[發(fā)明專利]交叉腱繩欠驅(qū)動機器人手指裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810056397.0
• 申請日: 2008-01-18
• 公開（公告）號: CN101214661A
• 公開（公告）日: 2008-07-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張文增
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號: B25J15/00
• 分類號: B25J15/00;B25J19/00;F16H37/00
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于擬人機器人技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種交叉腱繩欠驅(qū)動機器人手指裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計。

背景技術(shù)

與人類似，擬人機器人的多數(shù)功能要通過手部操作來實現(xiàn)，因而手部結(jié)構(gòu)是擬人機器人的重要組成部分，其設(shè)計是擬人機器人的關(guān)鍵技術(shù)之一。為了增加手部的擬人化，手部要設(shè)計較多的關(guān)節(jié)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(qū)動器數(shù)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(yīng)性。本發(fā)明提供的機器人擬人手指欠驅(qū)動裝置能夠更好的實現(xiàn)較多關(guān)節(jié)自由度、較少驅(qū)動器數(shù)目、抓取不同形狀、尺寸的物體時的較強的自適應(yīng)性這三個目標。

已有的一種自適應(yīng)欠驅(qū)動機械手裝置，如美國發(fā)明專利US5762390A，包括第一指段、第二指段、第三指段、電機、帶輪傳動機構(gòu)、絲桿傳動機構(gòu)、底座、連桿機構(gòu)、彈簧。第一指節(jié)、第二指節(jié)、第三指節(jié)與底座串聯(lián)鉸接在一起，并且兩兩之間設(shè)有彈簧和連桿相連，形成多個四連桿機構(gòu)，電機、帶輪傳動機構(gòu)、絲桿傳動機構(gòu)相串聯(lián)設(shè)置在底座里。該裝置由自身攜帶的電機驅(qū)動，由帶輪傳動機構(gòu)、絲桿傳動機構(gòu)將電機的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)化為連桿機構(gòu)的運動。由于彈簧的作用，第一、第二、第三指節(jié)初始保持伸直狀態(tài)。其工作原理為：電機轉(zhuǎn)動，通過帶輪傳動機構(gòu)和絲桿傳動機構(gòu)的運動，推動第一個四連桿機構(gòu)運動，從而推動第一、第二、第三指節(jié)同時轉(zhuǎn)動。當(dāng)?shù)谝恢腹?jié)接觸到物體時，第一指節(jié)不再轉(zhuǎn)動，電機繼續(xù)轉(zhuǎn)動，設(shè)置在第一、二指節(jié)之間的彈簧開始變形，同時，第一個四連桿機構(gòu)變形運動，從而推動第二、三指節(jié)繼續(xù)轉(zhuǎn)動。當(dāng)?shù)诙腹?jié)也接觸到物體，第二指節(jié)不再轉(zhuǎn)動，電機繼續(xù)轉(zhuǎn)動，設(shè)置在第二、三指節(jié)之間的彈簧開始變形，同時推動第二個四連桿機構(gòu)變形運動，從而推動第三指節(jié)繼續(xù)轉(zhuǎn)動，直到第三指節(jié)也接觸物體為止。

該裝置的不足之處為：多個連桿機構(gòu)裝置復(fù)雜、體積大、制造成本高，手指外觀與人手指有較大差異。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對已有技術(shù)的不足之處，提供一種交叉腱繩欠驅(qū)動機器人手指裝置，結(jié)構(gòu)簡單、可靠，成本低，外形與人的手指相似，可以作為擬人機器人手的手指使用，以實現(xiàn)機器人手采用較少驅(qū)動器驅(qū)動較多手指轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)，需要較低的控制系統(tǒng)要求，并具有抓取不同形狀、尺寸的物體的自適應(yīng)性。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明所述的交叉腱繩欠驅(qū)動機器人手指裝置，包括基座、電機、減速器、第一齒輪、第二齒輪、近關(guān)節(jié)軸、中部指段、遠關(guān)節(jié)軸和末端指段；所說的電機和減速器均與基座固接，電機的輸出軸與減速器的輸入軸相連，減速器的輸出軸與第一齒輪固接，第一齒輪與第二齒輪相嚙合，第二齒輪固接于近關(guān)節(jié)軸，所說的近關(guān)節(jié)軸套設(shè)在基座中，所說的遠關(guān)節(jié)軸套設(shè)在中部指段中，所說的末端指段套固在遠關(guān)節(jié)軸上，其特征在于：該交叉腱繩欠驅(qū)動機器人手指裝置還包括主動齒輪、過渡齒輪、主動繩輪、過渡軸、第一腱繩、第二腱繩、從動繩輪和簧件；所說的中部指段套接在近關(guān)節(jié)軸上；所說的主動齒輪套固在近關(guān)節(jié)軸上，所說的過渡軸套設(shè)在中部指段中，所說的過渡齒輪套固在過渡軸上并與主動齒輪嚙合，所說的主動繩輪套固在過渡軸上，所說的從動繩輪套固在遠關(guān)節(jié)軸上，所說的第一腱繩纏繞在主動繩輪和從動繩輪上并成“Z”字形，第一腱繩的兩端分別與主動繩輪、從動繩輪固接，所說的第二腱繩纏繞在主動繩輪和從動繩輪上并成“S”字形，第二腱繩的兩端分別與主動繩輪、從動繩輪固接，第一腱繩和第二腱繩交叉成“8”字形，所說的簧件的兩端分別連接中部指段和末端指段。

本發(fā)明所述的交叉腱繩欠驅(qū)動機器人手指裝置，其特征在于：所說的第一腱繩兩端分別固接有第一端塊、第二端塊，所說的第二腱繩兩端分別固接有第三端塊、第四端塊；所說的第一端塊鑲嵌固定在主動繩輪的槽內(nèi)，所說的第二端塊鑲嵌固定在從動繩輪的槽內(nèi)；所說的第三端塊鑲嵌固定在主動繩輪的槽內(nèi)，所說的第四端塊鑲嵌固定在從動繩輪的槽內(nèi)。

本發(fā)明所述的交叉腱繩欠驅(qū)動機器人手指裝置，其特征在于：所說的簧件采用扭簧、拉簧、壓簧、片簧、橡皮筋或彈性繩。

本發(fā)明所述的交叉腱繩欠驅(qū)動機器人手指裝置，其特征在于：所說的第一腱繩采用鋼絲，所說的第二腱繩采用鋼絲。

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：