曲柄摇杆动轴轮系直线平夹自适应手指装置，属于机器人手技术领域，包括基座、电机、过渡传动机构、第一指段、第二指段、近关节轴、远关节轴、多个传动件、多个传动轮、第一连杆、第二连杆、第三连杆、弹簧、凸块拨盘和限位块等。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；该装置既能直线平动第二指段捏持物体，也能包络不同形状、大小的物体；该装置抓取范围大；采用欠驱动的方式，利用一个电机驱动两个指段，无需复杂的传感和控制系统；该装置结构紧凑、体积小，制造和维护成本低，适用于机器人手。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于机器人手
，特别涉及一种曲柄摇杆动轴轮系直线平夹自适应手指装置的结构设计。
技术介绍
机器人手是实现抓取物体的重要装置。抓取物体的方法是从相对的两个方向限制住物体在该方向上的运动可能性。物体在空间中的运动存在多个方向，为了限制所抓物体的各种运动可能性，需要机器人手从各个方向限制物体运动。平行夹持抓取(简称平夹抓取)是一种常见的抓取方式，末端指段在运动过程中始终保持相对手掌基座相对固定的姿态，在抓取过程中，相对的两个手指或者多个手指在物体的两个或多个侧面接触物体并施加抓持力，通过手指表面的弹性变形材料来获得软指面从来改善抓取的稳定性，这种平行夹持的机器已经被工业上广泛应用，称之为工业夹持器。工业夹持器是指具有两个或多个手指，手指上没有关节或多个耦合运动的关节的机器，在抓取物体时使用平行夹持的方式，或末端尖点对物体进行捏持，这种抓取方式针对日常物品是有效的，能够达到最多种类的物体抓取。模仿人手的机器人手目前具有很多的关节自由度，分别由多个电机控制，也称为灵巧手，灵巧手定义为至少具有三个手指，有九个以上自由度，抓取时需要确定物体姿态，对空间中的路线进行路径规划，确定物体空间布局，这些都带来复杂的控制。因而传统的灵巧手比较昂贵。传统的欠驱动手利用少的驱动器驱动较多的关节，节能环保，重量低。传统的欠驱动手仅具有先转动近关节，再转动远关节的僵化抓取，虽然可以适应形状，但是不能以末端指段捏持物体，更不能实现直线平夹与自适应的抓取模式。具有直线平动夹持的机器人手已经被专利技术出来，如专利WO2016063314A1，包括基座、电机、过渡传动机构、第一指段、第二指段、八个连杆、多个转轴等。该装置能够实现第二指段的直线平动，利用第二指段的直线平行移动对物体实现直线平行夹持的功能。其不足之处在于：该装置仅能实现直线平行夹持功能，无法实现自适应包络抓取的功能。
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，提供一种曲柄摇杆动轴轮系直线平夹自适应手指装置。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；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曲柄摇杆动轴轮系直线平夹自适应手指装置，包括基座、电机、过渡传动机构、第一指段、第二指段、近关节轴和远关节轴；所述电机与基座固接；所述电机的输出轴与过渡传动机构的输入端相连；所述第一指段套接在近关节轴上；所述远关节轴活动套设在第一指段中；所述第二指段套接在远关节轴上；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：该曲柄摇杆动轴轮系直线平夹自适应手指装置还包括第一传动件、第二传动件、第三传动件、第四传动件、第一传动轮、第二传动轮、第三传动轮、第四传动轮、第五传动轮、第六传动轮、第七传动轮、第八传动轮、第一连杆、第二连杆、第三连杆、第一轴、第二轴、第三轴、弹簧、凸块拨盘和限位块；所述第一轴、第二轴、第三轴与近关节轴的中心线平行；所述第一轴、第二轴分别活动套设在基座中；所述过渡传动机构的输出端与第二轴相连；所述第三连杆的一端套接在第一轴上，第三连杆的另一端套接在近关节轴上；所述近关节轴活动套设在第二连杆的中部；所述第二连杆的一端套接在远关节轴上，第二连杆的另一端套接在第三轴上；所述第一连杆的一端活动套接在第二轴上，第一连杆的另一端套接在第三轴上；设第一轴的中心点为A，第二轴中心点为B，第三轴的中心点为C，近关节轴的中心点为D，远关节轴中心点为E，线段AB的长度等于线段BC长度的2倍，线段CD、线段DE和线段AD三者长度相等，线段CD的长度等于线段BC长度的2.5倍；所述第一传动轮套固在第二轴上；所述第一传动件分别连接第一传动轮和第二传动轮；第一传动轮、第一传动件与第二传动轮三者构成传动关系；所述第二传动轮活动套接在第三轴上；所述第三传动轮活动套接在第三轴上，所述第二传动轮与第三传动轮固接；所述第二传动件分别连接第三传动轮和第四传动轮；第三传动轮、第二传动件与第四传动轮三者构成传动关系；所述第四传动轮套接在远关节轴上，所述第五传动轮套接在远关节轴上；所述第三传动件分别连接第五传动轮和第六传动轮；第五传动轮、第三传动件与第六传动轮三者构成传动关系；所述第六传动轮套接在第三轴上，所述第七传动轮套接在第三轴上；所述第四传动件分别连接第七传动轮和第八传动轮；第七传动轮、第四传动件与第八传动轮三者构成传动关系；所述第八传动轮活动套接在第二轴上；所述第二传动轮与第三传动轮固接，所述第六传动轮与第七传动轮固接；所述第二指段、第四传动轮和第五传动轮三者固接；通过第一传动件、第二传动轮、第三传动轮和第二传动件的传动，从第一传动轮到第四传动轮的传动为同向传动且传动比小于1；通过第三传动件、第六传动轮、第七传动轮和第四传动件的传动，从第五传动轮到第八传动轮的传动为同向传动且传动比等于1；所述凸块拨盘活动套接在第二轴上，凸块拨盘与第八传动轮固接；所述限位块与基座固接，凸块拨盘在初始状态时与限位块接触；所述弹簧的两端分别连接基座和凸块拨盘。本专利技术所述的曲柄摇杆动轴轮系直线平夹自适应手指装置，其特征在于：所述第一传动件采用连杆、齿轮、传动带、链条或腱绳。本专利技术所述的曲柄摇杆动轴轮系直线平夹自适应手指装置，其特征在于：所述第二传动件采用连杆、齿轮、传动带、链条或腱绳。本专利技术所述的曲柄摇杆动轴轮系直线平夹自适应手指装置，其特征在于：所述第三传动件采用连杆、齿轮、传动带、链条或腱绳。本专利技术所述的曲柄摇杆动轴轮系直线平夹自适应手指装置，其特征在于：所述第四传动件采用连杆、齿轮、传动带、链条或腱绳。本专利技术所述的曲柄摇杆动轴轮系直线平夹自适应手指装置，其特征在于：所述弹簧采用拉簧。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电机、四连杆机构、多个传动轮、凸块拨盘、限位块和弹簧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；该装置既能直线平动第二指段平行夹持物体，也能包络不同形状、大小的物体；该装置抓取范围大；采用欠驱动的方式，利用一个电机驱动两个指段，无需复杂的传感和控制系统；该装置结构紧凑、体积小，制造和维护成本低，适用于机器人手。附图说明图1是本专利技术设计的曲柄摇杆动轴轮系直线平夹自适应手指装置的实施例的立体外观图。图2是图1所示实施例的一个正面外观图。图3是图1所示实施例的侧面视图。图4是图1所示实施例的轴测视图(未画出部分零件)。图5至图6是图1所示实施例以直线平夹的方式抓取物体的动作过程示意图。图7至图9是图1所示实施例以自适应包络的方式抓取物体的动作过程示意图。图10至图11是图1所示实施例的局部视图，显示出限位块、凸块拨盘和弹簧在不同运动时刻的位置关系。图12是图1所示实施例的局部视图(未画出部分零件)，显示出点A、B、C、D和E的位置。图13是图12所示的连杆AD、BC、CDE及基座连杆AB的多连杆机构简图，显示出在主动转动连杆AD时点E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的移动轨迹。在图1至图13中：1－基座，11－限位块，2－第一指段，3－第二指段，4－近关节轴，5－远关本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种曲柄摇杆动轴轮系直线平夹自适应手指装置，包括基座、电机、过渡传动机构、第一指段、第二指段、近关节轴和远关节轴；所述电机与基座固接；所述电机的输出轴与过渡传动机构的输入端相连；所述第一指段套接在近关节轴上；所述远关节轴活动套设在第一指段中；所述第二指段套接在远关节轴上；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：该曲柄摇杆动轴轮系直线平夹自适应手指装置还包括第一传动件、第二传动件、第三传动件、第四传动件、第一传动轮、第二传动轮、第三传动轮、第四传动轮、第五传动轮、第六传动轮、第七传动轮、第八传动轮、第一连杆、第二连杆、第三连杆、第一轴、第二轴、第三轴、弹簧、凸块拨盘和限位块；所述第一轴、第二轴、第三轴与近关节轴的中心线平行；所述第一轴、第二轴分别活动套设在基座中；所述过渡传动机构的输出端与第二轴相连；所述第三连杆的一端套接在第一轴上，第三连杆的另一端套接在近关节轴上；所述近关节轴活动套设在第二连杆的中部；所述第二连杆的一端套接在远关节轴上，第二连杆的另一端套接在第三轴上；所述第一连杆的一端活动套接在第二轴上，第一连杆的另一端套接在第三轴上；设第一轴的中心点为A，第二轴中心点为B，第三轴的中心点为C，近关节轴的中心点为D，远关节轴中心点为E，线段AB的长度等于线段BC长度的2倍，线段CD、线段DE和线段AD三者长度相等，线段CD的长度等于线段BC长度的2.5倍；所述第一传动轮套固在第二轴上；所述第一传动件分别连接第一传动轮和第二传动轮；第一传动轮、第一传动件与第二传动轮三者构成传动关系；所述第二传动轮活动套接在第三轴上；所述第三传动轮活动套接在第三轴上，所述第二传动轮与第三传动轮固接；所述第二传动件分别连接第三传动轮和第四传动轮；第三传动轮、第二传动件与第四传动轮三者构成传动关系；所述第四传动轮套接在远关节轴上，所述第五传动轮套接在远关节轴上；所述第三传动件分别连接第五传动轮和第六传动轮；第五传动轮、第三传动件与第六传动轮三者构成传动关系；所述第六传动轮套接在第三轴上，所述第七传动轮套接在第三轴上；所述第四传动件分别连接第七传动轮和第八传动轮；第七传动轮、第四传动件与第八传动轮三者构成传动关系；所述第八传动轮活动套接在第二轴上；所述第二传动轮与第三传动轮固接，所述第六传动轮与第七传动轮固接；所述第二指段、第四传动轮和第五传动轮三者固接；通过第一传动件、第二传动轮、第三传动轮和第二传动件的传动，从第一传动轮到第四传动轮的传动为同向传动且传动比小于1；通过第三传动件、第六传动轮、第七传动轮和第四传动件的传动，从第五传动轮到第八传动轮的传动为同向传动且传动比等于1；所述凸块拨盘活动套接在第二轴上，凸块拨盘与第八传动轮固接；所述限位块与基座固接，凸块拨盘在初始状态时与限位块接触；所述弹簧的两端分别连接基座和凸块拨盘。...
【技术特征摘要】
1.一种曲柄摇杆动轴轮系直线平夹自适应手指装置，包括基座、电机、过渡传动机构、第一指段、第二指段、近关节轴和远关节轴；所述电机与基座固接；所述电机的输出轴与过渡传动机构的输入端相连；所述第一指段套接在近关节轴上；所述远关节轴活动套设在第一指段中；所述第二指段套接在远关节轴上；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：该曲柄摇杆动轴轮系直线平夹自适应手指装置还包括第一传动件、第二传动件、第三传动件、第四传动件、第一传动轮、第二传动轮、第三传动轮、第四传动轮、第五传动轮、第六传动轮、第七传动轮、第八传动轮、第一连杆、第二连杆、第三连杆、第一轴、第二轴、第三轴、弹簧、凸块拨盘和限位块；所述第一轴、第二轴、第三轴与近关节轴的中心线平行；所述第一轴、第二轴分别活动套设在基座中；所述过渡传动机构的输出端与第二轴相连；所述第三连杆的一端套接在第一轴上，第三连杆的另一端套接在近关节轴上；所述近关节轴活动套设在第二连杆的中部；所述第二连杆的一端套接在远关节轴上，第二连杆的另一端套接在第三轴上；所述第一连杆的一端活动套接在第二轴上，第一连杆的另一端套接在第三轴上；设第一轴的中心点为A，第二轴中心点为B，第三轴的中心点为C，近关节轴的中心点为D，远关节轴中心点为E，线段AB的长度等于线段BC长度的2倍，线段CD、线段DE和线段AD三者长度相等，线段CD的长度等于线段BC长度的2.5倍；所述第一传动轮套固在第二轴上；所述第一传动件分别连接第一传动轮和第二传动轮；第一传动轮、第一传动件与第二传动轮三者构成传动关系；所述第二传动轮活动套接在第三轴上；所述第三传动轮活动套接在第三轴上，所述第二传动轮与第三传动轮固接；所述第二传动件分别连接第三传动轮和第四传动轮；第三传...
【专利技术属性】
技术研发人员：罗超，杨阳，张文增，徐向荣，
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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