多连杆双簧件直线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、关节轴、电机、多个连杆、凸块拨盘和两个簧件等。该装置实现了机器人手指直线平行夹持与自适应抓取的功能；利用单个电机驱动两个指段，达到欠驱动效果；根据物体形状和位置的不同，可以在直线平夹与自适应两种模式之间自动切换；该装置能够直线平动第二指段去夹持物体，适用于工作台上薄板零件的良好夹持，该装置还能在第一指段接触物体之后，自动转动第二指段去接触物体，获得出力更大的握持效果，能够自动适应不同形状、大小的物体的抓取；抓取范围大，稳定可靠。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于机器人手
，特别涉及一种多连杆双簧件直线平夹自适应机器人手指装置的结构设计。
技术介绍
由于欠驱动手指可以实现较好的自适应抓取，对不同的尺寸、形状物体都可以较好抓取，而无需复杂的实时抓取规划，具有非常好的效果，成为近年来的研究开发热点。但是传统的欠驱动手仅具有一种固定的抓取模式，影响了其灵活性，难以实现多种抓取模式，在现实抓取中常常需要两种以上的抓取模式。在抓取物体时主要有两种抓取方法，一种是夹持，一种是握持。夹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，抓取很精确，也称为精确抓取；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，力量更大，也称为力量抓取。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。已有的一种欠驱动两关节机器人手指装置(中国专利技术专利CN101234489A)，包括基座、电机、中部指段、末端指段和平行齿轮式传动机构等。该装置实现了双关节手指自适应抓取效果。该装置的不足之处为：手指在未碰触物体前始终呈现伸直状态，抓取方式仅有握持方式，不能实现平行夹持抓取效果。已有的一种欠驱动手指装置(美国专利US8973958B2)，包括五个连杆、弹簧、机械约束和电机等。该装置实现了圆弧平行夹持与自适应抓取模式。在工作时，开始阶段相对于基座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夹持或自适应包络握持的功能。其不足之处在于，(1)该装置仅能实现圆弧平行夹持功能，无法实现直线平行夹持功能，在工作台上夹持不同尺寸的薄板物体时需要机器人臂部运动才能配合实现抓取；(2)该多连杆机构存在较大的运动死区，抓取范围小。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服已有技术的不足之处，提供一种多连杆双簧件直线平夹自适应机器人手指装置。该装置具有直线平行夹持和自适应抓取两种抓取模式，无需对物体环境进行复杂的实时检测、规划，既能沿着直线平动末端的第二指段去夹持物体，也能先后运动第一指段和第二指段自适应包络不同形状、大小的物体；采用单个电机驱动，抓取范围大。本专利技术的技术方案如下：本专利技术设计的一种多连杆双簧件直线平夹自适应机器人手指装置，其特征在于：包括基座、第一指段、第二指段、关节轴、电机、传动机构、第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆、第五连杆、第六连杆、第七连杆、第一轴、第二轴、第三轴、第四轴、第五轴、第六轴、第七轴、第一簧件、第二簧件、限位块和凸块拨盘；所述电机与基座固接；所述传动机构设置在基座中；所述电机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第一轴相连，所述第一轴套设在基座中，所述凸块拨盘套固在第一轴上，所述第一簧件的两端分别连接第一连杆和凸块拨盘；所述第一连杆的一端套接在第一轴上，第一连杆的另一端套接在第二轴上；所述第二连杆的一端套接在第二轴上，第二连杆的另一端套接在关节轴上，所述第一指段与第二连杆固接；所述第三轴套设在第二连杆的中部，所述第三连杆的一端套接在第三轴上，第三连杆的另一端套接在第四轴上，所述第四轴套设在基座上；所述第四连杆的一端套接在第一轴上，第四连杆的另一端套接在第五轴上；所述第五连杆的一端套接在第五轴上，第五连杆的另一端套接在第六轴上；所述第六连杆的一端套接在第六轴上，第六连杆的另一端套接在第二轴上；所述第七连杆的一端套接在第六轴上，第七连杆的另一端套接在第七轴上；所述第二指段套接在关节轴上，所述第二指段套接在第七轴上；所述第一轴、第二轴、第三轴、第四轴、第五轴、第六轴和第七轴的中心线相互平行；所述第二簧件的两端分别连接第四连杆和基座，所述限位块固接在基座上，阻止第四连杆绕第一轴顺时针转动；所述凸块拨盘上固定有凸块，所述凸块在初始位置时与第四连杆存在角度差，所述凸块在运动过程中会接触并推动第四连杆；设第一轴的中心点为A，第二轴的中心点为B，第三轴的中心点为C，第四轴的中心点为D，第五轴的中心点为E，第六轴的中心点为F，第七轴的中心点为G，关节轴的中心点为H，线段AB的长度与线段EF的长度相等，线段AE的长度与线段BF的长度相等，线段BF的长度与线段GH的长度相等，线段BH的长度与线段FG的长度相等，线段BC的长度为线段AB长度的2.5倍，线段CD的长度与线段BC的长度相等，线段BC的长度与线段CH的长度相等，线段AD的长度为线段AB长度的2倍。本专利技术所述的多连杆双簧件直线平夹自适应机器人手指装置，其特征在于：还包括第一过渡轴、第二过渡轴和第八连杆；所述第一过渡轴套设在第六连杆的中部，所述第二过渡轴套设在第四连杆的中部，所述第八连杆的两端分别套接在第一过渡轴和第二过渡轴上。本专利技术与现有技术相比，具有以下优点和突出性效果：本专利技术装置利用单个电机、多个连杆、凸块拨盘和两个簧件等综合实现了机器人手指直线平行夹持与自适应抓取的功能；采用满足一定条件的四连杆机构实现了远关节轴沿着直线运动，采用双平行四连杆机构配合实现第二指段保持相对基座固定姿态的平动；当物体接触第一指段被阻挡时，通过两个簧件、传动机构和凸块拨盘等综合实现了第二指段自动绕关节轴转动；利用单个电机驱动两个指段，达到欠驱动效果；根据物体形状和位置的不同，可以在平夹与自适应两种模式之间自动切换；该装置能够直线平动第二指段去夹持物体，适用于工作台上薄板零件的良好夹持，该装置还能在第一指段接触物体之后，自动转动第二指段去接触物体，获得出力更大的稳定握持效果，能够自动适应不同形状、大小的物体的抓取；抓取范围大，稳定可靠。附图说明图1是本专利技术设计的多连杆双簧件直线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所示实施例的侧面视图(未画出部分零件)。图3是图1所示实施例的立体视图(未画出部分零件)。图4是图1所示实施例的正视图(未画出部分零件)。图5至图7是图1所示实施例在直线平行夹持阶段的动作过程图。图8是图1所示实施例在自适应包络抓取的示意图。图9是图1所示实施例的侧面外观(未画出部分零件)，显示点A、B、C、D、E、F、G和H的位置。图10是图9所示的AB、BCH、CD及基座连杆AD的多个连杆机构简图，显示出在主动转动连杆AB时点H的移动轨迹，该轨迹中有一段直线轨迹就是本实施例的第二指段直线平行夹持阶段的移动轨迹。图11是图1所示实施例在直线平行夹持阶段的动作示意图，其中的双点划线、虚线分别为平行夹持阶段的不同状态。图12是图1所示实施例自适应包络物体的动作示意图，其中的双点划线为包络物体状态。图13至图15是图1所示实施例在抓取物体动作过程中几个关键位置时，凸块拨盘、凸块、第一簧件、第二簧件第一连杆、第四连杆与限位块的相对位置的变化情况。在图1至图15中：1－基座， 11－限位块， 2－电机， 20－减速器， 21－第一轴，22－第二轴， 23－第三轴， 24－第四轴， 25－第五轴， 26－第六轴，27－第七轴， 28－关节轴， 29－第一过渡轴， 210－第二过渡轴， 3－传本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种多连杆双簧件直线平夹自适应机器人手指装置，其特征在于：包括基座、第一指段、第二指段、关节轴、电机、传动机构、第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆、第五连杆、第六连杆、第七连杆、第一轴、第二轴、第三轴、第四轴、第五轴、第六轴、第七轴、第一簧件、第二簧件、限位块和凸块拨盘；所述电机与基座固接；所述传动机构设置在基座中；所述电机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第一轴相连，所述第一轴套设在基座中，所述凸块拨盘套固在第一轴上，所述第一簧件的两端分别连接第一连杆和凸块拨盘；所述第一连杆的一端套接在第一轴上，第一连杆的另一端套接在第二轴上；所述第二连杆的一端套接在第二轴上，第二连杆的另一端套接在关节轴上，所述第一指段与第二连杆固接；所述第三轴套设在第二连杆的中部，所述第三连杆的一端套接在第三轴上，第三连杆的另一端套接在第四轴上，所述第四轴套设在基座上；所述第四连杆的一端套接在第一轴上，第四连杆的另一端套接在第五轴上；所述第五连杆的一端套接在第五轴上，第五连杆的另一端套接在第六轴上；所述第六连杆的一端套接在第六轴上，第六连杆的另一端套接在第二轴上；所述第七连杆的一端套接在第六轴上，第七连杆的另一端套接在第七轴上；所述第二指段套接在关节轴上，所述第二指段套接在第七轴上；所述第一轴、第二轴、第三轴、第四轴、第五轴、第六轴和第七轴的中心线相互平行；所述第二簧件的两端分别连接第四连杆和基座，所述限位块固接在基座上，阻止第四连杆绕第一轴顺时针转动；所述凸块拨盘上固定有凸块，所述凸块在初始位置时与第四连杆存在角度差，所述凸块在运动过程中会接触并推动第四连杆；设第一轴的中心点为A，第二轴的中心点为B，第三轴的中心点为C，第四轴的中心点为D，第五轴的中心点为E，第六轴的中心点为F，第七轴的中心点为G，关节轴的中心点为H，线段AB的长度与线段EF的长度相等，线段AE的长度与线段BF的长度相等，线段BF的长度与线段GH的长度相等，线段BH的长度与线段FG的长度相等，线段BC的长度为线段AB长度的2.5倍，线段CD的长度与线段BC的长度相等，线段BC的长度与线段CH的长度相等，线段AD的长度为线段AB长度的2倍。...
【技术特征摘要】
1.一种多连杆双簧件直线平夹自适应机器人手指装置，其特征在于：包括基座、第一指段、第二指段、关节轴、电机、传动机构、第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆、第五连杆、第六连杆、第七连杆、第一轴、第二轴、第三轴、第四轴、第五轴、第六轴、第七轴、第一簧件、第二簧件、限位块和凸块拨盘；所述电机与基座固接；所述传动机构设置在基座中；所述电机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第一轴相连，所述第一轴套设在基座中，所述凸块拨盘套固在第一轴上，所述第一簧件的两端分别连接第一连杆和凸块拨盘；所述第一连杆的一端套接在第一轴上，第一连杆的另一端套接在第二轴上；所述第二连杆的一端套接在第二轴上，第二连杆的另一端套接在关节轴上，所述第一指段与第二连杆固接；所述第三轴套设在第二连杆的中部，所述第三连杆的一端套接在第三轴上，第三连杆的另一端套接在第四轴上，所述第四轴套设在基座上；所述第四连杆的一端套接在第一轴上，第四连杆的另一端套接在第五轴上；所述第五连杆的一端套接在第五轴上，第五连杆的另一端套接在第六轴上；所述第六连杆的一端套接在第六轴上，第六连杆的另一端套接在第二轴上；所述第七连杆的一端套接在第六轴上，第七连杆的另一端套接在第七轴...
【专利技术属性】
技术研发人员：王月琛，邢宇辰，张文增，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
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