空程傳動柔性件耦合自適應(yīng)機(jī)器人手指裝置，屬于機(jī)器人手技術(shù)領(lǐng)域，包括基座、兩個指段、兩個關(guān)節(jié)軸、驅(qū)動器、兩個傳動輪、兩個柔性件、過渡傳動機(jī)構(gòu)、中間傳動機(jī)構(gòu)、撥輪、凸塊撥盤、限位撥盤、兩個簧件和限位凸塊。該裝置利用撥輪上的主動凸塊與凸塊撥盤上的從動凸塊之間的空程，實現(xiàn)了耦合與自適應(yīng)復(fù)合抓取模式，既能聯(lián)動兩個關(guān)節(jié)捏持物體，也能先轉(zhuǎn)動第一指段再轉(zhuǎn)動第二指段握持物體，對不同形狀尺寸物體具有自適應(yīng)抓取效果；僅利用一個驅(qū)動器驅(qū)動兩個關(guān)節(jié)，無需復(fù)雜的傳感和實時控制系統(tǒng)；結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕，成本低。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于機(jī)器人手
，特別涉及一種空程傳動柔性件耦合自適應(yīng)機(jī)器人手指裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計。
技術(shù)介紹
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。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(diǎn)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(diǎn)的接觸，達(dá)到更穩(wěn)定的形狀包絡(luò)抓取。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，但是無法實施末端捏持抓取。已有的一種欠驅(qū)動兩關(guān)節(jié)機(jī)器人手指裝置(中國專利技術(shù)專利CN101234489A)，包括基座、電機(jī)、中部指段、末端指段、近關(guān)節(jié)軸、遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸、帶輪傳動機(jī)構(gòu)和簧件等。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，能夠適應(yīng)不同形狀尺寸的物體。該欠驅(qū)動兩關(guān)節(jié)機(jī)器人手指裝置的不足之處為：1)抓取方式只能為握持方式，難實現(xiàn)彎曲遠(yuǎn)關(guān)節(jié)的末端捏持抓取效果；2)該裝置抓取物體的過程不擬人，該裝置在未碰觸物體前始終呈現(xiàn)伸直的狀態(tài)。具有耦合與自適應(yīng)復(fù)合抓取模式的機(jī)器人手指稱為耦合自適應(yīng)手指。所謂的耦合與自適應(yīng)復(fù)合抓取模式是指該手指可以實現(xiàn)耦合抓取與自適應(yīng)欠驅(qū)動抓取相結(jié)合的復(fù)合欠驅(qū)動抓取，即機(jī)器人手指裝置在彎曲抓握物體過程中，碰到物體之前各指段按一定角度比例同時彎曲；而在近指段碰到物體后，又可解耦轉(zhuǎn)動第二關(guān)節(jié)，使第二指段自動適應(yīng)物體表面形狀，從而完全包絡(luò)握持物體，并且只通過一個驅(qū)動器驅(qū)動多個關(guān)節(jié)；如果在耦合轉(zhuǎn)動兩個關(guān)節(jié)的過程中，第二指段接觸物體，則抓取結(jié)束，實現(xiàn)了捏持效果。已有的一種雙關(guān)節(jié)并聯(lián)欠驅(qū)動機(jī)器人手指裝置(中國專利技術(shù)專利CN101633171B)，包括基座、中部指段、末端指段、近關(guān)節(jié)軸、遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸、電機(jī)、耦合傳動機(jī)構(gòu)、自適應(yīng)傳動機(jī)構(gòu)和三個簧件。該裝置可以實現(xiàn)耦合與自適應(yīng)復(fù)合抓取模式，不足在于：1)機(jī)構(gòu)復(fù)雜，有兩套傳動機(jī)構(gòu)安裝在近關(guān)節(jié)軸和遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸之間；2)需要的簧件數(shù)目過多，簧件選型困難；3)利用多個簧件來實現(xiàn)解耦——調(diào)和耦合傳動機(jī)構(gòu)與自適應(yīng)傳動機(jī)構(gòu)之間的矛盾，常常使得多個簧件形變較大，導(dǎo)致過大且不必要的能量損耗。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是為了克服已有技術(shù)的不足之處，提供一種空程傳動柔性件耦合自適應(yīng)機(jī)器人手指裝置。該裝置能夠?qū)崿F(xiàn)耦合與自適應(yīng)復(fù)合抓取模式，既能聯(lián)動兩個關(guān)節(jié)用末端捏持物體，也能先轉(zhuǎn)動第一指段碰觸物體后再轉(zhuǎn)動第二指段包絡(luò)握持物體，達(dá)到對不同形狀尺寸物體的自適應(yīng)握持效果；無需復(fù)雜的傳感和控制系統(tǒng)。本專利技術(shù)的技術(shù)方案如下：本專利技術(shù)設(shè)計的空程傳動柔性件耦合自適應(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：該空程傳動柔性件耦合自適應(yīng)機(jī)器人手指裝置還包括過渡傳動機(jī)構(gòu)、撥輪、第一傳動輪、第二傳動輪、第一柔性件、第二柔性件、凸塊撥盤、中間傳動機(jī)構(gòu)、限位撥盤、限位凸塊、第一簧件和第二簧件；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；所述第一指段活動套接在近關(guān)節(jié)軸上；所述第二指段套接在遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸上；所述過渡傳動機(jī)構(gòu)設(shè)置在基座中；所述驅(qū)動器的輸出軸與過渡傳動機(jī)構(gòu)的輸入端相連，所述過渡傳動機(jī)構(gòu)的輸出端與撥輪相連；所述撥輪包括固接的主動凸塊，所述撥輪活動套接在近關(guān)節(jié)軸上；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；所述的第一柔性件纏繞在第一傳動輪和第二傳動輪上并形成“S”字形，第一柔性件的兩端分別與第一傳動輪、第二傳動輪固接；所述的第二柔性件纏繞在第一傳動輪和第二傳動輪上并形成“Z”字形，第二柔性件的兩端分別與第一傳動輪、第二傳動輪固接，第一柔性件和第二柔性件交叉成“8”字形；所述凸塊撥盤活動套接在近關(guān)節(jié)軸上；所述凸塊撥盤包括固接的從動凸塊；所述中間傳動機(jī)構(gòu)設(shè)置在基座中，所述中間傳動機(jī)構(gòu)的輸入端與凸塊撥盤固接，中間傳動機(jī)構(gòu)的輸出端與限位撥盤固接，所述中間傳動機(jī)構(gòu)使得從凸塊撥盤到限位撥盤的傳動為反向傳動；所述限位撥盤活動套接在近關(guān)節(jié)軸上，所述限位撥盤與第一傳動輪固接；所述限位凸塊與基座固接；所述限位撥盤包括固接的凸塊；所述凸塊與限位凸塊相接觸或離開一段距離；所述從動凸塊與主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(yuǎn)離物體的轉(zhuǎn)動方向為近關(guān)節(jié)反方向；在該空程傳動柔性件耦合自適應(yīng)機(jī)器人手指裝置處于初始狀態(tài)時，凸塊與限位凸塊接觸，設(shè)此時限位撥盤相對基座的旋轉(zhuǎn)角度為0度，從該位置開始，限位撥盤朝近關(guān)節(jié)正方向旋轉(zhuǎn)時的轉(zhuǎn)動角度為正，限位撥盤朝近關(guān)節(jié)反方向旋轉(zhuǎn)時的轉(zhuǎn)動角度為負(fù)；所述限位凸塊限制限位撥盤的轉(zhuǎn)動角度只能為正；所述第一簧件的兩端分別連接限位撥盤和基座；在該空程傳動柔性件耦合自適應(yīng)機(jī)器人手指裝置處于初始狀態(tài)時，所述從動凸塊與主動凸塊離開一段距離；在撥輪轉(zhuǎn)動范圍內(nèi)，主動凸塊會接觸到從動凸塊；所述第二簧件的兩端分別連接撥輪和第一指段。本專利技術(shù)所述的空程傳動柔性件耦合自適應(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。本專利技術(shù)所述的空程傳動柔性件耦合自適應(yīng)機(jī)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。本專利技術(shù)所述的空程傳動柔性件耦合自適應(yīng)機(jī)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。本專利技術(shù)與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)和突出性效果：本專利技術(shù)裝置利用驅(qū)動器、第一傳動輪、第二傳動輪、第一柔性件、第二柔性件、中間傳動機(jī)構(gòu)、兩個簧件、凸塊撥盤、限位撥盤、限位凸塊和撥輪等綜合實現(xiàn)了耦合與自適應(yīng)復(fù)合抓取模式，該裝置既能聯(lián)動兩個關(guān)節(jié)用末端捏持物體，也能先轉(zhuǎn)動第一指段碰觸物體后再轉(zhuǎn)動第二指段包絡(luò)握持物體，達(dá)到對不同形狀尺寸物體的自適應(yīng)握持效果；由于撥輪上的主動凸塊與凸塊撥盤上的從動凸塊之間有一段空程，在第一指段轉(zhuǎn)動時第二指段會同時轉(zhuǎn)動，達(dá)到了耦合抓取模式；當(dāng)?shù)谝恢付谓佑|物體被阻擋后，經(jīng)過一段很小的時間，撥輪上的主動凸塊才會接觸并撥動凸塊撥盤上的從動凸塊，從而驅(qū)動第一傳動輪轉(zhuǎn)動，經(jīng)過第一柔性件、第二柔性件、第二傳動輪的傳動，帶動第二指段轉(zhuǎn)動，直到第二指段接觸物體，達(dá)到了自適應(yīng)抓取模式。該裝置抓取穩(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)雜的傳感和實時控制系統(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(jī)器人手。附圖說明圖1是本專利技術(shù)設(shè)計的空程傳動柔性件耦合自適應(yīng)機(jī)器人手指裝置的一種實施例的立體外觀圖。圖2是圖1所示實施例的正視圖。圖3是圖1所示實施例的側(cè)視圖(圖2的左視圖)。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)。圖5是圖1所示實施例中的立體外觀圖(未畫出部分零件)。圖6是圖1所示實施例中A-A剖視圖。圖7是圖1所示實施例中部分零件位置圖。圖8是圖1所示實施例的爆炸視圖。圖9至圖13是圖1所示實施例在以耦合與自適應(yīng)復(fù)合抓取方式抓取物體本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種空程傳動柔性件耦合自適應(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：該空程傳動柔性件耦合自適應(yīng)機(jī)器人手指裝置還包括過渡傳動機(jī)構(gòu)、撥輪、第一傳動輪、第二傳動輪、第一柔性件、第二柔性件、凸塊撥盤、中間傳動機(jī)構(gòu)、限位撥盤、限位凸塊、第一簧件和第二簧件；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；所述第一指段活動套接在近關(guān)節(jié)軸上；所述第二指段套接在遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸上；所述過渡傳動機(jī)構(gòu)設(shè)置在基座中；所述驅(qū)動器的輸出軸與過渡傳動機(jī)構(gòu)的輸入端相連，所述過渡傳動機(jī)構(gòu)的輸出端與撥輪相連；所述撥輪包括固接的主動凸塊，所述撥輪活動套接在近關(guān)節(jié)軸上；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；所述的第一柔性件纏繞在第一傳動輪和第二傳動輪上并形成“S”字形，第一柔性件的兩端分別與第一傳動輪、第二傳動輪固接；所述的第二柔性件纏繞在第一傳動輪和第二傳動輪上并形成“Z”字形，第二柔性件的兩端分別與第一傳動輪、第二傳動輪固接，第一柔性件和第二柔性件交叉成“8”字形；所述凸塊撥盤活動套接在近關(guān)節(jié)軸上；所述凸塊撥盤包括固接的從動凸塊；所述中間傳動機(jī)構(gòu)設(shè)置在基座中，所述中間傳動機(jī)構(gòu)的輸入端與凸塊撥盤固接，中間傳動機(jī)構(gòu)的輸出端與限位撥盤固接，所述中間傳動機(jī)構(gòu)使得從凸塊撥盤到限位撥盤的傳動為反向傳動；所述限位撥盤活動套接在近關(guān)節(jié)軸上，所述限位撥盤與第一傳動輪固接；所述限位凸塊與基座固接；所述限位撥盤包括固接的凸塊；所述凸塊與限位凸塊相接觸或離開一段距離；所述從動凸塊與主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(yuǎn)離物體的轉(zhuǎn)動方向為近關(guān)節(jié)反方向；在該空程傳動柔性件耦合自適應(yīng)機(jī)器人手指裝置處于初始狀態(tài)時，凸塊與限位凸塊接觸，設(shè)此時限位撥盤相對基座的旋轉(zhuǎn)角度為0度，從該位置開始，限位撥盤朝近關(guān)節(jié)正方向旋轉(zhuǎn)時的轉(zhuǎn)動角度為正，限位撥盤朝近關(guān)節(jié)反方向旋轉(zhuǎn)時的轉(zhuǎn)動角度為負(fù)；所述限位凸塊限制限位撥盤的轉(zhuǎn)動角度只能為正；所述第一簧件的兩端分別連接限位撥盤和基座；在該空程傳動柔性件耦合自適應(yīng)機(jī)器人手指裝置處于初始狀態(tài)時，所述從動凸塊與主動凸塊離開一段距離；在撥輪轉(zhuǎn)動范圍內(nèi)，主動凸塊會接觸到從動凸塊；所述第二簧件的兩端分別連接撥輪和第一指段。...
【技術(shù)特征摘要】
1.一種空程傳動柔性件耦合自適應(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：該空程傳動柔性件耦合自適應(yīng)機(jī)器人手指裝置還包括過渡傳動機(jī)構(gòu)、撥輪、第一傳動輪、第二傳動輪、第一柔性件、第二柔性件、凸塊撥盤、中間傳動機(jī)構(gòu)、限位撥盤、限位凸塊、第一簧件和第二簧件；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；所述第一指段活動套接在近關(guān)節(jié)軸上；所述第二指段套接在遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸上；所述過渡傳動機(jī)構(gòu)設(shè)置在基座中；所述驅(qū)動器的輸出軸與過渡傳動機(jī)構(gòu)的輸入端相連，所述過渡傳動機(jī)構(gòu)的輸出端與撥輪相連；所述撥輪包括固接的主動凸塊，所述撥輪活動套接在近關(guān)節(jié)軸上；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；所述的第一柔性件纏繞在第一傳動輪和第二傳動輪上并形成“S”字形，第一柔性件的兩端分別與第一傳動輪、第二傳動輪固接；所述的第二柔性件纏繞在第一傳動輪和第二傳動輪上并形成“Z”字形，第二柔性件的兩端分別與第一傳動輪、第二傳動輪固接，第一柔性件和第二柔性件交叉成“8”字形；所述凸塊撥盤活動套接在近關(guān)節(jié)軸上；所述凸塊撥盤包括固接的從動凸塊；所述中間傳動機(jī)構(gòu)設(shè)置在基座中，所述中間傳動機(jī)構(gòu)的輸入端與凸塊撥盤固接，中間傳動機(jī)構(gòu)的輸出端與...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：陳瀟男，高路克，張文增，
申請(專利權(quán))人：清華大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：北京;11
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