[發明專利]用于步行機器人的手足結合裝置

有效

• 申請號: 202010029978.6
• 申請日: 2020-01-13
• 公開（公告）號: CN110978028B
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發明（設計）人: 李立偉;王若瀾;王良文;韓彩虹;羅國富;杜文遼;王才東;謝貴重;張繼豪
• 申請（專利權）人: 鄭州輕工業大學
• 主分類號: B25J15/00
• 分類號: B25J15/00;B25J15/10;B25J17/00
• 代理公司: 鄭州市華翔專利代理事務所(普通合伙) 41122
• 代理人: 馬鵬鷂

本發明涉及一種用于步行機器人的手足結合裝置，該裝置作為機械手抓取物體時，在電機對主動推桿的驅動下，三個指節能夠依次和物體的上部、中部和下部貼合，實現對物體的夾持和包裹，欠驅動結構的手指抓持組件能夠自適應的抓取不同形狀和大小的物體，并且結構簡單、成本低。升降盤通過軸向運動改變交接點位置，能夠改變三個手指抓持組件之間包絡空間的大小，使該機器人在抓取物體時的適應性和靈活性更強；作為支腿支撐到地面時，腕關節驅動機構作為腿的上部支撐并能驅動手指機構轉動調整作業時的姿態，絲杠的上端能和地面接觸作為支腿的腳，通過向下調節升降調節盤并向外驅動展開手指抓持組件，使第三指節和地面接觸完成輔助支撐，提升了機器人的作業能力。

技術領域

本發明涉及智能機器人技術領域，尤其涉及一種用于步行機器人的手足結合裝置。

背景技術

機械手作為機器人與周圍環境交互的一個重要接口，靈活的機械手是機器人的重要組成部分，其重要性不言而喻；在移動機器人中，特別是采用電源提供能量的移動機器人，減少能源消耗是一個要特別考慮的指標。因此，驅動單元少、能量消耗少的欠驅動機械手就成為移動機器人的首選。但與全驅動機械手各關節運動和抓取力完全由驅動單元決定不同，欠驅動機械手各關節的運動還受到機械結構和外界接觸的影響，這就使其手指指尖軌跡具有不確定性。相比全驅動機械手抓取的準確性，對欠驅動機械手精確抓取物體提出了嚴峻的考驗；故如何在保持欠驅動手本身優勢的前提下，還能提高其抓取的靈活性和牢固性就成為了一個亟待解決的問題；現有欠驅動機械手的手指之間形成包絡的最大空間是固定的，無法進行調節，限制了欠驅動機械手足取物體時適應不同物體大小的能力，降低了機械手足取時的性能。

另外，對與多足步行機器人，為了提升其運動作業性能，將其功能由單純的行走平臺轉變為具有一定的抓取與搬運物件功能的集成平臺代表了該類機器人技術發展的一個方向。而將行走功能與抓取物件的功能集成設計在一條腿結構中，是這類設計的一個突破方向。現有技術中出現了具有手腳融合功能的腿結構模塊，它既可以完成腿的行走功能，也可以實現手對物體的抓取功能，最典型的是夾鉗式手腳融合功能腿，夾鉗合攏可以當成腿來行走，夾鉗張開可以當成手來抓持，夾鉗式機械手結構簡單可靠，能夠滿足基本功能要求，但采用夾鉗作為機械手進行抓持時能夠夾持物體的形狀單一，作為行走腿支撐機器人行走時，可能會出現打滑的不穩定現象。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提出一種用于步行機器人的手足結合裝置。

本發明的技術方案是：一種用于步行機器人的手足結合裝置，其特征在于：該裝置包括腕關節驅動機構和欠驅動手指機構，腕關節驅動機構包括支架、腕關節電機和兩個嚙合的錐齒輪，支架整體呈門字形，其上端設有主軸支座，主軸支座的兩側設有兩對稱的支撐臂，兩支撐臂的上部開有一對位置對應的安裝孔，其中一側的安裝孔內安裝有腕關節電機并通過法蘭盤固定，電機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軸器，另一側的安裝孔內安裝有錐齒輪座，錐齒輪座的內端設有連接蘭盤與支撐臂固定，錐齒輪座內通過軸承安裝有伸入到支架內并與電機輸出軸上的聯軸器連接的齒輪軸，齒輪軸上套裝有小錐齒輪；主軸孔內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；