以較好的包絡(luò)抓取不同物體。
[0008]已有的一種雙關(guān)節(jié)同向傳動(dòng)復(fù)合欠驅(qū)動(dòng)機(jī)器人手指裝置(中國(guó)發(fā)明專利CN102161204B)，實(shí)現(xiàn)了先耦合轉(zhuǎn)動(dòng)多個(gè)關(guān)節(jié)，再轉(zhuǎn)動(dòng)末端關(guān)節(jié)的自適應(yīng)抓取功能。其不足之處在于，該裝置無(wú)法實(shí)施平行夾持，抓取范圍小。
[0009]已有的一種五連桿欠驅(qū)動(dòng)機(jī)器人手指裝置，如美國(guó)發(fā)明專利US8973958B2，包括五個(gè)連桿、彈簧等。該裝置可以實(shí)現(xiàn)先平行夾持，然后再自適應(yīng)抓取的功能。其不足之處在于，該裝置無(wú)法實(shí)現(xiàn)任意轉(zhuǎn)動(dòng)各關(guān)節(jié)去抓取物體。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的是為了克服已有技術(shù)的不足之處，提供一種連桿平行夾持靈巧機(jī)器人手指裝置。該裝置具有兩個(gè)自由度，能實(shí)現(xiàn)多種抓取模式，包括:1)雙關(guān)節(jié)末端指段平行夾持抓取模式;2)雙關(guān)節(jié)獨(dú)立轉(zhuǎn)動(dòng)抓取模式;3)雙關(guān)節(jié)先平行夾持轉(zhuǎn)動(dòng)，之后再獨(dú)立轉(zhuǎn)動(dòng)的抓取模式;4)雙關(guān)節(jié)先獨(dú)立轉(zhuǎn)動(dòng)，之后再保持末端指段姿態(tài)的聯(lián)動(dòng)抓取模式;能夠限制第一指段、第二指段對(duì)物體施加的抓持力，優(yōu)化抓持力，抓持時(shí)保護(hù)電機(jī)。
[0011]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0012]本發(fā)明設(shè)計(jì)的一種連桿平行夾持靈巧機(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)軸和第一電機(jī);所述第一電機(jī)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:該連桿平行夾持靈巧機(jī)器人手指裝置還包括第二電機(jī)、第一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、第二傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、第一連桿、第二連桿、第三連桿、第一軸、第二軸、第一扭矩限制器、第二扭矩限制器、凸塊撥盤和限位凸塊;所述近關(guān)節(jié)軸活動(dòng)套設(shè)在基座中；所述遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸活動(dòng)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;所述第一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)置在基座中；所述第一電機(jī)的輸出軸與第一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的輸入端相連，所述第一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的輸出端與第一扭矩限制器的輸入端相連，所述第一扭矩限制器的輸出端與第一指段相連;所述第二電機(jī)與基座固接;所述第二傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)置在基座中，所述第二電機(jī)的輸出軸與第二傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的輸入端相連，所述第二傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的輸出端與第二扭矩限制器的輸入端相連，所述第二扭矩限制器的輸出端與第一連桿相連;所述第一連桿活動(dòng)套接在近關(guān)節(jié)軸上;所述第二連桿套接在遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸上，第二連桿與第二指段固接;所述第一軸活動(dòng)套設(shè)在第一連桿上，所述第二軸活動(dòng)套設(shè)在第二連桿上，所述第三連桿的兩端分別套接在第一軸和第二軸上;第一連桿的長(zhǎng)度與第二連桿的長(zhǎng)度相同；第一連桿、第三連桿、第二連桿和第一指段四者構(gòu)成平行四連桿機(jī)構(gòu);所述凸塊撥盤與第一連桿固接;所述凸塊撥盤活動(dòng)套接在近關(guān)節(jié)軸上;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(dòng)方向?yàn)榻P(guān)節(jié)正方向，第一指段遠(yuǎn)離物體的轉(zhuǎn)動(dòng)方向?yàn)榻P(guān)節(jié)反方向；在該連桿平行夾持靈巧機(jī)器人手指裝置處于初始狀態(tài)時(shí)，凸塊撥盤與限位凸塊接觸，設(shè)此時(shí)凸塊撥盤相對(duì)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(shí)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度為正，凸塊撥盤朝近關(guān)節(jié)反方向旋轉(zhuǎn)時(shí)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度為負(fù);所述限位凸塊限制凸塊撥盤的轉(zhuǎn)動(dòng)角度只能為正;所述第一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)采用減速比超過(guò)100:1的減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)或者具有自鎖特性的減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu);所述第二傳動(dòng)機(jī)構(gòu)采用減速比超過(guò)100:1的減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)或者具有自鎖特性的減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。
[0013]本發(fā)明所述的連桿平行夾持靈巧機(jī)器人手指裝置，其特征在于:所述第一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括第一減速器、第一錐齒輪、第二錐齒輪、第一過(guò)渡軸、第一帶輪、第二帶輪和第一傳動(dòng)帶;所述第一電機(jī)的輸出軸與第一減速器的輸入軸相連，所述第一錐齒輪套固在第一減速器的輸出軸上，所述第二錐齒輪套固在第一過(guò)渡軸上，所述第一錐齒輪與第二錐齒輪嚙合；所述第一過(guò)渡軸套設(shè)在基座中，所述第一帶輪套固在第一過(guò)渡軸上，所述第二帶輪活動(dòng)套接在近關(guān)節(jié)軸上，所述第二帶輪與第一指段固接，所述第一傳動(dòng)帶連接第一帶輪和第二帶輪，所述第一傳動(dòng)帶、第一帶輪和第二帶輪形成帶輪傳動(dòng)關(guān)系，所述傳動(dòng)帶呈“O”字形。
[0014]本發(fā)明所述的連桿平行夾持靈巧機(jī)器人手指裝置，其特征在于:所述第二傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括第二減速器、第三錐齒輪、第四錐齒輪、第二過(guò)渡軸、第三帶輪、第四帶輪和第二傳動(dòng)帶;所述第二電機(jī)的輸出軸與第二減速器的輸入軸相連，所述第三錐齒輪套固在第二減速器的輸出軸上，所述第四錐齒輪套固在第二過(guò)渡軸上，所述第三錐齒輪與第四錐齒輪嚙合；所述第二過(guò)渡軸套設(shè)在基座中，所述第三帶輪套固在第二過(guò)渡軸上，所述第四帶輪活動(dòng)套接在近關(guān)節(jié)軸上，所述第四帶輪與第一連桿固接，所述第二傳動(dòng)帶連接第三帶輪和第四帶輪，所述第二傳動(dòng)帶、第三帶輪和第四帶輪形成帶輪傳動(dòng)關(guān)系，所述傳動(dòng)帶呈“O”字形。
[0015]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:
[0016]本發(fā)明裝置利用雙驅(qū)動(dòng)器、連桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、凸塊撥盤和限位凸塊等綜合實(shí)現(xiàn)了兩自由度的四種抓取模式:I)雙關(guān)節(jié)末端指段平行夾持聯(lián)動(dòng)抓取模式;2)雙關(guān)節(jié)獨(dú)立任意轉(zhuǎn)動(dòng)的抓取模式;3)雙關(guān)節(jié)先平行夾持聯(lián)動(dòng)，之后再獨(dú)立轉(zhuǎn)動(dòng)的抓取模式;4)雙關(guān)節(jié)先獨(dú)立轉(zhuǎn)動(dòng)，之后再固