[發明專利]柔性件齒條式并聯耦合欠驅動手指裝置

有效

• 申請號: 201010124980.8
• 申請日: 2010-03-12
• 公開（公告）號: CN101941206A
• 公開（公告）日: 2011-01-12
• 發明（設計）人: 張文增;孫杰
• 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 11327
• 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，特別涉及一種柔性件齒條式并聯耦合欠驅動手指裝置的結構設計。

背景技術

機器人手作為機器人不可或缺的一部分，相對于機器人的其它部分，機器人手具有關節自由度多、體積小，非常靈巧、控制復雜等特點與難點。機器人手主要用于對物體的抓持和空間移動以及作手勢等其它手部動作。目前現有的靈巧手雖然控制靈活，但是電機數量多，結構非常復雜，控制難度相當大，制造和維護成本非常高，這些因素阻礙了靈巧手型機器人手在現實生活中的廣泛推廣應用。近年來快速發展的耦合抓取型機器人手和欠驅動抓取型機器人手雖然不具備靈巧手的高靈活度，但是電機數量少，結構簡單，控制容易，大大降低了制造和使用成本，并且能較好抓取常見物體，成為發展和研究的熱點。

已有的一種雙關節并聯欠驅動機器人手指裝置，如中國發明專利CN?101633171A，包括基座、電機、近關節軸、遠關節軸和末端指段，還包括分別實現耦合和欠驅動轉動的傳動機構以及多個簧件解耦裝置等。當手指碰觸物體前實現多關節耦合轉動的效果，當手指碰觸物體后采用多關節欠驅動方式抓取物體。該裝置的不足之處為：該裝置由于采用了兩套傳動機構分別實現耦合和欠驅動抓取，使得整個手指結構復雜，制造加工成本高；該裝置耦合傳動機構和欠驅動傳動機構相互影響，雖然采用了3個簧件來解耦，但內耗了電機的功率；該裝置的兩套傳動機構平行排列，再加上多個簧件在關節軸上安裝，致使手指過于粗大，增加了制造、安裝和維護成本和難度。

發明內容

本發明的目的是為了克服已有技術的不足之處，提供一種柔性件齒條式并聯耦合欠驅動手指裝置，該裝置能實現耦合轉動與欠驅動轉動相結合的效果，能耦合擬人化抓取，且具備欠驅動自適應功能，結構緊湊，制造、維護成本低，外形與人手指相似，適用于擬人機器人手。

本發明采用如下技術方案：

本發明所述的一種柔性件齒條式并聯耦合欠驅動手指裝置，包括基座、近關節軸、第一指段、遠關節軸、第二指段和電機，所述的電機設置在基座中，電機的輸出軸與近關節軸相連；所述的近關節軸套設在所述的基座中，所述的遠關節軸套設在第一指段中，所述的第二指段套固在遠關節軸上；其特征在于：該柔性件齒條式并聯耦合欠驅動手指裝置還包括第一齒輪、齒條、第一滑塊、第二滑塊、第四傳動輪、第一簧件和柔性件；所述的第四傳動輪套固在遠關節軸上，第四傳動輪與第二指段固接；所述的第一指段套固在近關節軸上；所述的第一齒輪套設在近關節軸上，第一齒輪與基座固接；所述的齒條與第一滑塊固接，齒條與第一齒輪嚙合；所述的柔性件一端與第二指段的末端固接，另一端從第一指段上部穿過與第一指段的中部或下部固接；所述的第一滑塊鑲嵌在第一指段的第一槽中；第二滑塊鑲嵌在第一指段的第二槽中，且與所述的柔性件接觸，抓取物體時沿垂直于柔性件方向滑動；所述的第一槽和第二槽平行，第一滑塊與第二滑塊活接觸；所述的第一簧件設置在第一指段與第二指段之間并且第一簧件的兩端分別與第一指段和第二指段相連。

本發明所述的一種柔性件齒條式并聯耦合欠驅動手指裝置，包括基座、近關節軸、第一指段、遠關節軸、第二指段和電機，所述的電機設置在基座中，電機的輸出軸與近關節軸相連；所述的近關節軸套設在所述的基座中，所述的遠關節軸套設在第一指段中，所述的第二指段套固在所述的遠關節軸上；其特征在于：該柔性件齒條式并聯耦合欠驅動手指裝置還包括第一齒輪、齒條、第一滑塊、第二滑塊、第一簧件、第二簧件和柔性件；所述的第四傳動輪套固在遠關節軸上，第四傳動輪與第二指段固接；所述的第一指段套接在近關節軸上；所述的第二簧件的兩端分別連接第一指段和近關節軸；所述的第一齒輪套設在近關節軸上，第一齒輪與基座固接；所述的齒條與第一滑塊固接，齒條與第一齒輪嚙合；所述的柔性件一端與第二指段的末端固接，另一端從第一指段上部穿過與第一指段的中部或下部固接；所述的第一滑塊鑲嵌在第一指段的第一槽中；第二滑塊鑲嵌在第一指段的第二槽中，且與所述的柔性件接觸，抓取物體時沿垂直于柔性件方向滑動；所述的第一槽和第二槽平行，第一滑塊與第二滑塊活接觸；所述的第一簧件設置在第一指段與第二指段之間并且第一簧件的兩端分別與第一指段和第二指段相連。

本發明所述的柔性件齒條式并聯耦合欠驅動手指裝置，其特征在于：在所述的第二滑塊上設有與柔性件平行的第二滑槽或通孔，所述的柔性件穿過第二滑塊上的通孔或槽與第二滑塊相接觸。

本發明所述的柔性件齒條式并聯耦合欠驅動手指裝置，其特征在于：所述的柔性件采用平帶、齒形帶、腱繩或鏈條；所述的第四傳動輪采用帶輪、齒輪、繩輪或鏈輪，所述的柔性件和第四傳動輪形成傳動關系。