[發(fā)明專利]并聯(lián)齒輪傳動(dòng)平夾自適應(yīng)機(jī)器人手指裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610153467.9
• 申請(qǐng)日: 2016-03-17
• 公開（公告）號(hào): CN105583834A
• 公開（公告）日: 2016-05-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張文增;梁達(dá)堯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號(hào): B25J15/00
• 分類號(hào): B25J15/00
• 代理公司: 北京三聚陽光知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11250
• 代理人: 張建綱

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于機(jī)器人手技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種并聯(lián)齒輪傳動(dòng)平夾自適應(yīng)機(jī)器人手 指裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

背景技術(shù)

自適應(yīng)欠驅(qū)動(dòng)機(jī)器人手采用少量電機(jī)驅(qū)動(dòng)多個(gè)自由度關(guān)節(jié)，由于電機(jī)數(shù)量少，藏 入手掌的電機(jī)可以選擇更大的功率和體積，出力大，同時(shí)純機(jī)械式的反饋系統(tǒng)無需對(duì)環(huán)境 敏感也可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定抓取，自動(dòng)適應(yīng)不同形狀尺寸的物體，沒有實(shí)時(shí)電子傳感和閉環(huán)反饋 控制的需求，控制簡單方便，降低了制造成本。

在抓取物體時(shí)主要有兩種抓取方法，一種是捏持，一種是握持。捏持是用末端手指 的指尖部分去夾取物體，采用兩個(gè)點(diǎn)或兩個(gè)軟指面去接觸物體，主要針對(duì)小尺寸物體或具 有對(duì)立面的較大物體；握持是用手指的多個(gè)指段包絡(luò)環(huán)繞物體來實(shí)現(xiàn)多個(gè)點(diǎn)的接觸，達(dá)到 更穩(wěn)定的形狀包絡(luò)抓取。工業(yè)夾持器一般采用捏持方式，難以具有穩(wěn)定握持功能，不能適應(yīng) 多種形狀物體的穩(wěn)定包絡(luò)抓取；自適應(yīng)欠驅(qū)動(dòng)手指可以采用自適應(yīng)包絡(luò)物體的方式握持， 但是無法實(shí)施捏持抓取；耦合的多關(guān)節(jié)手可以實(shí)現(xiàn)多關(guān)節(jié)同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)，能夠?qū)崿F(xiàn)捏持，不能實(shí) 現(xiàn)針對(duì)多種形狀物體的穩(wěn)定的多點(diǎn)包絡(luò)握持。上述三種手均有很大的提升空間。現(xiàn)實(shí)中很 需要一種既具有捏持功能，又能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定自適應(yīng)包絡(luò)抓持的機(jī)器人手。

已有的一種具有雙自由度欠驅(qū)動(dòng)手指的五連桿夾持裝置，如美國專利 US8973958B2，包括五個(gè)連桿、彈簧、機(jī)械約束。該裝置在工作時(shí)，開始階段保持末端指段的 姿態(tài)進(jìn)行近關(guān)節(jié)彎曲動(dòng)作，之后根據(jù)物體的位置可以實(shí)現(xiàn)平行捏持或自適應(yīng)包絡(luò)握持的功 能。其不足之處在于，該裝置采用非常復(fù)雜的多連桿機(jī)構(gòu)，運(yùn)動(dòng)存在較大的死區(qū)，抓取范圍 較小，機(jī)構(gòu)體積大，缺乏柔順性，制造成本過高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了克服已有技術(shù)的不足之處，提供一種并聯(lián)齒輪傳動(dòng)平夾自適 應(yīng)機(jī)器人手指裝置。該裝置具有多種抓取模式，既能平動(dòng)第二指段夾持物體，也能先后轉(zhuǎn)動(dòng) 第一指段和第二指段自適應(yīng)包絡(luò)不同形狀、大小的物體；抓取范圍大；無需復(fù)雜的傳感和控 制系統(tǒng)。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明設(shè)計(jì)的一種并聯(lián)齒輪傳動(dòng)平夾自適應(yīng)機(jī)器人手指裝置，包括基座、第一指 段、第二指段、近關(guān)節(jié)軸、遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸和驅(qū)動(dòng)器；所述驅(qū)動(dòng)器與基座固接；所述近關(guān)節(jié)軸的中心 線與遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸的中心線平行；其特征在于：該并聯(lián)齒輪傳動(dòng)平夾自適應(yīng)機(jī)器人手指裝置還 包括傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、第一主齒輪、第二主齒輪、第一齒輪組、第三主齒輪、第四主齒輪、第二齒輪 組、凸塊撥盤、簧件和限位凸塊；所述近關(guān)節(jié)軸活動(dòng)套設(shè)在基座中；所述遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸活動(dòng)套設(shè) 在第一指段中；所述第一指段套接在近關(guān)節(jié)軸上；所述第二指段套接在遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸上；所述傳 動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)置在基座中；所述驅(qū)動(dòng)器的輸出軸與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的輸入端相連，所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的輸 出端與第一主齒輪相連；所述第一主齒輪活動(dòng)套接在近關(guān)節(jié)軸上，所述第二主齒輪套接在 遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸上，第二主齒輪與第二指段固接；所述第一齒輪組安裝在第一指段中，所述第一齒 輪組包括至少一個(gè)齒輪或相嚙合的多個(gè)齒輪，所述第一齒輪組的輸入齒輪與第一主齒輪嚙 合，所述第一齒輪組的輸出齒輪與第二主齒輪相嚙合；所述第三主齒輪活動(dòng)套接在近關(guān)節(jié) 軸上；所述第四主齒輪套接在遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸上，第四主齒輪與第二指段固接；所述第二齒輪組安 裝在第一指段中，所述第二齒輪組包括至少一個(gè)齒輪或相嚙合的多個(gè)齒輪，所述第二齒輪 組的輸入齒輪與第三主齒輪嚙合，所述第二齒輪組的輸出齒輪與第四主齒輪相嚙合；所述 凸塊撥盤活動(dòng)套接在近關(guān)節(jié)軸上，所述凸塊撥盤與第三主齒輪固接；所述限位凸塊與基座 固接；所述凸塊撥盤與限位凸塊相接觸或離開一段距離；設(shè)第一指段靠向物體的轉(zhuǎn)動(dòng)方向 為近關(guān)節(jié)正方向，第一指段遠(yuǎn)離物體的轉(zhuǎn)動(dòng)方向?yàn)榻P(guān)節(jié)反方向；在該并聯(lián)齒輪傳動(dòng)平夾 自適應(yīng)機(jī)器人手指裝置處于初始狀態(tài)時(shí)，凸塊撥盤與限位凸塊接觸，設(shè)此時(shí)凸塊撥盤相對(duì) 基座的旋轉(zhuǎn)角度為0度，從該位置開始，凸塊撥盤朝近關(guān)節(jié)正方向旋轉(zhuǎn)時(shí)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度為正， 凸塊撥盤朝近關(guān)節(jié)反方向旋轉(zhuǎn)時(shí)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度為負(fù)；所述限位凸塊限制凸塊撥盤的轉(zhuǎn)動(dòng)角度 只能為正；所述簧件的兩端分別連接凸塊撥盤和基座；通過第一齒輪組的傳動(dòng)，從第一主齒 輪到第二主齒輪的傳動(dòng)是同向傳動(dòng)且傳動(dòng)比小于1；通過第二齒輪組的傳動(dòng)，從第三主齒輪 到第四主齒輪的傳動(dòng)是同向傳動(dòng)且傳動(dòng)比等于1。

本發(fā)明所述的并聯(lián)齒輪傳動(dòng)平夾自適應(yīng)機(jī)器人手指裝置，其特征在于：所述驅(qū)動(dòng) 器采用電機(jī)、氣缸或液壓缸。