[发明专利]连杆式协同驱动机器人手指装置

说明书

技术领域

本发明属于机器人手技术领域，特别涉及一种连杆式协同驱动机器人手指装置的结构设计。

背景技术

手对人来说是非常重要的器官，在仿人机器人领域，增强机器人手的机能自然具有重要意义。一方面，通过大减速比传动机构可以加强机器手的抓握力度，却会减慢机器人手的抓握速度，影响其灵巧性；另一方面，如果过分追求机器手的抓取速度，又势必会对其抓握力度产生负面影响。同时，机器人手要求保证尺寸小巧，因此难以使用尺寸较大的大功率电机。目前在这一领域仍存在着许多技术难题。

所谓协同驱动机器人手指装置，是指至少有一个电机驱动两个以上关节，同时至少有一个关节可以同时被多个电机驱动的机器人手指装置。在协同驱动的工作方式下，部分电机可以主要承担快速抓握的任务以保证机器手的灵巧性，其他电机则可以主要用于提供强大的抓取力以及调整手势；同时，重要的指段可由多个电机配合共同驱动，以显著增强该指段的抓取力。

已有的一种机器人手指装置，如中国发明专利CN101664929，主要由基座、电机、减速器、近关节轴、中部指段、远关节轴、末端指段、耦合传动机构、欠驱动传动机构和多个簧件构成。该装置可以实现复合欠驱动抓取，缺点在于由于利用单电机驱动，既无法达到较快的抓握速度又无法提供强大的抓取力，且机构复杂，簧件数目过多，利用簧件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。

发明内容

本发明旨在针对现有技术的不足之处，提供一种连杆式协同驱动机器人手指装置。该装置能够实现协同驱动，即两电机协调配合共同驱动手指的效果；不仅具有较快的抓取速度，而且兼备强大的抓取力以及精确的抓取动作。

本发明的技术方案如下：

本发明所述的连杆式协同驱动机器人手指装置，包括第一丝杆电机、基座、中部指段、近关节轴、远关节轴和末端指段；所述第一丝杆电机安装在基座上，近关节轴套设于基座中，所述远关节轴套设于中部指段中，所述中部指段套固在近关节轴上；所述末端指段套设在远关节轴上；其特征在于：该装置还包括第一螺母滑块、第一连杆、第二连杆、第二丝杆电机、第二螺母滑块、第三连杆、簧件、超越离合器和传动盘；所述基座中设有第一滑槽，所述第一螺母滑块安装在基座的第一滑槽中，该第一螺母滑块第一丝杆电机的丝杆配合形成螺旋传动，且在第一滑槽中上下运动；所述第一连杆两端分别通过转轴与第一螺母滑块和中部指段连接，使得第一螺母滑块上下运动时带动中部指段绕近关节轴转动；所述第二丝杆电机安装于中部指段中；所述中部指段中设有第二滑槽，所述第二螺母滑块安装在中部指段的第二滑槽中，该第二螺母滑块与第二丝杆电机的丝杆配合形成螺旋传动，且在第二滑槽中上下运动；所述传动盘活动套接在远关节轴上；所述第二连杆的两端分别通过转轴与基座和传动盘连接，且第二连杆与中部指段构成X型结构，使得电机通过第一连杆驱动中部指段转动时，使传动盘沿相同方向绕远关节轴转动；所述超越离合器套接在远关节轴上，超越离合器的内圈与末端指段固接；所述第三连杆的两端分别通过转轴与超越离合器的外圈和第二螺母滑块连接，使得第二螺母滑块上下运动时带动超越离合器的外圈绕远关节轴转动；所述簧件的两端分别与传动盘和末端指段连接。

本发明所述的连杆式协同驱动机器人手指装置，其特征在于：所述簧件使用拉簧、扭簧、压簧、片簧或弹性绳。

本发明所述的连杆式协同驱动机器人手指装置，其特征在于：所述超越离合器使用棘轮式、摩擦式超越离合器或单向轴承。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和突出性效果：

本发明装置采用两台丝杆电机、螺旋传动增力机构、连杆传动机构、超越离合器及簧件等，综合实现了两台电机配合协同驱动手指的效果；本手指装置不仅具有较快的抓握速度，而且兼备较大的抓取力以及精确的抓取动作；同时可以在几种主要抓取模式间自由切换，适合用作灵巧机器人手的手指部分。

附图说明

图1是本发明提供的连杆式协同驱动机器人手指装置的实施例的外观图。

图2是图1的爆炸图。

图3是图1的左视图。

图4是图1的右视图。

图5a为超越离合器内圈安装在末端指段上的结构示意图，图5b为超越离合器透视图(左视)。

图6、图7是本实施例仅用第一电机驱动两个指段抓取圆柱状物体的过；图8是仅用第二电机驱动末端指段抓握物体过程。