[發明專利]一種柔性連接與液壓驅動的球頭關節手指機構

有效

• 申請號: 201910696520.3
• 申請日: 2019-07-30
• 公開（公告）號: CN110480668B
• 公開（公告）日: 2022-02-22
• 發明（設計）人: 陳牧;田夢倩
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: B25J15/08
• 分類號: B25J15/08;B25J17/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 彭英

本發明給出的一種柔性連接與液壓驅動的球頭關節手指機構，包括：三桿兩關節機構、液壓驅動鎖緊機構、柔性連接機構；三桿兩關節機構包括第一球頭桿、第二球頭桿以及球窩桿；球窩桿的兩端分別設置有球窩A、球窩B；且球窩桿沿軸線設置球窩桿通孔；柔性連接機構包括第一柔性連接件、第二柔性連接件；第一球頭桿的球頭端能夠與球窩A匹配，并通過第一柔性連接件連接形成第一球關節，第二球頭桿的球頭端能夠與球窩B匹配，并通過第二柔性連接件連接形成第二球關節；液壓驅動鎖緊機構設置在球窩桿通孔中，包括第一活塞、第二活塞以及設置于第一活塞、第二活塞之間的油腔。該機構，具有柔性與剛性相結合的特點，結構緊湊，比體積條件下輸出力大，動作靈活，可制造性強。

技術領域

本發明為一種機器人手指機構，尤其涉及一種柔性連接與液壓驅動的球頭關節機構。

背景技術

機器人手指是機器人執行元件的末段機構，需求越來越靈活。每個手指要求有多個自由度，因此需要多個驅動裝置，比較麻煩。并且手指驅動機構要求結構緊湊，有足夠大的驅動力，同時，在受到沖擊力或在彎曲過程中，連接結構之間還需要一定的柔性。所以，設計剛柔結合的關節手指機構至關重要。

目前，手指機構的柔性連接方式主要有兩種：

一是手指關節處的柔性靠鋼絲繩實現，將鋼絲繩在其內部進行有規則的繞線和固定。在直線步進電機的驅動下，牽引和釋放鋼絲繩，在彈性扭簧和限位元件的配合下，完成手指的彎曲和伸展動作【《裝備制造技術》2013年第2期《欠驅動機器人手指試實驗平臺的設計》】；

二是手指的柔性靠人工肌肉實現，人工肌肉是在氣動驅動的作用下，通過橡膠氣囊徑向膨脹產生軸向收縮，實現關節的伸展和彎曲動作。并且通過控制氣壓可以控制關節的轉向【《雙向主動彎曲氣動柔性關節及其在機械手中的應用》】。

但目前這些柔性手指關節機構都存在一些問題。例如，電機驅動的柔性手指機構，機構體積太大、結構復雜、很難模擬人手一些小關節的運動；氣動驅動的柔性手指機構，驅動力太小，且氣動驅動要有氣囊，只有在機構很薄時，才能很好的伸縮，這樣使得機構體積也變得很大，并且容易損壞。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提供一種柔性連接與液壓驅動的球頭關節手指機構，以解決手指關節的結構過大、手指關節的柔性及驅動力等問題。本發明柔性與剛性相結合的，結構緊湊，比體積條件下輸出力大，動作靈活，可制造性強。同時，本發明所述的球頭連接具有定向轉動、擺動等優點，液壓驅動具有驅動力大的優點，并且柔性連接可用無驅動的橡膠體，即柔性材料連接。在不加驅動時，該手指機構在柔性機構的阻尼作用下，可以保持一個固定的位置，在加驅動后，關節機構變形并鎖緊，使手指發生彎曲。所以，該手指關節機構在機械機構、液壓機構及柔性機構的共同作用下，實現手指伸曲運動。

為實現上述的技術目的，本發明將采取如下的技術方案：

一種柔性連接與液壓驅動的球頭關節手指機構，包括：三桿兩關節機構、液壓驅動鎖緊機構、柔性連接機構；其中：

所述的三桿兩關節機構，包括兩球頭桿以及位于兩球頭桿之間的球窩桿，所述的兩球頭桿分別為第一球頭桿、第二球頭桿；

球窩桿的兩端均設置有球窩，分別為球窩A、球窩B；且球窩桿沿軸線設置球窩桿通孔，該球窩桿通孔的兩端分別與球窩A、球窩B連通；

柔性連接機構包括第一柔性連接件、第二柔性連接件；

第一球頭桿的球頭端能夠與球窩A匹配，并通過第一柔性連接件連接形成第一球關節，第二球頭桿的球頭端能夠與球窩B匹配，并通過第二柔性連接件連接形成第二球關節；