[發(fā)明專利]單環(huán)柔性件平夾自適應(yīng)機器人手指裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610345967.2
• 申請日: 2016-05-23
• 公開（公告）號: CN105798945B
• 公開（公告）日: 2018-04-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張文增;饒鵬飛
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號: B25J15/08
• 分類號: B25J15/08;B25J17/00
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產(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)明屬于機器人手技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種單環(huán)柔性件平夾自適應(yīng)機器人手指裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計。

背景技術(shù)

自適應(yīng)欠驅(qū)動機器人手采用少量電機驅(qū)動多個自由度關(guān)節(jié)，由于電機數(shù)量少，藏入手掌的電機可以選擇更大的功率和體積，出力大，同時純機械式的反饋系統(tǒng)無需對環(huán)境敏感也可以實現(xiàn)穩(wěn)定抓取，自動適應(yīng)不同形狀尺寸的物體，沒有實時電子傳感和閉環(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，采用兩個點或兩個軟指面去接觸物體，主要針對小尺寸物體或具有對立面的較大物體；握持是用手指的多個指段包絡(luò)環(huán)繞物體來實現(xiàn)多個點的接觸，達(dá)到更穩(wěn)定的形狀包絡(luò)抓取。工業(yè)夾持器一般采用末端平行的夾持方式，難以具有包絡(luò)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，但是無法實施末端平行夾持抓取，例如，已有的一種欠驅(qū)動兩關(guān)節(jié)機器人手指裝置(中國發(fā)明專利CN101234489A)，包括基座、電機、中部指段、末端指段和平帶輪式傳動機構(gòu)等。該裝置實現(xiàn)了雙關(guān)節(jié)欠驅(qū)動手指彎曲抓取物體的特殊效果，具有自適應(yīng)性。該欠驅(qū)動機械手指裝置的不足之處為：手指在未碰觸物體前始終呈現(xiàn)伸直狀態(tài)，抓取方式主要為握持方式，難實現(xiàn)較好的末端平行夾持抓取效果。

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，提供一種單環(huán)柔性件平夾自適應(yīng)機器人手指裝置。該裝置具有多種抓取模式，既能平動第二指段夾持物體，也能先后轉(zhuǎn)動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)計的一種單環(huán)柔性件平夾自適應(yīng)機器人手指裝置，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)動器；所述驅(qū)動器與基座固接；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：該單環(huán)柔性件平夾自適應(yīng)機器人手指裝置還包括傳動機構(gòu)、撥輪、第一傳動輪、第二傳動輪、柔性傳動件、凸塊撥盤、第一簧件、第二簧件和限位凸塊；所述近關(guān)節(jié)軸活動套設(shè)在基座中；所述遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸活動套設(shè)在第一指段中；所述第一指段活動套接在近關(guān)節(jié)軸上；所述第二指段套接在遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸上；所述傳動機構(gòu)設(shè)置在基座中；所述驅(qū)動器的輸出軸與傳動機構(gòu)的輸入端相連，所述傳動機構(gòu)的輸出端與撥輪相連；所述撥輪活動套接在近關(guān)節(jié)軸上；所述第一傳動輪活動套接在近關(guān)節(jié)軸上；所述第二傳動輪套接在遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸上，第二傳動輪與第二指段固接；所述柔性傳動件采用傳動帶、腱繩或鏈條，所述第一傳動輪采用帶輪、繩輪或鏈輪，所述第二傳動輪采用帶輪、繩輪或鏈輪，所述柔性傳動件連接第一傳動輪和第二傳動輪，所述柔性傳動件、第一傳動輪和第二傳動輪三者之間配合形成帶輪傳動關(guān)系、繩輪傳動關(guān)系或鏈輪傳動關(guān)系；所述柔性傳動件形成“O”字形；第一傳動輪的傳動半徑與第二傳動輪的傳動半徑相等；所述凸塊撥盤活動套接在近關(guān)節(jié)軸上，所述凸塊撥盤與第一傳動輪固接；所述凸塊撥盤包括撥盤、第一凸塊和第二凸塊；所述第一凸塊、第二凸塊分別與撥盤固接；所述限位凸塊與基座固接；所述第一凸塊與限位凸塊相接觸或離開一段距離；所述撥輪包括固接的傳動凸塊；所述第二凸塊與傳動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)動方向為近關(guān)節(jié)正方向，第一指段遠(yuǎn)離物體的轉(zhuǎn)動方向為近關(guān)節(jié)反方向；在該單環(huán)柔性件平夾自適應(yīng)機器人手指裝置處于初始狀態(tài)時，第一凸塊與限位凸塊接觸，設(shè)此時凸塊撥盤相對基座的旋轉(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)時的轉(zhuǎn)動角度為正，凸塊撥盤朝近關(guān)節(jié)反方向旋轉(zhuǎn)時的轉(zhuǎn)動角度為負(fù)；所述限位凸塊限制凸塊撥盤的轉(zhuǎn)動角度只能為正；所述第一簧件的兩端分別連接凸塊撥盤和基座；在該單環(huán)柔性件平夾自適應(yīng)機器人手指裝置處于初始狀態(tài)時，所述第二凸塊與傳動凸塊離開一段距離；在撥輪轉(zhuǎn)動范圍內(nèi)，傳動凸塊會接觸到第二凸塊；所述第二簧件的兩端分別連接撥輪和第一指段。

本發(fā)明所述的單環(huán)柔性件平夾自適應(yīng)機器人手指裝置，其特征在于：所述驅(qū)動器采用電機、氣缸或液壓缸。

本發(fā)明所述的單環(huán)柔性件平夾自適應(yīng)機器人手指裝置，其特征在于：所述第一簧件采用拉簧、壓簧、片簧或扭簧。

本發(fā)明所述的單環(huán)柔性件平夾自適應(yīng)機器人手指裝置，其特征在于：所述第二簧件采用拉簧、壓簧、片簧或扭簧。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點和突出性效果：