[發明專利]全轉動關節連桿式欠驅動機器人手指機構

有效

• 申請號: 201310304525.X
• 申請日: 2013-07-19
• 公開（公告）號: CN103358315A
• 公開（公告）日: 2013-10-23
• 發明（設計）人: 吳立成;李霞麗
• 申請（專利權）人: 吳立成
• 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

本發明涉及一種擬人機器人，尤其涉及一種全轉動關節連桿式欠驅動機器人手指機構。

背景技術

機器人要通過手部操作來完成各項工作，靈巧手是機器人的重要組成部分，因此手指機構就成為了機器人領域的一項關鍵技術。為了使擬人機器人手指體積小重量輕，同時具有較多的自由度，并且容易控制。可以將機器人手指設計為驅動器少于自由度的欠驅動形式。使用腱驅動或磨擦輪實現的欠驅動手指抓持力很小。本發明提供的連桿式欠驅動手指機構，實現了結構緊湊、大抓持力的欠驅動擬人手指，手指能夠自適應地抓取不同形狀和尺寸的物體。而且因為全部使用轉動關節，克服了在手指內部包含小尺寸滑塊，不利于制作和維護的問題。

目前已有的一種擬人欠驅動機器人手指裝置見2008年7月9日公開的中國發明專利CN101214649，包括基座、電機、減速器、第一齒輪、第二齒輪、近關節軸、至少2個中部指段、至少1個中關節軸、遠關節軸、末端指段，以及至少2個主動輪、至少2個傳動輪、至少2個從動輪、至少2個簧件，簧件的兩端分別連接相鄰指段。該裝置利用多對帶輪機構、套接活動的多個中部指段及多個簧件所具有的解耦作用綜合實現多關節欠驅動手指抓取物體的效果，并具有對所抓物體形狀自適應性。其欠驅動工作原理為：指節接觸物體后，電機繼續轉動，驅動指節上的主動滑塊小位移平動，通過主動滑塊上的齒條和固接在下一個指節上的齒輪，實現下一指節的大角度轉動。松開物體時，齒輪和齒條通過聯結的簧件復位。

該裝置存在的主要問題是：手指能實現的抓持力很小，甚至不如腱驅動手指所能提供的抓持力。

該裝置產生上述問題的原因在于：手指的大小和結構決定了齒條的平動行程非常有限，為了實現下一指節的有效轉動，齒輪和齒條必須有很大的傳動比，導致指節上很小的抓持力都需要非常大的電機驅動力才能實現。并且隨著指節數的增加，這一比例指數性增大。

目前已有的另一種擬人欠驅動機器人手指裝置見2009年12月16日公開的專利申請文件。該裝置因所申請機構已在公開發表的文章中公開，未回復審查意見，相當于自動撤銷了申請。該裝置利用包含1個移動副和7個轉動副的8連桿欠驅動手指機構，實現了多指節欠驅動手指彎曲抓物的特殊效果，實現了1個驅動器驅動多個指節，具有抓持不同尺寸和形狀的物體的自適應性和靈活性。

該裝置存在的主要問題是：所包含的重要部件，即第二指節內部的滑移關節難以制作和維護。

該裝置產生上述問題的原因在于：第二指節內部包含一個滑移關節，且該滑移關節需在擬人指節內部運動，是該滑移關節的設計尺寸受到很大限制。該滑移關節需連接一個該裝置的關鍵部件：副復位彈簧，使第二指節內部的設計、裝配、制作和維護的難度和成本較高。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的上述缺陷，提供一種連桿式欠驅動手指機構抓持力大，易制作和維護的全轉動關節連桿式欠驅動機器人手指機構。

為實現上述目的，本發明全轉動關節連桿式欠驅動機器人手指機構包括第一連桿或者基座和驅動電機及減速器，其特別之處在于所述第一連桿上部鉸接一個向前下方伸出的第二連桿，所述第一連桿下部鉸接一個由所述電機及減速器驅動的向前上方伸出的第三連桿，所述第三連桿末端鉸接向前下方向伸出的第四連桿，所述第三連桿與第四連桿之間配裝有主復位彈簧；所述第四連桿末端分別鉸接向前上方伸出的第五連桿和向前下方伸出的第七連桿，所述第五連桿與第七連桿之間配裝有副復位彈簧，所述第五連桿末端與第二連桿末端之間鉸接有第六連桿，所述第六連桿為大鈍角不等腰三角板型，所述大鈍角不等腰三角板的頂角鉸接第二連桿末端，所述大鈍角不等腰三角板的短邊底角鉸接第五連桿末端，所述大鈍角不等腰三角板的長邊底角鉸接第八連桿，所述第八連桿為小鈍角不等腰三角板型，所述小鈍角不等腰三角板的頂角鉸接所述大鈍角不等腰三角板的長邊底角，所述小鈍角不等腰三角板的短邊底角鉸接第七連桿末端。

主復位彈簧兩端分別連接所說的第三連桿和第四連桿；副復位彈簧彈簧兩端分別連接所說的第五連桿和第七連桿。即，其是一種8連桿全轉動關節欠驅動手指機構，包括1個電機及其減速器、8個連桿、8個旋轉關節、2個彈簧；所說第一連桿是基座，所說的第二連桿、第六連桿和第八連桿分別是第一指節、第二指節和第三指節；