连杆流体平夹自适应机器人手指装置制造方法及图纸

连杆流体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、三个传动杆、两个柔性管、流体、凸块拨盘、簧件和限位凸块等。该装置利用驱动器、连杆传动机构、柔性管、流体、簧件、凸块拨盘和限位凸块等综合实现了平行夹持及自适应抓取的功能，根据目标物体形状和位置的不同，既能平动第二指段捏持物体或外张撑住，也能依次转动第一指段和第二指段包络不同形状、大小的物体；该装置抓取范围大；采用欠驱动的方式，利用一个驱动器驱动两个关节，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
，特别涉及一种连杆流体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(中国专利技术专利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。
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，提供一种连杆流体平夹自适应机>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。本专利技术的技术方案如下：本专利技术设计的一种连杆流体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：该连杆流体平夹自适应机器人手指装置还包括传动机构、第一传动杆、第二传动杆、第三传动杆、第一杆轴、第二杆轴、第一柔性管、第二柔性管、流体、凸块拨盘、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第一传动杆相连；所述第一传动杆活动套接在近关节轴上，所述第二传动杆套接在远关节轴上，第二传动杆与第二指段固接；所述第一杆轴套设在第一传动杆上，所述第三传动杆的一端套接在第一杆轴上，第三传动杆的另一端套接在第二杆轴上，所述第二杆轴套设在第二传动杆上；所述第一传动杆、第三传动杆、第二传动杆和第一指段构成不等边“口”字形四连杆机构，所述第一传动杆的连杆长度大于第二传动杆的连杆长度；所述第一柔性管和第二柔性管均分别包括第一端盖、第二端盖和具有伸缩和弯曲柔性的伸缩管，所述伸缩管为空心结构，伸缩管的两端分别固接第一端盖和第二端盖，所述第一端盖上设有通孔；所述第一指段上设有通孔；所述第一柔性管的第二端盖与凸块拨盘固接，第一柔性管的第一端盖与第一指段固接，第一柔性管的第一端盖上的通孔与第一指段的通孔相连通；所述第二柔性管的第二端盖与第二指段固接，第二柔性管的第一端盖与第一指段固接，第二柔性管的第一端盖上的通孔与第一指段的通孔相连通；所述流体密封在第一柔性管、第一指段的通孔和第二柔性管中；所述第一柔性管和第二柔性管同时位于该装置抓取物体的一侧或者同时位于该装置远离抓取物体的一侧；设所述第一柔性管的伸缩管的中心线与近关节轴的中心线的距离为a，第二柔性管的伸缩管的中心线与远关节轴的中心线的距离为b，a与b相等；所述第一柔性管的伸缩管的内径与第二柔性管的伸缩管的内径相等；所述凸块拨盘活动套接在近关节轴上；所述限位凸块与基座固接；所述凸块拨盘与限位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；在该连杆流体平夹自适应机器人手指装置处于初始状态时，凸块拨盘与限位凸块接触，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；所述簧件的两端分别连接凸块拨盘和基座。本专利技术所述的连杆流体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。本专利技术所述的连杆流体平夹自适应机器人手指装置，其特征在于：所述簧件采用拉簧、压簧、片簧或扭簧。本专利技术所述的连杆流体平夹自适应机器人手指装置，其特征在于：所述伸缩管采用嵌簧丝胶管、套簧丝胶管或波纹管。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、连杆传动机构、柔性管、流体、簧件、凸块拨盘和限位凸块等综合实现了双关节机器人手指平行夹持及自适应抓取的功能，根据目标物体形状和位置的不同，既能平动第二指段捏持物体或外张撑取物体，也能依次转动第一指段和第二指段包络不同形状、大小的物体；该装置抓取范围大；采用欠驱动的方式，利用一个驱动器驱动两个关节，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连杆流体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所示实施例的正面外观图。图3是图1所示实施例的一个侧面外观图(图2的右视图)。图4是图1所示实施例的另一个侧面外观图(图2的左视图)。图5是图2的A-A剖视图。图6是图2的B-B剖视图。图7是图1所示实施例的从一个角度观察的内部立体视图(未画出部分零件)。图8是图1所示实施例的从另一个角度观察的内部立体视图(未画出部分零件)。图9是图1所示实施例的正面外观图(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10是图1所示实施例的爆炸视图。图11至图15是图1所示实施例在以包络握持的方式抓取物体的动作过程示意图。图16至图18是图1所示实施例抓取物体的另一种方式——平行开合用第二指段夹持物体(称为平夹抓取)的动作过程示意图。图19至图21是图1所示实施例依次以平行开合及自适应包络抓取物体的动作过程中几个关键位置时，凸块拨盘、簧件与限位凸块的相对位置的变化情况。图22是采用嵌簧丝胶管的第一柔性管或第二柔性管的局部剖视图。图23是图22的剖视图。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种连杆流体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：该连杆流体平夹自适应机器人手指装置还包括传动机构、第一传动杆、第二传动杆、第三传动杆、第一杆轴、第二杆轴、第一柔性管、第二柔性管、流体、凸块拨盘、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第一传动杆相连；所述第一传动杆活动套接在近关节轴上，所述第二传动杆套接在远关节轴上，第二传动杆与第二指段固接；所述第一杆轴套设在第一传动杆上，所述第三传动杆的一端套接在第一杆轴上，第三传动杆的另一端套接在第二杆轴上，所述第二杆轴套设在第二传动杆上；所述第一传动杆、第三传动杆、第二传动杆和第一指段构成不等边“口”字形四连杆机构，所述第一传动杆的连杆长度大于第二传动杆的连杆长度；所述第一柔性管和第二柔性管均分别包括第一端盖、第二端盖和具有伸缩和弯曲柔性的伸缩管，所述伸缩管为空心结构，伸缩管的两端分别固接第一端盖和第二端盖，所述第一端盖上设有通孔；所述第一指段上设有通孔；所述第一柔性管的第二端盖与凸块拨盘固接，第一柔性管的第一端盖与第一指段固接，第一柔性管的第一端盖上的通孔与第一指段的通孔相连通；所述第二柔性管的第二端盖与第二指段固接，第二柔性管的第一端盖与第一指段固接，第二柔性管的第一端盖上的通孔与第一指段的通孔相连通；所述流体密封在第一柔性管、第一指段的通孔和第二柔性管中；所述第一柔性管和第二柔性管同时位于该装置抓取物体的一侧或者同时位于该装置远离抓取物体的一侧；设所述第一柔性管的伸缩管的中心线与近关节轴的中心线的距离为a，第二柔性管的伸缩管的中心线与远关节轴的中心线的距离为b，a与b相等；所述第一柔性管的伸缩管的内径与第二柔性管的伸缩管的内径相等；所述凸块拨盘活动套接在近关节轴上；所述限位凸块与基座固接；所述凸块拨盘与限位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；在该连杆流体平夹自适应机器人手指装置处于初始状态时，凸块拨盘与限位凸块接触，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；所述簧件的两端分别连接凸块拨盘和基座。...

【技术特征摘要】
1.一种连杆流体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：该连杆流体平夹自适应机器人手指装置还包括传动机构、第一传动
杆、第二传动杆、第三传动杆、第一杆轴、第二杆轴、第一柔性管、第二柔性管、流体、凸块拨
盘、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第一
传动杆相连；所述第一传动杆活动套接在近关节轴上，所述第二传动杆套接在远关节轴上，
第二传动杆与第二指段固接；所述第一杆轴套设在第一传动杆上，所述第三传动杆的一端
套接在第一杆轴上，第三传动杆的另一端套接在第二杆轴上，所述第二杆轴套设在第二传
动杆上；所述第一传动杆、第三传动杆、第二传动杆和第一指段构成不等边“口”字形四连杆
机构，所述第一传动杆的连杆长度大于第二传动杆的连杆长度；所述第一柔性管和第二柔
性管均分别包括第一端盖、第二端盖和具有伸缩和弯曲柔性的伸缩管，所述伸缩管为空心
结构，伸缩管的两端分别固接第一端盖和第二端盖，所述第一端盖上设有通孔；所述第一指
段上设有通孔；所述第一柔性管的第二端盖与凸块拨盘固接，第一柔性管的第一端盖与第
一指段固接，第一柔性管的第一端盖上的通孔与第一指段的通孔相连通；所述第二柔性管
的第...

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