机器人拟人手级联欠驱动手指装置，属于拟人机器人技术领域。本发明专利技术的主动滑块镶嵌在第一指段中，中部关节齿轮轴设置在第一指段和第二指段之间并与第二指段固接，中部关节齿轮轴上的齿轮与齿条啮合，中部关节齿轮轴、小齿轮轴分别与双联齿轮轴的小齿轮、大齿轮啮合，该三个齿轮轴均套设在第一指段上；同步带下轮与小齿轮轴固结，同步带上轮与末端关节轴固结；第三指段套接在末端关节轴上；末端关节轴设置在第二指段上。本发明专利技术可作为机器人拟人手的一个手指，利用齿轮齿条传动实现手指第二指段的转动，同时利用齿轮传动和带传动实现第三指段与第二指段的协同转动，对所抓物体形状、大小具有很强的自适应，降低了装置对控制系统的要求。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于拟人机器人
，特别涉及一种机器人拟人手级联欠驱动手指装置结构设计。
技术介绍
与人类似，拟人机器人的多数功能要通过手部操作来实现，因而手部结构是拟人机器人的重要组成部分，其设计是拟人机器人的关键技术之一。为了增加手部的拟人化，手部要设计较多的关节自由度，然而，为了减轻拟人机器人手部的控制难度，以及减小手部的体积、重量，需要减少驱动器数目，这两者有一定的矛盾，另外，为了更好地抓取物体，还需要手指在抓取物体时具有一定的自适应性。设计具有形状自适应的欠驱动机械手指装置能够更好的实现较多关节自由度、较少驱动器数目、抓取不同形状、尺寸的物体时的较强的自适应性这三个目标。已有的一种自适应欠驱动机械手指装置，如中国专利技术专利CN 1365875A，，包括第一指段、主动板、第二指段、欠驱动关节。外力使主动板绕欠驱动关节轴转动，由多级齿轮增速机构实现第二指段大幅度转动后扣紧物体。已有的一种自适应欠驱动机械手指装置，如中国专利技术专利CN 1410223A，包括第一指段、欠驱动关节和第二指段。外力驱动主动滑块在第一指段上滑动，同时固接在主动滑块上的齿条向底板运动，带动与齿条啮合的齿轮绕关节轴转动，实现第二指段转动并扣紧物体。这些装置不足之处为两种装置虽然都可采用直接串联的方式实现多个指节的欠驱动，但由于其实现原理所限，末端关节必须在第二指段受力之后才能带动第三指段，若物体形状不足以使第二指段受力，第三指段将不能实现转动，对不同形状和大小的物体的适应能力有限。同时，考虑到人手指的实际情况，末端关节通常与中部关节同步转动，二者转动角度有一定协同效果，两种装置都无法满足这种效果。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对已有技术的不足之处，提供一种机器人拟人手级联欠驱动手指装置，该装置自身不带驱动器，外形及其实施效果与人手的手指相似，结构可靠，仅需要较低的控制系统要求。该装置可以作为机器人拟人手的一个手指，用以实现机器人拟人手较少驱动器驱动较多的手指关节自由度，并具有抓取不同形状、尺寸的物体的自适应性。本专利技术的技术方案如下本专利技术所述的机器人拟人手级联欠驱动手指装置，包括第一指段、第二指段、第三指段，主动滑块，固接在主动滑块上的齿条，及设置在第一指段与主动滑块之间的压簧，其特征在于该装置还包括套设在第一指段和第二指段中的级联欠驱动关节，所述的级联欠驱动关节包括中部关节齿轮轴、双联齿轮轴、小齿轮轴、末端关节轴、同步带下轮、同步带上轮以及同步带；所述的主动滑块镶嵌在第一指段中，能在水平方向做前后运动；所述的中部关节齿轮轴设置在第一指段和第二指段之间并与第二指段固接，中部关节齿轮轴上的齿轮与所述的齿条啮合；所述的中部关节齿轮轴、小齿轮轴分别与双联齿轮轴的小齿轮、大齿轮啮合，该三个齿轮轴均套设在所述的第一指段上；所述的同步带下轮与小齿轮轴固结，所述的同步带上轮与末端关节轴固结；所述的第三指段套接在末端关节轴上；所述的末端关节轴设置在所述的第二指段上。本专利技术所述的机器人拟人手级联欠驱动手指装置，其特征在于在所述的末端关节轴上套接一个簧件，所述的簧件的两端分别连接在末端关节轴与第三指段上，所述的簧件采用扭簧、皮筋或带弹力绳索。本专利技术所述的机器人拟人手级联欠驱动手指装置，其特征在于所述的第一指段包括第一指段骨架、第一指段左轴承板、第一指段右轴承板，三者固接在一起。本专利技术所述的机器人拟人手级联欠驱动手指装置，其特征在于所述的主动滑块包括滑块体、固接在滑块体表面上的滑块表面罩以及固接在滑块表面罩上的滑块表面板。本专利技术所述的机器人拟人手级联欠驱动手指装置，其特征在于所述的第二指段包括第二指段骨架、第二指段左轴承板、第二指段右轴承板、第二指段前侧面板和第二指段表面板；该第二指段骨架与第二指段左轴承板和第二指段右轴承板固接；该第二指段前侧面板固接在第二指段左轴承板和第二指段右轴承板的表面上；该第二指段表面板固结在第二指段前侧面板上。本专利技术所述的机器人拟人手级联欠驱动手指装置，其特征在于所述的滑块表面板采用有弹性的工业橡皮材料。本专利技术所述的机器人拟人手级联欠驱动手指装置，其特征在于所述的第二指段表面板采用有弹性的工业橡皮材料。本专利技术提供的另一技术方案一种机器人拟人手级联欠驱动手指装置，包括第一指段、第二指段、第三指段，主动滑块及固接在主动滑块上的齿条，其特征在于该装置还包括套设在第一指段和第二指段中的级联欠驱动关节，所述的级联欠驱动关节包括中部关节齿轮轴、双联齿轮轴、小齿轮轴、末端关节轴、同步带下轮、同步带上轮以及同步带；所述的中部关节齿轮轴上缠绕第二个扭簧，所述的扭簧一端与第二指段末端固接，另一端与第一指段固接；所述的主动滑块镶嵌在第一指段中，能在水平方向做前后运动；所述的中部关节齿轮轴设置在第一指段和第二指段之间并与第二指段固接，中部关节齿轮轴上的齿轮与所述的齿条啮合；所述的中部关节齿轮轴、小齿轮轴分别与双联齿轮轴的小齿轮、大齿轮啮合，该三个齿轮轴均套设在所述的第一指段上；所述的同步带下轮与小齿轮轴固结，所述的同步带上轮与末端关节轴固结；所述的第三指段套接在末端关节轴上；所述的末端关节轴设置在所述的第二指段上。本专利技术与现有技术相比，具有以下优点及突出性效果本专利技术提供的机器人拟人手级联欠驱动手指装置自身不带驱动器，间接利用手部其他手指、其他关节的主动驱动力(力矩)作为驱动源，并利用齿轮齿条传动实现手指第二指段转动，同时利用齿轮传动和带传动实现第三指段与第二指段的协同转动，对所抓物体形状、大小具有很强的自适应，降低了抓取物体时需要的控制精度，降低了装置对控制系统的要求。该装置外形与实施特点与人手的手指相似，结构简单、可靠，可以作为机器人拟人手的一个手指，用以实现机器人拟人手以较少驱动器驱动较多的手指关节自由度，并具有抓取不同形状、大小物体的很强的自适应性。附图说明图1是本专利技术提供的机器人拟人手级联欠驱动手指装置的一种实施例的正视图。图2是图1的侧视图。图3是图1的正面剖视图(为图4中的C-C剖视图)。图4是图3的A-A剖视图。图5是图3的B-B剖视图。图6是本专利技术实施例的级联欠驱动关节部分传动示意图。图7是本专利技术实施例的爆炸图。图8、图9、图10是固定于手掌的本实施例手指第一、二指段相继接触物体情况的抓握物体示意图。图11、图12、图13、图14是固定于手掌的本实施例手指第一、三指段相继接触物体，第三指段产生自适应效果后第二指段接触物体情况的抓握物体示意图。图15是应用了本实施例的机器人拟人多指手的侧面外观图，此时拇指已转动到手掌的正对面。图16是应用了本实施例的机器人拟人多指手的正面外观图，此时拇指已转动到手掌的侧面。图17是应用了本实施例的机器人拟人多指手的俯视外观图，此时拇指已转动到手掌的侧面，双点画线为转动到手掌正面的情况。图18是应用了本实施例的机器人拟人多指手抓握物体的示意图。在图1至图18中1-第一指段，11-第一指段骨架，12-第一指段左轴承板，13-第一指段右轴承板，2-第二指段，21-第二指段骨架，22-第二指段左轴承板，23-第二指段右轴承板， 24-第二指段前侧面板，25-第二指段表面板，3-第三指段，4-级联欠驱动装置，41-齿条，42-压簧，43-中部关节齿轮轴，44-双联齿轮轴，45-小齿轮轴，46-末端关本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种机器人拟人手级联欠驱动手指装置，包括第一指段（１）、第二指段（２）、第三指段（３），主动滑块（５），固接在主动滑块上的齿条（４１），及设置在第一指段与主动滑块之间的压簧（４２），其特征在于：该装置还包括套设在第一指段和第二指段中的级联欠驱动关节（４），所述的级联欠驱动关节包括中部关节齿轮轴（４３）、双联齿轮轴（４４）、小齿轮轴（４５）、末端关节轴（４６）、同步带下轮（４７）、同步带上轮（４８）以及同步带（４９）；所述的主动滑块镶嵌在第一指段中，能在水平方向做前后运动；所述的中部关节齿轮轴设置在第一指段和第二指段之间并与第二指段固接，中部关节齿轮轴上的齿轮与所述的齿条啮合；所述的中部关节齿轮轴、小齿轮轴分别与双联齿轮轴的小齿轮、大齿轮啮合，该三个齿轮轴均套设在所述的第一指段上；所述的同步带下轮与小齿轮轴固结，所述的同步带上轮与末端关节轴固结；所述的第三指段套接在末端关节轴上；所述的末端关节轴设置在所述的第二指段上。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：田磊，张文增，陈强，都东，孙振国，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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