[發明專利]曲柄滑塊式欠驅動機器人手指裝置

有效

• 申請號: 200910131924.4
• 申請日: 2009-03-27
• 公開（公告）號: CN101518903A
• 公開（公告）日: 2009-09-02
• 發明（設計）人: 張文增;紀瀛皇;侯宇;陳強;都東
• 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: 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手技術領域，特別涉及一種曲柄滑塊式欠驅動機器人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。設計欠驅動機器人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。

已有的一種齒條式的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，手指的質量較大，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。

已有的一種連桿欠驅動機械手指裝置，如中國發明專利CN?100450732C，含有第一指段、第二指段和設置在兩者之間的欠驅動關節。欠驅動關節包括關節軸、主動滑塊、連桿機構、扭簧；連桿機構包括主動桿、從動桿，主動桿一端與第一指段鉸接，另一端與從動桿一端鉸接，從動桿的另一端與第二指段鉸接；主動滑塊鑲嵌在第一指段中，且與主動桿相接觸；扭簧套設在關節軸上，一端與第一指段固接，另一端與第二指段固接。外力驅動主動滑塊在第一指段中滑動，主動滑塊推動主動連桿，通過從動連桿，帶動第二指段繞關節軸轉動并扣緊物體。

該裝置的不足之處為：該裝置采用多個連桿傳動，傳動件多，傳動鏈長，裝置比較復雜，且主動滑塊與主動連桿之間為線接觸，機械沖擊大，接觸應力大，易磨損，可靠性差。

發明內容

本發明的目的是為了克服已有技術的不足之處，提出一種曲柄滑塊式欠驅動機器人手指裝置。該裝置能夠配合其他主動驅動的手指或手指上的其他主動驅動關節實現抓取物體，并具有對所抓物體的形狀大小的自適應功能，該裝置傳動件少，傳動鏈短，結構簡單，體積小，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：

本發明所述的一種曲柄滑塊式欠驅動機器人單關節手指裝置，包括第一指段、第二指段和設置在兩者之間的欠驅動關節，所述的欠驅動關節包括主動滑塊、關節軸和彈簧；所述的關節軸套設在第一指段中，所述的第二指段套固在關節軸上，所述的彈簧設置在第一指段中，彈簧的兩端分別連接第一指段和主動滑塊；其特征在于：所述的欠驅動關節還包括第一軸、連桿、第二軸和撥盤；所述的連桿的一端與主動滑塊通過第一軸鉸接，另一端與撥盤通過第二軸鉸接；撥盤套固在關節軸上；第一軸的中心線、第二軸的中心線與關節軸的中心線平行；所述的主動滑塊鑲嵌在第一指段中。

本發明所述的曲柄滑塊式欠驅動機器人單關節手指裝置，其特征在于：所述欠驅動關節的各部分的結構參數符合以下關系：設連桿長度為L，關節軸的中心線到第二軸的中心線的距離為R，則：L∶R＝2.5～3.5∶1。

本發明所述的曲柄滑塊式欠驅動機器人單關節手指裝置，其特征在于：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套設在第一指段中。

本發明還提供了一種采用所述曲柄滑塊式欠驅動機器人單關節手指裝置的曲柄滑塊式欠驅動機器人多關節手指裝置，其特征在于：包括n個指段和n-1個所述的欠驅動關節，其中n為大于2的整數。

本發明與現有技術相比，具有以下優點和突出性效果：