[發(fā)明專利]用于步行機(jī)器人的行走和取物復(fù)合功能執(zhí)行裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010016001.0
• 申請日: 2020-01-08
• 公開（公告）號: CN111015635B
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王良文;孟凡念;肖志玲;杜文遼;王才東;李應(yīng)生;賀浩;張繼豪;王俊元
• 申請（專利權(quán)）人: 鄭州輕工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B25J9/00
• 分類號: B25J9/00;B25J15/00
• 代理公司: 鄭州市華翔專利代理事務(wù)所(普通合伙) 41122
• 代理人: 馬鵬鷂

本發(fā)明涉及一種用于步行機(jī)器人的行走和取物復(fù)合功能執(zhí)行裝置，該裝置作為機(jī)械手抓取物體時(shí)，在電機(jī)對主動推桿的驅(qū)動下，三個(gè)指節(jié)能夠依次和物體的上部、中部和下部貼合，實(shí)現(xiàn)對物體的夾持和包裹，欠驅(qū)動結(jié)構(gòu)的手指抓持組件能夠自適應(yīng)的抓取不同形狀和大小的物體，并且結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、重量輕、成本低，升降調(diào)節(jié)盤能夠改變?nèi)齻€(gè)手指抓持組件之間包絡(luò)空間的大小，使該機(jī)器人在抓取物體時(shí)的適應(yīng)性和靈活性更強(qiáng)；作為支腿支撐到地面時(shí)，腕關(guān)節(jié)驅(qū)動機(jī)構(gòu)作為腿的上部，支撐并能驅(qū)動手指機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動來調(diào)整作業(yè)時(shí)的姿態(tài)，絲杠的上端能和地面接觸作為支腿的腳，通過向上調(diào)節(jié)升降調(diào)節(jié)盤，并向外驅(qū)動展開手指抓持組件，使第三指關(guān)節(jié)和地面接觸成輔助支撐，提升了機(jī)器人的作業(yè)中運(yùn)動穩(wěn)定性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及智能機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于步行機(jī)器人的行走和取物復(fù)合功能執(zhí)行裝置。

背景技術(shù)

機(jī)械手作為機(jī)器人與周圍環(huán)境交互的一個(gè)重要接口，靈活的機(jī)械手是機(jī)器人的重要組成部分，其重要性不言而喻；在步行機(jī)器人中，特別是采用電源提供能量的步行機(jī)器人，減少能源消耗是一個(gè)要特別考慮的指標(biāo)。因此，驅(qū)動單元少、能量消耗少的欠驅(qū)動機(jī)械手就成為步行機(jī)器人設(shè)計(jì)中的優(yōu)選方案。但與全驅(qū)動機(jī)械手各關(guān)節(jié)運(yùn)動和抓取力完全由驅(qū)動單元決定不同，欠驅(qū)動機(jī)械手各關(guān)節(jié)的運(yùn)動還受到機(jī)械結(jié)構(gòu)和外界接觸的影響，這就使其手指的運(yùn)動具有極強(qiáng)的運(yùn)動藕合性，導(dǎo)致其指尖軌跡具有不確定性，這對欠驅(qū)動機(jī)械手精確抓取物體提出了嚴(yán)峻的考驗(yàn)；故如何在保持欠驅(qū)動手本身優(yōu)勢的前提下，還能提高其抓取的靈活性和牢固性就成為了一個(gè)亟待解決的問題；現(xiàn)有欠驅(qū)動機(jī)械手的手指之間形成包絡(luò)的最大空間是固定的，無法進(jìn)行調(diào)節(jié)，限制了欠驅(qū)動機(jī)械手抓取物體時(shí)適應(yīng)不同物體大小的能力，降低了機(jī)械手抓取時(shí)的性能。

另外，對與多足步行機(jī)器人，為了提升其運(yùn)動作業(yè)性能，將其功能由單純的行走平臺轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂幸欢ǖ淖ト∨c搬運(yùn)物件功能的集成平臺代表了該類機(jī)器人技術(shù)發(fā)展的一個(gè)方向。而將行走功能與抓取物件的功能集成設(shè)計(jì)在一條腿結(jié)構(gòu)中，是這類設(shè)計(jì)的一個(gè)突破方向?，F(xiàn)有技術(shù)中出現(xiàn)了具有手腳融合功能的腿結(jié)構(gòu)模塊，它既可以完成腿的行走功能，也可以實(shí)現(xiàn)手對物體的抓取功能，最典型的是夾鉗式手腳融合功能腿，夾鉗合攏可以當(dāng)成腿來行走，夾鉗張開可以當(dāng)成手來抓持，夾鉗式機(jī)械手結(jié)構(gòu)簡單可靠，能夠滿足基本功能要求，但采用夾鉗作為機(jī)械手進(jìn)行抓持時(shí)能夠夾持物體的形狀單一，作為行走腿支撐機(jī)器人行走時(shí)，可能會出現(xiàn)打滑的不穩(wěn)定現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問題，本發(fā)明提出一種用于步行機(jī)器人的行走和取物復(fù)合功能執(zhí)行裝置。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種用于步行機(jī)器人的行走和取物復(fù)合功能執(zhí)行裝置，其特征在于：該裝置包括腕關(guān)節(jié)驅(qū)動機(jī)構(gòu)和欠驅(qū)動手指機(jī)構(gòu)，腕關(guān)節(jié)驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括支架、腕關(guān)節(jié)電機(jī)和兩個(gè)嚙合的錐齒輪，支架整體呈門字形，其上端設(shè)有主軸支座，主軸支座的兩側(cè)設(shè)有兩對稱的支撐臂，兩支撐臂的上部開有一對位置對應(yīng)的安裝孔，其中一側(cè)的安裝孔內(nèi)安裝有腕關(guān)節(jié)電機(jī)并通過法蘭盤固定，電機(jī)的輸出軸位于主軸支座中間的主軸孔下方且該輸出軸上固定有聯(lián)軸器，另一側(cè)的安裝孔內(nèi)安裝有錐齒輪座，錐齒輪座的內(nèi)端設(shè)有連接蘭盤與支撐臂固定，錐齒輪座內(nèi)通過軸承安裝有伸入到支架內(nèi)并與電機(jī)輸出軸上的聯(lián)軸器連接的齒輪軸，齒輪軸上套裝有小錐齒輪；主軸孔內(nèi)通過軸承安裝有主軸，該主軸的下端伸出主軸支座的下端面并套裝有與下方小錐齒輪嚙合大錐齒輪，主軸的上端伸出主軸支座的上端面，支座的頂面固定有套在主軸上的軸承蓋板；

欠驅(qū)動手指機(jī)構(gòu)包括圓筒形的機(jī)架殼體、均布在機(jī)架殼體外側(cè)面上部的三個(gè)手指抓持組件，同軸套裝在機(jī)架殼體內(nèi)的絲杠；機(jī)架殼體的下端口固定有下端蓋，下端蓋的下表面中間設(shè)有連接套筒，上述主軸的上端套入在該連接套筒內(nèi)并通過螺栓固定，下端蓋頂面的中間固定有電機(jī)支座，該電機(jī)支座內(nèi)安裝有絲杠電機(jī)，絲杠的下端設(shè)有連接段與絲杠電機(jī)的輸出軸固定連接，上端設(shè)有絲杠段伸出機(jī)架殼體的上端面，絲杠段上套裝有環(huán)形的升降盤，升降盤的外側(cè)面均布有三個(gè)導(dǎo)向桿和三個(gè)鉸接座，相鄰的鉸接座和導(dǎo)向桿之間的間距均相同；