[發明專利]連桿欠驅動機械手指裝置

無效

• 申請號: 200710099371.X
• 申請日: 2007-05-18
• 公開（公告）號: CN101049696A
• 公開（公告）日: 2007-10-10
• 發明（設計）人: 張文增;郝莉;陳強;都東;孫振國
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: B25J15/08
• 分類號: B25J15/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于擬人機器人技術領域，特別涉及一種具有形狀自適應的欠驅動機械手指裝置的結構設計。

背景技術

與人類似，擬人機器人的多數功能要通過手部操作來實現，因而手部結構是擬人機器人的重要組成部分，其設計是擬人機器人的關鍵技術之一。為了增加手部的擬人化，手部要設計較多的關節自由度，然而，為了減輕擬人機器人手部的控制難度，以及減小手部的體積、重量，需要減少驅動器數目，這兩者有一定的矛盾，另外，為了更好地抓取物體，還需要手指在抓取物體時具有一定的自適應性。設計連桿欠驅動機械手指裝置能夠更好地實現較多關節自由度、較少驅動器數目、抓取不同形狀和尺寸的物體時具有較強的自適應性這三個目標。

已有的一種自適應欠驅動機械手指裝置，如中國發明專利CN?1365875A，含有第一指段、第二指段和欠驅動關節，欠驅動關節含有主動板、欠驅動關節軸和多級齒輪增速機構。外力使主動板繞欠驅動關節軸轉動，由多級齒輪增速機構實現第二指段大幅度轉動后扣緊物體。

該裝置的不足之處為：該裝置采用多級齒輪傳動，在關節處為一個齒輪箱，體積較大；其主動板作轉動運動，致使其遠離關節的一端距離第一指段表面過遠，造成手指一端比另一端粗許多，與人手差別較大；該裝置雖然模仿拇指是基本可行的，但不適合模仿除拇指外的其他手指，而且，若將多個該裝置連接起來構成食指、中指、無名指和小指，外觀將與人手差別過大。

已有的一種自適應欠驅動機械手指裝置，如中國發明專利CN?1410223A，包括第一指段、欠驅動關節和第二指段，欠驅動關節含有主動滑塊、關節軸和齒輪齒條機構。外力驅動主動滑塊在第一指段上滑動，同時固接在主動滑塊上的齒條向第一指段內運動，帶動與齒條嚙合的齒輪繞關節軸轉動，實現第二指段轉動并扣緊物體。

該裝置的不足之處為：該裝置采用齒輪齒條傳動，裝置比較復雜，手掌的質量較大，能耗較高。為了實現良好的欠驅動效果，即實現第二指段較大角度的轉動，所采用的齒輪半徑必須很小，加工難度大、成本高。且齒輪齒條機構需要良好的潤滑和密封，使用成本較高。

發明內容

本發明的目的是為了克服已有技術的不足之處，提出一種連桿欠驅動機械手指裝置。使該機械手指裝置具有體積小、質量輕、易于加工和維護等特點，從而進一步降低加工難度和維護成本，使機械手指的外形與人手手指更相似。

本發明采用如下技術方案：一種連桿欠驅動機械手指裝置，含有第一指段、第二指段和設置在兩者之間的欠驅動關節，所述的欠驅動關節含有主動滑塊、關節軸和套設在關節軸上的扭簧，所述的關節軸安裝在第一指段上，所述的第二指段套設在關節軸上，所述的扭簧的一端與第一指段固連，扭簧的另一端與第二指段固連，其特征在于：所述的欠驅動關節還含有連桿機構，所述的連桿機構由主動桿和從動桿組成，主動桿一端與第一指段鉸接，另一端與從動桿鉸接，從動桿的另一端與第二指段鉸接，該鉸接點軸線相對于關節軸軸線平行；所述的主動滑塊鑲嵌在第一指段中，且與所述的主動桿相接觸。

本發明的技術特征還在于：所述的關節軸由左關節半軸和右關節半軸組成，所述的左關節半軸和右關節半軸共軸安裝在第一指段上。

本發明的另一技術特征還在于：所述欠驅動關節的各部分的結構參數符合以下關系：

設主動桿長度為L₁，從動桿長度為L₂，從動桿與第二指段鉸接點軸線到關節軸軸線間的距離為L₃，主動滑塊與主動桿的接觸線到主動桿一端與第一指段鉸接點軸線的垂直距離為h，則：L₁∶h＝1.5～2.5∶1；L₂∶h＝3～5∶1；L₃∶h＝0.6～1.2∶1。

本發明所述的第一指段由第一指段骨架、背面板和主動滑塊擋板組成，三者固接在一起。所述的主動滑塊由滑塊體和固接在滑塊體表面上的滑塊表面罩組成，所述的滑塊表面罩采用工業橡皮材料。