空程传动齿轮耦合自适应机器人手指装置制造方法及图纸

空程传动齿轮耦合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、多个齿轮、过渡传动机构、中间传动机构、主动拨轮、从动拨轮、凸块拨盘、两个簧件和限位凸块等。该装置实现了耦合与自适应复合抓取模式，该装置既能联动两个关节用末端捏持物体，动作拟人度高，也能先转动第一指段碰触物体后再转动第二指段包络握持物体，抓取力量大，达到对不同形状尺寸物体的自适应抓取效果；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；同时结构简单、体积小、重量轻，加工、装配和维修成本低，适用于机器人手。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于机器人手
，特别涉及一种空程传动齿轮耦合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。自适应欠驱动手指可以采用自适应包络物体的方式握持，但是无法实施末端捏持抓取。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、近关节轴、远关节轴、带轮传动机构和簧件等。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，能够适应不同形状尺寸的物体。该欠驱动两关节机器人手指装置的不足之处为：1)抓取方式只能为握持方式，难实现弯曲远关节的末端捏持抓取效果；2)该装置抓取物体的过程不拟人，该装置在未碰触物体前始终呈现伸直的状态。具有耦合与自适应复合抓取模式的机器人手指称为耦合自适应手指。所谓的耦合与自适应复合抓取模式是指该手指可以实现耦合抓取与自适应欠驱动抓取相结合的复合欠驱动抓取，即机器人手指装置在弯曲抓握物体过程中，碰到物体之前各指段按一定角度比例同时弯曲；而在近指段碰到物体后，又可解耦转动第二关节，使第二指段自动适应物体表面形状，从而完全包络握持物体，并且只通过一个驱动器驱动多个关节；如果在耦合转动两个关节的过程中，第二指段接触物体，则抓取结束，实现了捏持效果。已有的一种双关节并联欠驱动机器人手指装置(中国专利技术专利CN101633171B)，包括基座、中部指段、末端指段、近关节轴、远关节轴、电机、耦合传动机构、自适应传动机构和三个簧件。该装置可以实现耦合与自适应复合抓取模式，不足在于：1)机构复杂，有两套传动机构安装在近关节轴和远关节轴之间；2)需要的簧件数目过多，簧件选型困难；3)利用多个簧件来实现解耦——调和耦合传动机构与自适应传动机构之间的矛盾，常常使得多个簧件形变较大，导致过大且不必要的能量损耗。
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，提供一种空程传动齿轮耦合自适应机器人手指装置。该装置能够实现耦合与自适应复合抓取模式，既能联动两个关节用末端捏持物体，也能先转动第一指段碰触物体后再转动第二指段包络握持物体，达到对不同形状尺寸物体的自适应握持效果；无需复杂的传感和控制系统。本专利技术的技术方案如下：本专利技术设计的空程传动齿轮耦合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：该空程传动齿轮耦合自适应机器人手指装置还包括过渡传动机构、主动拨轮、第一簧件、第一齿轮、第二齿轮、齿轮组、从动拨轮、中间传动机构、凸块拨盘、限位凸块和第二簧件；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；所述过渡传动机构设置在基座中；所述驱动器的输出轴与过渡传动机构的输入端相连，所述过渡传动机构的输出端与主动拨轮相连；所述主动拨轮包括固接的主动凸块，所述主动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；所述齿轮组安装在第一指段中，所述齿轮组包括相啮合的至少2个齿轮，所述齿轮组的输入齿轮与第一齿轮啮合，所述齿轮组的输出齿轮与第二齿轮相啮合；通过齿轮组的传动，从第一齿轮到第二齿轮的传动是反向传动；所述从动拨轮活动套接在近关节轴上；所述从动拨轮包括固接的从动凸块；所述中间传动机构设置在基座中，所述中间传动机构的输入端与从动拨轮固接，中间传动机构的输出端与凸块拨盘固接，所述中间传动机构使得从从动拨轮到凸块拨盘的传动为反向传动；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；所述限位凸块与基座固接；所述凸块拨盘包括固接的凸块；所述凸块与限位凸块相接触或离开一段距离；所述从动凸块与主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；在该空程传动齿轮耦合自适应机器人手指装置处于初始状态时，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负；所述第二簧件的两端分别连接凸块拨盘和基座；在该空程传动齿轮耦合自适应机器人手指装置处于初始状态时，所述从动凸块与主动凸块离开一段距离；在主动拨轮转动范围内，主动凸块会接触到从动凸块；所述第一簧件的两端分别连接主动拨轮和第一指段。本专利技术所述的空程传动齿轮耦合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。本专利技术所述的空程传动齿轮耦合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。本专利技术所述的空程传动齿轮耦合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驱动器、多个齿轮、中间传动机构、两个簧件、从动拨轮、凸块拨盘、限位凸块和主动拨轮等综合实现了耦合与自适应复合抓取模式，该装置既能联动两个关节用末端捏持物体，动作拟人度高，也能先转动第一指段碰触物体后再转动第二指段包络握持物体，抓取力量大，达到对不同形状尺寸物体的自适应抓取效果；由于主动拨轮上的主动凸块与从动拨轮上的从动凸块之间有一段空程且第一齿轮因第二簧件而暂时固定，在第一指段转动时，第二指段会因为第一齿轮到第二齿轮的反向传动机构而正向转动，达到了耦合抓取模式；当第一指段接触物体被阻挡后，经过一段很小的时间(此时第一簧件发生变形)，主动拨轮上的主动凸块才会接触并拨动从动拨轮上的从动凸块，从而通过中间传动机构的传动，带动第一齿轮反向转动，经过再次反向传动，带动第二指段进一步正向转动，直到第二指段接触物体，达到了自适应抓取模式。该装置抓取稳定可靠；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；同时结构简单、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是本专利技术设计的空程传动齿轮耦合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所示实施例中的立体外观图(未画出部分零件)。图6是图2所示实施例中A-A剖视图。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所示实施例在以耦合与自适应复合抓取方式抓取物本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种空程传动齿轮耦合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：该空程传动齿轮耦合自适应机器人手指装置还包括过渡传动机构、主动拨轮、第一簧件、第一齿轮、第二齿轮、齿轮组、从动拨轮、中间传动机构、凸块拨盘、限位凸块和第二簧件；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；所述过渡传动机构设置在基座中；所述驱动器的输出轴与过渡传动机构的输入端相连，所述过渡传动机构的输出端与主动拨轮相连；所述主动拨轮包括固接的主动凸块，所述主动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；所述齿轮组安装在第一指段中，所述齿轮组包括相啮合的至少2个齿轮，所述齿轮组的输入齿轮与第一齿轮啮合，所述齿轮组的输出齿轮与第二齿轮相啮合；通过齿轮组的传动，从第一齿轮到第二齿轮的传动是反向传动；所述从动拨轮活动套接在近关节轴上；所述从动拨轮包括固接的从动凸块；所述中间传动机构设置在基座中，所述中间传动机构的输入端与从动拨轮固接，中间传动机构的输出端与凸块拨盘固接，所述中间传动机构使得从从动拨轮到凸块拨盘的传动为反向传动；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；所述限位凸块与基座固接；所述凸块拨盘包括固接的凸块；所述凸块与限位凸块相接触或离开一段距离；所述从动凸块与主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；在该空程传动齿轮耦合自适应机器人手指装置处于初始状态时，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负；所述第二簧件的两端分别连接凸块拨盘和基座；在该空程传动齿轮耦合自适应机器人手指装置处于初始状态时，所述从动凸块与主动凸块离开一段距离；在主动拨轮转动范围内，主动凸块会接触到从动凸块；所述第一簧件的两端分别连接主动拨轮和第一指段。...

【技术特征摘要】
1.一种空程传动齿轮耦合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：该空程传动齿轮耦合自适应机器人手指装置还包括过渡传动机构、主动拨轮、第一簧件、第一齿轮、第二齿轮、齿轮组、从动拨轮、中间传动机构、凸块拨盘、限位凸块和第二簧件；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；所述过渡传动机构设置在基座中；所述驱动器的输出轴与过渡传动机构的输入端相连，所述过渡传动机构的输出端与主动拨轮相连；所述主动拨轮包括固接的主动凸块，所述主动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；所述齿轮组安装在第一指段中，所述齿轮组包括相啮合的至少2个齿轮，所述齿轮组的输入齿轮与第一齿轮啮合，所述齿轮组的输出齿轮与第二齿轮相啮合；通过齿轮组的传动，从第一齿轮到第二齿轮的传动是反向传动；所述从动拨轮活动套接在近关节轴上；所述从动拨轮包括固接的从动凸块；所述中间传动机构设置在基座中，所述中间传动机构的输入端与从动拨轮固接，中间传动机构的输出端与凸块拨盘固接，所述中间传动机构使得从从动拨...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈潇男，张文增，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11