四連桿平夾自適應(yīng)機器人手指裝置的制造方法
【專利摘要】四連桿平夾自適應(yīng)機器人手指裝置，屬于機器人手技術(shù)領(lǐng)域，包括基座、第一指段、第二指段、近關(guān)節(jié)軸、遠關(guān)節(jié)軸、驅(qū)動器、第一連桿、第二連桿、第三連桿、第一桿軸、第二桿軸、凸塊撥盤、撥輪、傳動機構(gòu)、第一簧件、第二簧件和限位凸塊。該裝置綜合實現(xiàn)了平行夾持與自適應(yīng)抓取手指功能，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自適應(yīng)包絡(luò)不同形狀、大小的物體；抓取范圍大，抓取穩(wěn)定可靠；僅利用一個驅(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)；結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕，加工、裝配和維修成本低，適用于機器人手。
【專利說明】
四連桿平夾自適應(yīng)機器人手指裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于機器人手技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種四連桿平夾自適應(yīng)機器人手指裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計。
【背景技術(shù)】
[0002]自適應(yīng)欠驅(qū)動機器人手采用少量電機驅(qū)動多個自由度關(guān)節(jié)，由于電機數(shù)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(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。
[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，達到更穩(wěn)定的形狀包絡(luò)抓取。工業(yè)夾持器一般采用末端平行的夾持方式，難以具有包絡(luò)握持功能，不能適應(yīng)多種形狀物體的穩(wěn)定包絡(luò)抓??；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，但是無法實施末端平行夾持抓取，例如，已有的一種欠驅(qū)動兩關(guān)節(jié)機器人手指裝置(中國發(fā)明專利CN101234489A)，包括基座、電機、中部指段、末端指段和平帶輪式傳動機構(gòu)等。該裝置實現(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。該欠驅(qū)動機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)，抓取方式主要為握持方式，難實現(xiàn)較好的末端平行夾持抓取效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是為了克服已有技術(shù)的不足之處，提供一種四連桿平夾自適應(yīng)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，也能先后轉(zhuǎn)動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)。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0006]本發(fā)明設(shè)計的一種四連桿平夾自適應(yīng)機器人手指裝置，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)軸的中心線與遠關(guān)節(jié)軸的中心線平行;其特征在于:該四連桿平夾自適應(yīng)機器人手指裝置還包括傳動機構(gòu)、撥輪、第一連桿、第二連桿、第三連桿、第一桿軸、第二桿軸、凸塊撥盤、第一簧件、第二簧件和限位凸塊;所述近關(guān)節(jié)軸活動套設(shè)在基座中；所述遠關(guān)節(jié)軸活動套設(shè)在第一指段中；所述第一指段活動套接在近關(guān)節(jié)軸上;所述第二指段套接在遠關(guān)節(jié)軸上;所述傳動機構(gòu)設(shè)置在基座中；所述驅(qū)動器的輸出軸與傳動機構(gòu)的輸入端相連，所述傳動機構(gòu)的輸出端與撥輪相連;所述撥輪活動套接在近關(guān)節(jié)軸上;所述第一連桿的一端活動套接在近關(guān)節(jié)軸上，第一連桿的另一端活動套接在第一桿軸上;所述第二連桿的一端套接在遠關(guān)節(jié)軸上，第二連桿的另一端活動套接在第二桿軸上，第二連桿與第二指段固接;所述第三連桿的兩端分別套接在第一桿軸、第二桿軸上;第一連桿的長度與第二連桿的長度相等，所述第一連桿、第二連桿、第三連桿和第一指段四者構(gòu)成平行四連桿機構(gòu);所述凸塊撥盤活動套接在近關(guān)節(jié)軸上，所述凸塊撥盤與第一連桿固接;所述凸塊撥盤包括撥盤、第一凸塊和第二凸塊;所述第一凸塊、第二凸塊分別與撥盤固接;所述限位凸塊與基座固接;所述第一凸塊與限位凸塊相接觸或離開一段距離;所述撥輪包括固接的傳動凸塊;所述第二凸塊與傳動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，第一指段遠離物體的轉(zhuǎn)動方向為近關(guān)節(jié)反方向；在該四連桿平夾自適應(yīng)機器人手指裝置處于初始狀態(tài)時，第一凸塊與限位凸塊接觸，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；所述限位凸塊限制凸塊撥盤的轉(zhuǎn)動角度只能為正;所述第一簧件的兩端分別連接凸塊撥盤和基座;在該四連桿平夾自適應(yīng)機器人手指裝置處于初始狀態(tài)時，所述第二凸塊與傳動凸塊離開一段距離;在撥輪轉(zhuǎn)動范圍內(nèi)，傳動凸塊會接觸到第二凸塊;所述第二簧件的兩端分別連接撥輪和第一指段。
[0007]本發(fā)明所述的四連桿平夾自適應(yīng)機器人手指裝置，其特征在于:所述驅(qū)動器采用電機、氣缸或液壓缸。
[0008]本發(fā)明所述的四連桿平夾自適應(yīng)機器人手指裝置，其特征在于:所述第一簧件采用拉簧、壓簧、片簧或扭簧。
[0009]本發(fā)明所述的四連桿平夾自適應(yīng)機器人手指裝置，其特征在于:所述第二簧件采用拉簧、壓簧、片簧或扭簧。
[0010]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:
[0011]本發(fā)明裝置利用驅(qū)動器、平行四連桿傳動機構(gòu)、第一簧件、第二簧件、凸塊撥盤、限位凸塊和撥輪等綜合實現(xiàn)了雙關(guān)節(jié)機器人手指平行夾持與自適應(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自適應(yīng)包絡(luò)不同形狀、大小的物體;該裝置抓取范圍大，抓取穩(wěn)定可靠;僅利用一個驅(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)簡單、體積小、重量輕，加工、裝配和維修成本低，適用于機器人手。
【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明設(shè)計的四連桿平夾自適應(yīng)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所示實施例的正視圖。
[0014]圖3是圖1所示實施例的側(cè)視圖(圖2的左視圖)。
[0015]圖4是圖1所示實施例的正視圖(未畫出基座前板、基座表面板、第一指段前板、第一指段表面板)。
[0016]圖5是圖1所示實施例中部分零件位置圖。
[0017]圖6是圖1所示實施例中部分零件位置圖。
[0018]圖7是圖1所示實施例中部分零件位置圖。
[0019]圖8是圖1所示實施例的爆炸視圖。
[0020]圖9至圖13是圖1所示實施例在以自適應(yīng)包絡(luò)握持的方式抓取物體的動作過程示意圖。
[0021]圖14至圖16是圖1所示實施例在以平行夾持的方式抓取物體的動作過程示意圖。
[0022]圖17、圖18是圖1所示實施例在自適應(yīng)包絡(luò)握持方式抓取物體動作過程中幾個關(guān)鍵位置時，凸塊撥盤、第一簧件與限位凸塊的相對位置的變化情況。
[0023]圖19至圖22是圖1所示實施例在自適應(yīng)包絡(luò)握持方式抓取物體動作過程中幾個關(guān)鍵位置時，撥輪、凸塊撥盤的相對位置的變化情況。
[0024]在圖1至圖22中:
[0025]I—基座，111一基座前板， 112—基座后板， 113—基座左側(cè)板，
[0026]114—基座右側(cè)板，115—基座表面板，116—基座底板， 2—第一指段，
[0027]2卜第一指段表面板，22—第一指段左側(cè)板，23—第一指段右側(cè)板，24—第一指段前板，
[0028]25—第一指段后板，3 —第二指段， 4—近關(guān)節(jié)軸，5—遠關(guān)節(jié)軸，
[0029]83 —軸承，84—套筒，85 —螺釘，86 —銷釘，
[0030]9 一第一連桿， 91 一第一桿軸， 92 一第二桿軸， 10 一第二連桿，
[0031]11—第三連桿， 12—凸塊撥盤， 121—第一凸塊， 122—第二凸塊，
[0032]13—第一簧件， 14 一驅(qū)動器(電機)，141 一減速器，142—第一錐齒輪，
[0033]143 —第二錐齒輪，144 一過渡齒輪軸，145—過渡帶輪， 147—傳動帶，
[0034]15—撥輪，151—傳動凸塊， 16—第二簧件， 17—物體，
[0035]18 —限位凸塊。
【具體實施方式】
[0036]下面結(jié)合附圖及實施例進一步詳細介紹本發(fā)明的具體結(jié)構(gòu)、工作原理的內(nèi)容。
[0037]本發(fā)明設(shè)計的四連桿平夾自適應(yīng)機器人手指裝置的一種實施例，如圖1至圖8所示，包括基座1、第一指段2、第二指段3、近關(guān)節(jié)軸4、遠關(guān)節(jié)軸5和驅(qū)動器14;所述驅(qū)動器14與基座I固接;所述近關(guān)節(jié)軸4的中心線與遠關(guān)節(jié)軸5的中心線平行。本實施例還包括傳動機構(gòu)、撥輪152、第一連桿9、第二連桿10、第三連桿11、第一桿軸91、第二桿軸92、凸塊撥盤12、第一簧件13、第二簧件53和限位凸塊18;所述近關(guān)節(jié)軸4活動套設(shè)在基座I中；所述遠關(guān)節(jié)軸5活動套設(shè)在第一指段2中；所述第一指段2活動套接在近關(guān)節(jié)軸4上;所述第二指段3套接在遠關(guān)節(jié)軸5上;所述傳動機構(gòu)設(shè)置在基座I中；所述驅(qū)動器14的輸出軸與傳動機構(gòu)的輸入端相連;所述傳動機構(gòu)的輸出端與撥輪相連;所述撥輪活動套接在近關(guān)節(jié)軸4上。
[0038]本實施例中，所述第一連桿的一端活動套接在近關(guān)節(jié)軸上，第一連桿的另一端活動套接在第一桿軸上;所述第二連桿的一端套接在遠關(guān)節(jié)軸上，第二連桿的另一端活動套接在第二桿軸上，第二連桿與第二指段固接;所述第三連桿的兩端分別套接在第一桿軸、第二桿軸上;第一連桿的長度與第二連桿的長度相等，所述第一連桿、第二連桿、第三連桿和第一指段四者構(gòu)成平行四連桿機構(gòu)；如圖5所示;這樣設(shè)置，使得:通過第三連桿11的傳動，從第一連桿9到第二連桿10的傳動是同向傳動且傳動比等于I。
[0039]本實施例中，所述凸塊撥盤12活動套接在近關(guān)節(jié)軸4上，所述凸塊撥盤12與第一連桿9固接。所述凸塊撥盤包括撥盤、第一凸塊和第二凸塊;所述第一凸塊、第二凸塊分別與撥盤固接;所述限位凸塊18與基座I固接;所述第一凸塊與限位凸塊18相接觸或離開一段距離，如圖6、圖17和圖18所示;所述撥輪包括固接的傳動凸塊。所述第二凸塊與傳動凸塊相接觸或離開一段距離，如圖7、圖19、圖20、圖21和圖22所示;設(shè)第一指段2靠向物體17的轉(zhuǎn)動方向為近關(guān)節(jié)正方向(如圖9中的順時針的箭頭方向)，第一指段2遠離物體17的轉(zhuǎn)動方向為近關(guān)節(jié)反方向；在該四連桿平夾自適應(yīng)機器人手指裝置處于初始狀態(tài)(如圖9、圖14所示的伸直狀態(tài))時，第一凸塊與限位凸塊18接觸，設(shè)此時凸塊撥盤12相對基座I的旋轉(zhuǎn)角度為O度(如圖6所示)，從該位置開始，凸塊撥盤12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12朝近關(guān)節(jié)反方向旋轉(zhuǎn)時的轉(zhuǎn)動角度為負;所述限位凸塊18限制凸塊撥盤12的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)動。所述第一簧件13的兩端分別連接凸塊撥盤12和基座I，第一簧件13使凸塊撥盤12靠向限位凸塊18;在該四連桿平夾自適應(yīng)機器人手指裝置處于初始狀態(tài)時，所述第二凸塊與傳動凸塊離開一段距離，如圖7所示;在撥輪轉(zhuǎn)動范圍內(nèi)，傳動凸塊會接觸到第二凸塊，如圖19至圖22所示;所述第二簧件的兩端分別連接撥輪和第一指段，如圖4所示。
[0040]本發(fā)明所述的四連桿平夾自適應(yīng)機器人手指裝置，其特征在于:所述驅(qū)動器14采用電機、氣缸或液壓缸。本實施例中，所述驅(qū)動器14采用電機。
[0041 ]本發(fā)明所述的四連桿平夾自適應(yīng)機器人手指裝置，其特征在于:所述第一簧件采用拉簧、壓簧、片簧或扭簧。本實施例中，所述第一簧件13采用拉簧。
[0042]本發(fā)明所述的四連桿平夾自適應(yīng)機器人手指裝置，其特征在于:所述第二簧件采用拉簧、壓簧、片簧或扭簧。本實施例中，所述第二簧件16采用扭簧。
[0043]本實施例中，所述基座I包括固接在一起的基座前板111、基座后板112、基座左側(cè)板113、基座右側(cè)板114、基座表面板115和基座底板116。本實施例中，所述第一指段2包括固接在一起的第一指段表面板21、第一指段左側(cè)板22、第一指段右側(cè)板23、第一指段前板24和第一指段后板25。
[0044]本實施例中，所述傳動機構(gòu)包括減速器141、第一錐齒輪142、第二錐齒輪143、過渡齒輪軸144、過渡帶輪145和傳動帶147;所述電機14的輸出軸與減速器141的輸入軸相連，所述第一錐齒輪142套固在減速器141的輸出軸上，所述第二錐齒輪143套固在過渡齒輪軸144上，所述第一錐齒輪142與第二錐齒輪143嚙合;所述過渡齒輪軸144套設(shè)在基座I中，所述過渡帶輪145套固在過渡齒輪軸144上，所述傳動帶147連接過渡帶輪145和撥輪15，所述傳動帶147、過渡帶輪145和撥輪15形成帶輪傳動關(guān)系。
[0045]本實施例中，所述傳動機構(gòu)可以是其他的很多種常規(guī)的傳動機構(gòu)，例如齒輪傳動機構(gòu)、帶輪傳動機構(gòu)等等，還可以是一級傳動機構(gòu)或二級以上的傳動機構(gòu)，只要將驅(qū)動器(電機)的動力傳遞給撥輪即可。
[0046]本實施例還包括若干軸承83、若干套筒84、若干螺釘85和若干銷釘86等，屬公知技術(shù)，不贅述。
[0047]本實施例的工作原理，結(jié)合附圖敘述如下:
[0048]本實施例處于初始狀態(tài)時，如圖1、圖5、圖6和圖7所示。
[0049]電機14轉(zhuǎn)動，通過減速機141帶動第一錐齒輪142，帶動第二錐齒輪143，帶動過渡齒輪軸144，帶動過渡帶輪145，通過傳動帶147驅(qū)動撥輪15轉(zhuǎn)動，通過第二簧件16拉動第一指段2繞關(guān)節(jié)軸4轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)第一關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動;此時，傳動凸塊151還沒有接觸第二凸塊122，第一簧件13拉著凸塊撥盤12使其緊靠在限位凸塊18上，由于凸塊撥盤12與第一連桿9固接，所以第一連桿9保持初始姿態(tài)不變;此時，在平行四連桿機構(gòu)(第一連桿9、第二連桿10、第三連桿11和第一指段2)的作用下，第二連桿10和第二指段3仍然保持初始姿態(tài)，原因是:通過第三連桿11的傳動，從第一連桿9到第二連桿10的傳動是同向傳動且傳動比等于I，所以當(dāng)?shù)谝恢付?繞近關(guān)節(jié)軸4轉(zhuǎn)動且第一連桿9不動時，第二連桿10相對基座I只進行平移運動而不會旋轉(zhuǎn)，由于第二連桿10與第二指段3固接，所以第二指段3相對基座I只進行平移運動而不會旋轉(zhuǎn)，始終保持著原有的姿態(tài)。
[0050]a)第二指段2接觸物體17的平行夾持(也稱平行開合或平夾)抓取模式:
[0051]如果此時第二指段2接觸物體17，則是平行夾持抓取模式。動作過程如圖14至圖16所示。
[0052]電機14繼續(xù)轉(zhuǎn)動，撥輪15繼續(xù)轉(zhuǎn)動但傳動凸塊151還沒有接觸第二凸塊122時，第二簧件16發(fā)生較大變形，第二簧件16的變形彈力(該力稱為F1),通過第一指段2、遠關(guān)節(jié)軸5等施加到了第二指段3對物體17的抓持力中，如果抓持力足夠，電機14停轉(zhuǎn)，抓取結(jié)束。
[0053]在上述過程之后，如果抓持力不夠，撥輪15繼續(xù)轉(zhuǎn)動一個角度，此時第二簧件16發(fā)生了更大變形,F1更大；同時，傳動凸塊151接觸第二凸塊122并施加一個力(該力稱為F2)給第二凸塊122，F(xiàn)2通過第一連桿9、第三連桿11和第二連桿10施加到了第二指段3對物體17的抓持力中(需要扣除第一簧件的變形彈力對抓持力的影響)，電機14停轉(zhuǎn)，抓取結(jié)束。
[0054]平行夾持抓取模式適合以第二指段3去夾持物體17，或者通過外張的方式用第二指段3去從內(nèi)向外撐取物體17。例如一個空心圓柱筒的拿取，從該物體的內(nèi)側(cè)向外張開撐住筒壁，從而拿取物體。
[0055]b)第一指段2接觸物體17的自適應(yīng)抓取模式:
[0056]第一階段的平夾抓取與第二階段的自適應(yīng)抓取合稱為平夾自適應(yīng)(或平耦自適應(yīng))抓取模式。
[0057]當(dāng)?shù)谝恢付?接觸物體17而被物體17阻擋不能再轉(zhuǎn)動，將自動進入自適應(yīng)抓取階段。電機14繼續(xù)轉(zhuǎn)動，撥輪15繼續(xù)轉(zhuǎn)動，但傳動凸塊151還沒有接觸第二凸塊122時，第二簧件16發(fā)生較大變形，第二簧件16的變形彈力(該力稱為F1),施加到第一指段2對物體17的抓持力中。
[0058]電機14繼續(xù)轉(zhuǎn)動，撥輪15繼續(xù)轉(zhuǎn)動一個角度，此時第二簧件16發(fā)生了更大變形，F(xiàn)1更大；同時，傳動凸塊16接觸第二凸塊122并推動第二凸塊122，凸塊撥盤12和第一連桿9在克服第一簧件13變形彈力發(fā)生轉(zhuǎn)動，通過第三連桿11帶動第二連桿10和第二指段3繞遠關(guān)節(jié)軸5轉(zhuǎn)動，直到第二指段3接觸物體17并施加抓持力，電機14停轉(zhuǎn)，抓取結(jié)束，完成自適應(yīng)包絡(luò)抓取物體的效果。動作過程如圖9至13所示。
[0059]針對不同形狀、大小的物體，本實施例具有自適應(yīng)性，能夠抓取多種物體。
[0060]在上述過程中，當(dāng)凸塊撥盤12的旋轉(zhuǎn)角度為正時，在第三連桿11的作用下，第二連桿10和第二指段3相對于第一指段2的旋轉(zhuǎn)角度等于第一連桿9和凸塊撥盤12相對于第一指段2的旋轉(zhuǎn)角度。
[0061]圖6是圖9、圖10和圖11的凸塊撥盤12、限位凸塊18和第一簧件的情況。此時本實施例處在初始位置或者僅彎曲了第一指段，第一簧件13使凸塊撥盤12與限位凸塊18相接觸，第二指段3處于相對于基座I的固定初始姿態(tài)，這種情況一直持續(xù)到圖11的包絡(luò)抓取開始，或者圖16的夾持抓取結(jié)束。
[0062]圖17是圖12的凸塊撥盤12、限位凸塊18和第一簧件的相對位置變化情況。此時本實施例的第一指段2已經(jīng)接觸到物體17被阻擋而不能運動，在驅(qū)動器14的驅(qū)動作用下，第二指段3已經(jīng)繞遠關(guān)節(jié)軸5轉(zhuǎn)動一個角度(相對于基座I轉(zhuǎn)動)，第二指段3已經(jīng)不再保持原來豎直的初始姿態(tài)，凸塊撥盤12離開了原來一直接觸的限位凸塊18。
[0063]圖18是圖13的凸塊撥盤12、限位凸塊18和第一簧件的相對位置變化情況。此時本實施例完成對物體的兩個指段的接觸——實現(xiàn)自適應(yīng)包絡(luò)抓取，對不同形狀尺寸的物體能夠自動包絡(luò)抓取，抓取穩(wěn)定;與圖17的情況相比，凸塊撥盤12轉(zhuǎn)動到了更大的角度，離開限位凸塊18更遠的距離，第二指段3也轉(zhuǎn)動了與凸塊撥盤12的轉(zhuǎn)角相同的角度。
[0064]圖19、圖20是圖11的傳動凸塊和第二凸塊的位置情況。圖21是圖12的傳動凸塊和第二凸塊的位置情況。圖22是圖13的傳動凸塊和第二凸塊的位置情況。
[0065]釋放物體17的過程:電機14反轉(zhuǎn)，后續(xù)過程與上述抓取物體17的過程剛好相反，不再贅述。
[0066]本發(fā)明裝置利用驅(qū)動器、平行四連桿傳動機構(gòu)、第一簧件、第二簧件、凸塊撥盤、限位凸塊和撥輪等綜合實現(xiàn)了雙關(guān)節(jié)機器人手指平行夾持與自適應(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自適應(yīng)包絡(luò)不同形狀、大小的物體;該裝置抓取范圍大，抓取穩(wěn)定可靠;僅利用一個驅(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)簡單、體積小、重量輕，加工、裝配和維修成本低，適用于機器人手。
【主權(quán)項】
1.一種四連桿平夾自適應(yīng)機器人手指裝置，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)軸的中心線與遠關(guān)節(jié)軸的中心線平行;其特征在于:該四連桿平夾自適應(yīng)機器人手指裝置還包括傳動機構(gòu)、撥輪、第一連桿、第二連桿、第三連桿、第一桿軸、第二桿軸、凸塊撥盤、第一簧件、第二簧件和限位凸塊;所述近關(guān)節(jié)軸活動套設(shè)在基座中；所述遠關(guān)節(jié)軸活動套設(shè)在第一指段中；所述第一指段活動套接在近關(guān)節(jié)軸上;所述第二指段套接在遠關(guān)節(jié)軸上;所述傳動機構(gòu)設(shè)置在基座中；所述驅(qū)動器的輸出軸與傳動機構(gòu)的輸入端相連，所述傳動機構(gòu)的輸出端與撥輪相連;所述撥輪活動套接在近關(guān)節(jié)軸上;所述第一連桿的一端活動套接在近關(guān)節(jié)軸上，第一連桿的另一端活動套接在第一桿軸上;所述第二連桿的一端套接在遠關(guān)節(jié)軸上，第二連桿的另一端活動套接在第二桿軸上，第二連桿與第二指段固接;所述第三連桿的兩端分別套接在第一桿軸、第二桿軸上;第一連桿的長度與第二連桿的長度相等，所述第一連桿、第二連桿、第三連桿和第一指段四者構(gòu)成平行四連桿機構(gòu);所述凸塊撥盤活動套接在近關(guān)節(jié)軸上，所述凸塊撥盤與第一連桿固接;所述凸塊撥盤包括撥盤、第一凸塊和第二凸塊;所述第一凸塊、第二凸塊分別與撥盤固接;所述限位凸塊與基座固接;所述第一凸塊與限位凸塊相接觸或離開一段距離;所述撥輪包括固接的傳動凸塊;所述第二凸塊與傳動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，第一指段遠離物體的轉(zhuǎn)動方向為近關(guān)節(jié)反方向；在該四連桿平夾自適應(yīng)機器人手指裝置處于初始狀態(tài)時，第一凸塊與限位凸塊接觸，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；所述限位凸塊限制凸塊撥盤的轉(zhuǎn)動角度只能為正;所述第一簧件的兩端分別連接凸塊撥盤和基座;在該四連桿平夾自適應(yīng)機器人手指裝置處于初始狀態(tài)時，所述第二凸塊與傳動凸塊離開一段距離;在撥輪轉(zhuǎn)動范圍內(nèi)，傳動凸塊會接觸到第二凸塊;所述第二簧件的兩端分別連接撥輪和第一指段。2.如權(quán)利要求1所述的四連桿平夾自適應(yīng)機器人手指裝置，其特征在于:所述驅(qū)動器采用電機、氣缸或液壓缸O3.如權(quán)利要求1所述的四連桿平夾自適應(yīng)機器人手指裝置，其特征在于:所述第一簧件采用拉簧、壓簧、片簧或扭簧。4.如權(quán)利要求1所述的四連桿平夾自適應(yīng)機器人手指裝置，其特征在于:所述第二簧件采用拉簧、壓簧、片簧或扭簧。
【文檔編號】B25J15/00GK105881565SQ201610345242
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年5月23日
【發(fā)明人】張文增, 黎帆
【申請人】清華大學(xué)