[发明专利]杆轮复合式耦合自适应欠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，特别涉及一种杆轮复合式耦合自适应欠驱动机器 人手指装置的结构设计。

背景技术

机器人手作为机器人的末端执行器，是机器人最为重要的部件之一。人手具有自 由度多、体积小，出力大、抓取模式多的特点，因此模仿人手一直是机器人手的热门研究方 向。现有的灵巧手是与人手接近程度最高的机器人手，具有非常多的主动控制自由度，抓取 模式多，但控制非常复杂，难以适应未知环境，且系统昂贵。同时由于电机数量很多，电机需 要做得很小，导致了灵巧手出力小，抓取物体不稳定，难以在工业中推广应用。

自适应欠驱动机器人手采用较少的电机驱动多个自由度关节，由于电机数量少， 电机可以选用大功率的电机，使得出力大。机械结构对物体的形状和大小具有自适应的能 力，无需复杂的传感系统和控制系统，成本低，适合工业应用。

传统的自适应欠驱动机器人手在抓取物体时，各指段同时同速度转动，在近指段 接触到物体后，远指段才开始相对近指段转动，运动方式不拟人，不仅不能夹持物体，在包 络抓取时还会使物体受力不均匀，抓取不稳定。

已有的一种双柔性件复合欠驱动双关节机器人手指装置，如中国专利 CN102179817B，包括基座、电机、减速器、主动轴、近关节轴、中部指段、远关节轴、末端指段、 双柔性件传动机构和两个簧件。该装置虽然可以实现先耦合转动多个关节，然后再自适应 抓取的功能，但其不足之处在于，该装置需要传动轮、簧件和柔性件的数目过多，机构复杂， “Σ”形传动件稳定性不高，安装难度大。

本发明提供的杆轮复合式耦合自适应欠驱动机器人手指装置能够更好的实现双 指段差速耦合抓取，抓取范围大，两个指段受力均匀，抓取稳定，同时外观拟人，具有柔顺 性，结构简单、可靠，只需一个簧件，用一个驱动器驱动两个关节，无需传感和控制系统。

发明内容

本发明的目的是针对已有技术的不足之处，提供一种杆轮复合式耦合自适应欠驱 动机器人手指装置，该装置在包络抓取时能模仿人手的抓取方式：第一指段和第二指段能 够同时转动，且第二指段的转动角速度大于第一指段，抓取范围大，两个指段受力均匀，抓 取稳定，同时外观拟人，具有柔顺性，结构简单可靠，只需一个簧件，用一个驱动器驱动两个 关节。

本发明的技术方案如下：

本发明所述的杆轮复合式耦合自适应欠驱动机器人手指装置，包括驱动器、基座、 第一指段、第二指段、近关节轴和远关节轴；所述的驱动器与基座固接；所述的近关节轴套 设在基座中；所述的第一指段活动套接在近关节轴上；所述的远关节轴活动套设在第一指 段中；所述的第二指段套固在远关节轴上；其特征在于：该具有包络与夹持功能的欠驱动机 器人手指装置还包括第一传动轮、第二传动轮、传动件、第一连杆、第二连杆、转轴、拨块和 簧件；所述的驱动器的输出轴通过传动机构与第一连杆相连，第一连杆的一端套接在近关 节轴上，第一连杆的另一端与第二连杆的一端滑动镶嵌；所述的第一传动轮活动套设在近 关节轴上，所述簧件的两端分别连接第一传动轮和基座；所述的拨块一端和第一传动轮固 接，另一端与基座活动接触从而受到基座的单向运动限制，所述的簧件使拨块靠向基座；所 述的第二传动轮套固在远关节轴上；所述转轴套设在第二传动轮上，转轴的轴线与第二传 动轮的轴线平行且不重合；设第一传动轮的中心点为A，第二传动轮的中心点为B，转轴的中 心点为C，线段AB与线段BC所成夹角大于90°；所述第二连杆的一端套接在转轴上；所述的传 动件呈“8”形绕过第一传动轮和第二传动轮。

本发明所述的杆轮复合式耦合自适应欠驱动机器人手指装置，其特征在于：所述 的驱动器采用电机、气缸或液压缸。

本发明所述的杆轮复合式耦合自适应欠驱动机器人手指装置，其特征在于：所述 的簧件采用拉簧、压簧、片簧或扭簧。

本发明所述的杆轮复合式耦合自适应欠驱动机器人手指装置，其特征在于：所述 的传动件采用传动带、腱绳或链条，所述的第一传动轮采用带轮、绳轮或链轮，所述的第二 传动轮采用带轮、绳轮或链轮，所述的传动件、第一传动轮和第二传动轮三者之间配合形成 传动关系。

本发明所述的杆轮复合式耦合自适应欠驱动机器人手指装置，其特征在于：所述 的第一连杆与第二连杆滑动镶嵌方向平行于线段AC。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和突出性效果：