[發(fā)明專利]一種三指多自由度靈巧手機(jī)構(gòu)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110585283.0
• 申請(qǐng)日: 2021-05-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113305874B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-02-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 方躍法;李晨姿
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京交通大學(xué)
• 主分類號(hào): B25J15/10
• 分類號(hào): B25J15/10;B25J15/00;B25J17/02
• 代理公司: 北京市誠(chéng)輝律師事務(wù)所 11430
• 代理人: 楊帥峰;岳東升

本發(fā)明涉及一種三指多自由度并聯(lián)靈巧手機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)包括手掌基座和三個(gè)相同手指即第一手指、第二手指、第三手指。通過(guò)第一支鏈組件、第二支鏈組件、第三支鏈組件與手指基座連接構(gòu)成靈巧手手指，三個(gè)相同手指與手掌基座按一定位置分布連接構(gòu)成。采用電機(jī)形式的完全驅(qū)動(dòng)(圖中省略)，驅(qū)動(dòng)安裝在基座或接近基座的運(yùn)動(dòng)副處，手指末端柔性球狀指尖作為實(shí)際末端執(zhí)行器。當(dāng)各驅(qū)動(dòng)副運(yùn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)末端柔性球狀指尖作兩平移一轉(zhuǎn)動(dòng)的三自由度運(yùn)動(dòng)，三指共同作用物體時(shí)可實(shí)現(xiàn)兩移三轉(zhuǎn)的五自由度運(yùn)動(dòng)，能滿足靈活抓取和操作物體的運(yùn)動(dòng)要求。本發(fā)明的靈巧手結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能進(jìn)行正反向彎曲，工作空間性能顯著提升，具有承載能力大、運(yùn)動(dòng)精度高等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及并聯(lián)機(jī)器人及靈巧手技術(shù)領(lǐng)域，是一種單指自由度為三的三指多自由度并聯(lián)機(jī)器人靈巧手抓取機(jī)構(gòu)。

背景技術(shù)

近年來(lái)，隨著機(jī)器人技術(shù)的飛速發(fā)展，傳統(tǒng)的末端執(zhí)行器已不能滿足多任務(wù)操作目標(biāo)的要求，多關(guān)節(jié)多自由度的機(jī)器人靈巧手成為機(jī)器人研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一。多指靈巧手的自適應(yīng)能力強(qiáng)，但采用大量的串聯(lián)關(guān)節(jié)會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)復(fù)雜、控制困難、負(fù)載能力差、可靠性低。然而，并聯(lián)機(jī)構(gòu)具有高速、高精度、高承載能力的優(yōu)點(diǎn)，可以和靈巧手形成很好的互補(bǔ)，也拓展了靈巧手的應(yīng)用領(lǐng)域。同時(shí)，基于并聯(lián)結(jié)構(gòu)手指的靈巧手一般采用完全驅(qū)動(dòng)方式，其驅(qū)動(dòng)器可以全部布置在機(jī)架上，減少了手指結(jié)構(gòu)的重量，使得靈巧手可以獲得更高的承載能力，擁有更高的靈巧性；相比常采用欠驅(qū)動(dòng)形式的靈巧手，該靈巧手具有多運(yùn)動(dòng)功能，其抓取模式更多。此外，具有并聯(lián)機(jī)構(gòu)構(gòu)型的靈巧手不僅能夠有效克服傳統(tǒng)靈巧手的缺點(diǎn)，還能完善機(jī)器人末端執(zhí)行器的種類，提高機(jī)器人末端執(zhí)行器的性能，對(duì)機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展具有重要的實(shí)際意義和經(jīng)濟(jì)社會(huì)價(jià)值。因此，提出一種多自由度的并聯(lián)機(jī)構(gòu)靈巧手很有必要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服傳統(tǒng)靈巧手采用串聯(lián)機(jī)構(gòu)時(shí)存在的不足，提供一種單指自由度為三的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)工作平臺(tái)即手指末端在平面內(nèi)兩個(gè)移動(dòng)和一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)的位姿變換，三指靈巧手的整體自由度為五，可完成靈巧手抓取物體后的靈活操作，該并聯(lián)機(jī)構(gòu)具有承載能力大、運(yùn)動(dòng)精度高等優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題采用的技術(shù)方案是：

一種用于空間抓取的三指多自由度靈巧手機(jī)構(gòu)，所述靈巧手主要包括：手掌基座，三個(gè)相同手指含第一手指、第二手指、第三手指。其中第一手指包括手指基座、第一支鏈組件、第二支鏈組件、第三支鏈組件以及第二指節(jié)動(dòng)平臺(tái)連桿；所述的第二手指、第三手指的結(jié)構(gòu)和尺寸與第一手指完全相同。

第一支鏈組件即第一指節(jié)包括：連桿。

構(gòu)成第一支鏈組件的零部件間的連接：連桿的兩端分別與手指基座和第二指節(jié)動(dòng)平臺(tái)形成轉(zhuǎn)動(dòng)副連接。

第二指節(jié)支鏈組件即第一直線移動(dòng)副組件包括：移動(dòng)缸，連桿。

構(gòu)成第二支鏈組件的零部件間的連接：移動(dòng)缸與手指基座之間形成轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，與連桿之間形成移動(dòng)副連接；連桿與第二指節(jié)動(dòng)平臺(tái)連桿形成轉(zhuǎn)動(dòng)副連接。

第三支鏈組件包括：移動(dòng)缸，連桿，手指指尖長(zhǎng)連桿。

構(gòu)成第三支鏈組件的零部件間的連接：移動(dòng)缸與手指基座間形成轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，與連桿之間形成移動(dòng)副連接；連桿與手指指尖長(zhǎng)連桿之間形成轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，手指指尖長(zhǎng)連桿中間端與第二指節(jié)動(dòng)平臺(tái)連桿形成轉(zhuǎn)動(dòng)副連接。

本機(jī)構(gòu)通過(guò)三個(gè)相同手指(由第一、第二、第三支鏈組件構(gòu)成)與手掌基座連接構(gòu)成：第一支鏈組件的連桿與手指基座形成轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，與第二指節(jié)動(dòng)平臺(tái)連桿之間配合形成轉(zhuǎn)動(dòng)副連接。第二支鏈組件的移動(dòng)缸與手指基座配合形成轉(zhuǎn)動(dòng)副連接；第二支鏈組件的連桿與移動(dòng)缸形成移動(dòng)副連接，與第二指節(jié)動(dòng)平臺(tái)連桿配合形成轉(zhuǎn)動(dòng)副連接。第三支鏈組件的移動(dòng)缸與手指基座形成轉(zhuǎn)動(dòng)副連接；與連桿形成移動(dòng)副連接；第三支鏈組件的連桿與手指指尖長(zhǎng)連桿的一端配合形成轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，手指指尖長(zhǎng)連桿的中間端與第二指節(jié)動(dòng)平臺(tái)連桿之間形成轉(zhuǎn)動(dòng)副連接。