空程接触式齿轮平夹自适应机器人手指装置制造方法及图纸

空程接触式齿轮平夹自适应机器人手指装置，属于机器人手技术领域，包括基座、两个指段、两个关节轴、驱动器、齿轮传动机构、凸块拨盘、拨轮、两个簧件和限位凸块。该装置利用驱动器、齿轮传动机构、两个簧件、凸块拨盘、限位凸块和拨轮等综合实现了双关节机器人手指平行夹持与自适应抓取的功能；由于拨轮上的传动凸块与凸块拨盘上的第二凸块之间有一段空程，在第一指段转动时第二指段保持平动而不相对于基座转动，达到了平行夹持抓取功能；当第一指段接触物体被阻挡后，经过一段很小的时间，拨轮上的传动凸块会接触并拨动凸块拨盘上的第二凸块，从而驱动第一齿轮转动，经过齿轮组、第二齿轮的传动，带动第二指段转动，达到了自适应抓取功能。

Self contact robot finger device for blank contact type gear flat clamp

Air contact gear clamp adaptive robot finger device, which belongs to the technical field of the robot, which comprises a base, two finger segments, two joints, shaft drive, gear drive, bump dial, dial, two spring and the limit lug. The device uses a drive, gear drive, two spring, bump dial, limit cam and dial integrated to achieve a double parallel joint robot finger clamping and adaptive grasping function; because the transmission wheel lug and lug dial has a empty distance between the second convex blocks on the disc, in the first finger section rotates second finger segment and not keep the translational motion relative to the base to rotate, parallel clamping grasping function; when the first paragraph refers to contact with the object is blocked, after a little time, dial drive bump contact and a bump bump on the disc to dial second on the wheel, thereby driving the first gear to rotate through the transmission gear group, second gear drive, second finger segment rotation, achieve adaptive grasping function.

【技术实现步骤摘要】

本技术属于机器人手
，特别涉及一种空程接触式齿轮平夹自适应机器人手指装置的结构设计。
技术介绍
自适应欠驱动机器人手采用少量电机驱动多个自由度关节，由于电机数量少，藏入手掌的电机可以选择更大的功率和体积，出力大，同时纯机械式的反馈系统无需对环境敏感也可以实现稳定抓取，自动适应不同形状尺寸的物体，没有实时电子传感和闭环反馈控制的需求，控制简单方便，降低了制造成本。在抓取物体时主要有两种抓取方法，一种是捏持，一种是握持。捏持是用末端手指的指尖部分去夹取物体，采用两个点或两个软指面去接触物体，主要针对小尺寸物体或具有对立面的较大物体；握持是用手指的多个指段包络环绕物体来实现多个点的接触，达到更稳定的形状包络抓取。工业夹持器一般采用末端平行的夹持方式，难以具有包络握持功能，不能适应多种形状物体的稳定包络抓取；自适应欠驱动手指可以采用自适应包络物体的方式握持，但是无法实施末端平行夹持抓取，例如，已有的一种欠驱动两关节机器人手指装置(中国专利CN101234489A)，包括基座、电机、中部指段、末端指段和平带轮式传动机构等。该装置实现了双关节欠驱动手指弯曲抓取物体的特殊效果，具有自适应性。该欠驱动机械手指装置的不足之处为：手指在未碰触物体前始终呈现伸直状态，抓取方式主要为握持方式，难实现较好的末端平行夹持抓取效果。已有的一种具有双自由度欠驱动手指的五连杆夹持装置，如美国专利US8973958B2，包括五个连杆、弹簧和机械约束等。该装置实现了平夹自适应抓取模式。在工作时，开始阶段保持末端指段的姿态进行近关节弯曲动作，之后根据物体的位置可以实现平行捏持或自适应包络握持的功能。其不足之处在于，该装置仅能实现平夹自适应抓取模式，无法实现耦合自适应抓取模式；此外，它采用非常复杂的多连杆机构，运动存在较大的死区，抓取范围较小，机构体积大，缺乏柔顺性，制造成本过高。
技术实现思路
本技术的目的是为了克服已有技术的不足之处，提供一种空程接触式齿轮平夹自适应机器人手指装置。该装置具有多种抓取模式，既能平动第二指段夹持物体，也能先后转动第一指段和第二指段自适应包络不同形状、大小的物体；抓取范围大；无需复杂的传感和控制系统。本技术的技术方案如下：本技术设计的空程接触式齿轮平夹自适应机器人手指装置，包括基座、第一指段、第二指段、近关节轴、远关节轴和驱动器；所述驱动器与基座固接；所述近关节轴的中心线与远关节轴的中心线平行；其特征在于：该空程接触式齿轮平夹自适应机器人手指装置还包括传动机构、拨轮、第一齿轮、第二齿轮、传动齿轮组、凸块拨盘、第一簧件、第二簧件和限位凸块；所述近关节轴活动套设在基座中；所述远关节轴活动套设在第一指段中；所述第一指段活动套接在近关节轴上；所述第二指段套接在远关节轴上；所述传动机构设置在基座中；所述驱动器的输出轴与传动机构的输入端相连，所述传动机构的输出端与拨轮相连；所述拨轮活动套接在近关节轴上；所述第一齿轮活动套接在近关节轴上；所述第二齿轮套接在远关节轴上，第二齿轮与第二指段固接；所述传动齿轮组的输入端与第一齿轮啮合，所述传动齿轮组的输出端与第二齿轮啮合；通过传动齿轮组的传动，从第一齿轮到第二齿轮的传动是同向传动且传动比等于1；所述凸块拨盘活动套接在近关节轴上，所述凸块拨盘与第一齿轮固接；所述凸块拨盘包括拨盘、第一凸块和第二凸块；所述第一凸块、第二凸块分别与拨盘固接；所述限位凸块与基座固接；所述第一凸块与限位凸块相接触或离开一段距离；所述拨轮包括固接的传动凸块；所述第二凸块与传动凸块相接触或离开一段距离；设第一指段靠向物体的转动方向为近关节正方向，第一指段远离物体的转动方向为近关节反方向；在该空程接触式齿轮平夹自适应机器人手指装置处于初始状态时，第一凸块与限位凸块接触，设此时凸块拨盘相对基座的旋转角度为0度，从该位置开始，凸块拨盘朝近关节正方向旋转时的转动角度为正，凸块拨盘朝近关节反方向旋转时的转动角度为负；所述限位凸块限制凸块拨盘的转动角度只能为正；所述第一簧件的两端分别连接凸块拨盘和基座；在该空程接触式齿轮平夹自适应机器人手指装置处于初始状态时，所述第二凸块与传动凸块离开一段距离；在拨轮转动范围内，传动凸块会接触到第二凸块；所述第二簧件的两端分别连接拨轮和第一指段。本技术所述的空程接触式齿轮平夹自适应机器人手指装置，其特征在于：所述驱动器采用电机、气缸或液压缸。本技术所述的空程接触式齿轮平夹自适应机器人手指装置，其特征在于：所述第一簧件采用拉簧、压簧、片簧或扭簧。本技术所述的空程接触式齿轮平夹自适应机器人手指装置，其特征在于：所述第二簧件采用拉簧、压簧、片簧或扭簧。本技术与现有技术相比，具有以下优点和突出性效果：本技术装置利用驱动器、齿轮传动机构、两个簧件、凸块拨盘、限位凸块和拨轮等综合实现了双关节机器人手指平行夹持与自适应抓取的功能；由于拨轮上的传动凸块与凸块拨盘上的第二凸块之间有一段空程，在第一指段转动时第二指段保持平动而不相对于基座转动，达到了平行夹持抓取功能；当第一指段接触物体被阻挡后，经过一段很小的时间，拨轮上的传动凸块会接触并拨动凸块拨盘上的第二凸块，从而驱动第一齿轮转动，经过齿轮组、第二齿轮的传动，带动第二指段转动，达到了自适应抓取功能。该装置根据物体形状和位置的不同，既能平动第二指段捏持物体，也能依次转动第一指段和第二指段自适应包络不同形状、大小的物体；抓取范围大，抓取稳定可靠；仅利用一个驱动器驱动两个关节，无需复杂的传感和实时控制系统；该装置结构简单、体积小、重量轻，加工、装配和维修成本低，适用于机器人手。附图说明图1是本技术设计的空程接触式齿轮平夹自适应机器人手指装置的一种实施例的立体外观图。图2是图1所示实施例的正视图。图3是图1所示实施例的侧视图(图2的左视图)。图4是图1所示实施例的正视图(未画出基座前板、基座表面板、第一指段前板、第一指段表面板)。图5是图1所示实施例中部分零件位置图。图6是图1所示实施例中部分零件位置图。图7是图1所示实施例中部分零件位置图。图8是图1所示实施例的爆炸视图。图9至图13是图1所示实施例在以自适应包络握持的方式抓取物体的动作过程示意图。图14至图16是图1所示实施例在以平行夹持的方式抓取物体的动作过程示意图。图17、图18是图1所示实施例在自适应包络握持方式抓取物体动作过程中几个关键位置时，凸块拨盘、第一簧件与限位凸块的相对位置的变化情况。图19至图22是图1所示实施例在自适应包络握持方式抓取物体动作过程中几个关键位置时，拨轮、凸块拨盘的相对位置的变化情况。在图1至图22中：1－基座，111－基座前板，112－基座后板，113－基座左侧板，114－基座右侧板，115－基座表面板，116－基座底板，2－第一指段，21－第一指段表面板，22－第一指段左侧板，23－第一指段右侧板，24－第一指段前板，25－第一指段后板，3－第二指段，4－近关节轴，5－远关节轴，83－轴承，84－套筒，85－螺钉，86－销钉，9－第一齿轮，10－第二齿轮，11－传动齿轮组，91－第一中间齿轮，92－第二中间齿轮，93－第三中间齿轮，911－第一中间齿轮轴，921－第二中间齿轮轴，931－第三中间齿轮轴，12－凸块拨本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种空程接触式齿轮平夹自适应机器人手指装置，包括基座、第一指段、第二指段、近关节轴、远关节轴和驱动器；所述驱动器与基座固接；所述近关节轴的中心线与远关节轴的中心线平行；其特征在于：该空程接触式齿轮平夹自适应机器人手指装置还包括传动机构、拨轮、第一齿轮、第二齿轮、传动齿轮组、凸块拨盘、第一簧件、第二簧件和限位凸块；所述近关节轴活动套设在基座中；所述远关节轴活动套设在第一指段中；所述第一指段活动套接在近关节轴上；所述第二指段套接在远关节轴上；所述传动机构设置在基座中；所述驱动器的输出轴与传动机构的输入端相连，所述传动机构的输出端与拨轮相连；所述拨轮活动套接在近关节轴上；所述第一齿轮活动套接在近关节轴上；所述第二齿轮套接在远关节轴上，第二齿轮与第二指段固接；所述传动齿轮组的输入端与第一齿轮啮合，所述传动齿轮组的输出端与第二齿轮啮合；通过传动齿轮组的传动，从第一齿轮到第二齿轮的传动是同向传动且传动比等于1；所述凸块拨盘活动套接在近关节轴上，所述凸块拨盘与第一齿轮固接；所述凸块拨盘包括拨盘、第一凸块和第二凸块；所述第一凸块、第二凸块分别与拨盘固接；所述限位凸块与基座固接；所述第一凸块与限位凸块相接触或离开一段距离；所述拨轮包括固接的传动凸块；所述第二凸块与传动凸块相接触或离开一段距离；设第一指段靠向物体的转动方向为近关节正方向，第一指段远离物体的转动方向为近关节反方向；在该空程接触式齿轮平夹自适应机器人手指装置处于初始状态时，第一凸块与限位凸块接触，设此时凸块拨盘相对基座的旋转角度为0度，从该位置开始，凸块拨盘朝近关节正方向旋转时的转动角度为正，凸块拨盘朝近关节反方向旋转时的转动角度为负；所述限位凸块限制凸块拨盘的转动角度只能为正；所述第一簧件的两端分别连接凸块拨盘和基座；在该空程接触式齿轮平夹自适应机器人手指装置处于初始状态时，所述第二凸块与传动凸块离开一段距离；在拨轮转动范围内，传动凸块会接触到第二凸块；所述第二簧件的两端分别连接拨轮和第一指段。...

【技术特征摘要】
1.一种空程接触式齿轮平夹自适应机器人手指装置，包括基座、第一指段、第二指段、近关节轴、远关节轴和驱动器；所述驱动器与基座固接；所述近关节轴的中心线与远关节轴的中心线平行；其特征在于：该空程接触式齿轮平夹自适应机器人手指装置还包括传动机构、拨轮、第一齿轮、第二齿轮、传动齿轮组、凸块拨盘、第一簧件、第二簧件和限位凸块；所述近关节轴活动套设在基座中；所述远关节轴活动套设在第一指段中；所述第一指段活动套接在近关节轴上；所述第二指段套接在远关节轴上；所述传动机构设置在基座中；所述驱动器的输出轴与传动机构的输入端相连，所述传动机构的输出端与拨轮相连；所述拨轮活动套接在近关节轴上；所述第一齿轮活动套接在近关节轴上；所述第二齿轮套接在远关节轴上，第二齿轮与第二指段固接；所述传动齿轮组的输入端与第一齿轮啮合，所述传动齿轮组的输出端与第二齿轮啮合；通过传动齿轮组的传动，从第一齿轮到第二齿轮的传动是同向传动且传动比等于1；所述凸块拨盘活动套接在近关节轴上，所述凸块拨盘与第一齿轮固接；所述凸块拨盘包括拨盘、第一凸块和第二凸块；所述第一凸块、第二凸块分别与拨盘固接；所述限位凸块与基座固接；所述第一凸块与限位凸块相...

【专利技术属性】
技术研发人员：齐景辰，马艺妮，张文增，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：新型
国别省市：北京;11