[發明專利]雙關節齒條耦合機器人手指裝置

無效

• 申請號: 200910092924.8
• 申請日: 2009-09-11
• 公開（公告）號: CN101653940A
• 公開（公告）日: 2010-02-24
• 發明（設計）人: 李國軒;張文增
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: B25J15/00
• 分類號: B25J15/00;B25J19/00
• 代理公司: 北京鴻元知識產權代理有限公司
• 代理人: 邸更巖

技術領域

本發明屬于擬人機器人技術領域，特別涉及一種雙關節齒條耦合機器人手指裝置的結構設計。

背景技術

毋庸置疑，手部是人體一個十分重要的器官。與人類相同，機械手也是機器人機構中一個十分重要的組成部分。機器人在日常工作過程中使用機械手進行各種動作，完成工作任務。由于機械手存在體積小、結構精巧、出力要求大和控制難度高等特點，目前機械手研發制造領域存在很多熱點和難點問題。

首先介紹一下仿造人手多關節同時彎曲抓取物體模式的機械手“耦合”抓取模式。所說的“耦合”抓取物體模式就是指，當人手部抓取物體時，往往是各手指的各個關節同時彎曲。而將這種特點應用到機械手鄰域，并且當各關節轉動角度成一定的比例時稱作機械手的“耦合”抓取模式。

已有的一種耦合式多關節機械手指裝置(日本發明專利JP2004-130405A)，包括基座、電機、第一指段、第二指段、第三指段、第一齒輪傳動機構、第一帶輪傳動機構、第二齒輪傳動機構和第二帶輪傳動機構等。該裝置采用齒輪傳動機構和帶輪傳動機構綜合設計了由一個電機驅動多個關節耦合轉動的機構，可以作為機器人手的一個手指使用。該裝置的不足之處為：手指裝置中存在過渡軸，結構復雜，制造安裝精度要求高。此外，該裝置中存在帶輪傳動機構，需要對其進行預緊，導致了傳動過程的不精確。

已有的一種耦合式兩關節機器人手指裝置(中國發明專利CN101100064A)，主要包括基座、電機、第一指段、第二指段和“8”字形鋼絲繩和滑輪式傳動機構。該裝置采用一個電機、“8”字形鋼絲繩和滑輪式傳動機構實現了手指上兩個關節的同向1∶1角度的耦合運動。該裝置的不足之處為：由于存在“8”字形鋼絲繩，需要對其進行預緊，繩子具有彈性，導致傳動過程不精確；繩子被預緊得過緊容易繃斷損壞，過松又會使得傳動不準確。

發明內容

本發明的目的是針對已有技術的不足之處，提供一種雙關節齒條耦合機器人手指裝置，該裝置可實現機器人手耦合抓取物體模式，無過渡軸，結構簡單；傳動件無變形，不用預緊，傳動過程精確，外形與人的手指相似，可以作為擬人機器人手的手指使用。

本發明的技術方案如下：

本發明所述的一種雙關節齒條耦合機器人手指裝置，包括基座、電機、減速器、近關節軸、中部指段、遠關節軸和末端指段；所述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，減速器的輸出軸與近關節軸相連，所述的近關節軸套設在基座中，近關節軸和中部指段套接，所述的遠關節軸套設在中部指段中，近關節軸和遠關節軸平行；

其特征在于：

本發明所述的一種雙關節齒條耦合機器人手指裝置，包括基座、電機、減速器、近關節軸、中部指段、遠關節軸和末端指段；所述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，減速器的輸出軸與近關節軸相連，所述的近關節軸套設在基座中，所述的遠關節軸套設在中部指段中，近關節軸和遠關節軸平行；

其特征在于：

該雙關節齒條耦合機器人手指裝置還包括第一齒輪、齒條、第二齒輪和簧件；所述的第一齒輪套接在近關節軸上，第一齒輪與基座固接，所述的第二齒輪套接在遠關節軸上，所述的第二齒輪與末端指段固接；令齒條與第一齒輪的嚙合點為A，齒條與第二齒輪的嚙合點為B，第一齒輪的中心點為O₁，第二齒輪的中心點為O₂，線段O₁A、AB、BO₂和O₂O₁構成“8”字形，AB和O₁O₂的交點位于O₁和O₂之間，所述的齒條鑲嵌在中部指段中；中部指段采用以下兩種方式之一與近關節軸相連：

a)中部指段套固在近關節軸上；

b)中部指段套接在近關節軸上且中部指段通過簧件與近關節軸相連。

本發明所述的雙關節齒條耦合機器人手指裝置，其特征在于：減速器的輸出軸通過傳動機構與近關節軸相連。

本發明所述的雙關節齒條耦合機器人手指裝置，其特征在于：所述的傳動機構包括第三齒輪和第四齒輪；減速器的輸出軸與第三齒輪固接，第三齒輪與第四齒輪相嚙合，第四齒輪套固在近關節軸上。

本發明所述的雙關節齒條耦合機器人手指裝置，其特征在于：所述的簧件采用扭簧、拉簧、壓簧、片簧或彈性繩。

本發明與現有技術相比，具有以下優點和突出性效果：