[发明专利]用于步行机器人的行走和取物复合功能执行装置

说明书

本发明涉及一种用于步行机器人的行走和取物复合功能执行装置，该装置作为机械手抓取物体时，在电机对主动推杆的驱动下，三个指节能够依次和物体的上部、中部和下部贴合，实现对物体的夹持和包裹，欠驱动结构的手指抓持组件能够自适应的抓取不同形状和大小的物体，并且结构简单、紧凑、重量轻、成本低，升降调节盘能够改变三个手指抓持组件之间包络空间的大小，使该机器人在抓取物体时的适应性和灵活性更强；作为支腿支撑到地面时，腕关节驱动机构作为腿的上部，支撑并能驱动手指机构转动来调整作业时的姿态，丝杠的上端能和地面接触作为支腿的脚，通过向上调节升降调节盘，并向外驱动展开手指抓持组件，使第三指关节和地面接触成辅助支撑，提升了机器人的作业中运动稳定性。

技术领域

本发明涉及智能机器人技术领域，尤其涉及一种用于步行机器人的行走和取物复合功能执行装置。

背景技术

机械手作为机器人与周围环境交互的一个重要接口，灵活的机械手是机器人的重要组成部分，其重要性不言而喻；在步行机器人中，特别是采用电源提供能量的步行机器人，减少能源消耗是一个要特别考虑的指标。因此，驱动单元少、能量消耗少的欠驱动机械手就成为步行机器人设计中的优选方案。但与全驱动机械手各关节运动和抓取力完全由驱动单元决定不同，欠驱动机械手各关节的运动还受到机械结构和外界接触的影响，这就使其手指的运动具有极强的运动藕合性，导致其指尖轨迹具有不确定性，这对欠驱动机械手精确抓取物体提出了严峻的考验；故如何在保持欠驱动手本身优势的前提下，还能提高其抓取的灵活性和牢固性就成为了一个亟待解决的问题；现有欠驱动机械手的手指之间形成包络的最大空间是固定的，无法进行调节，限制了欠驱动机械手抓取物体时适应不同物体大小的能力，降低了机械手抓取时的性能。

另外，对与多足步行机器人，为了提升其运动作业性能，将其功能由单纯的行走平台转变为具有一定的抓取与搬运物件功能的集成平台代表了该类机器人技术发展的一个方向。而将行走功能与抓取物件的功能集成设计在一条腿结构中，是这类设计的一个突破方向。现有技术中出现了具有手脚融合功能的腿结构模块，它既可以完成腿的行走功能，也可以实现手对物体的抓取功能，最典型的是夹钳式手脚融合功能腿，夹钳合拢可以当成腿来行走，夹钳张开可以当成手来抓持，夹钳式机械手结构简单可靠，能够满足基本功能要求，但采用夹钳作为机械手进行抓持时能够夹持物体的形状单一，作为行走腿支撑机器人行走时，可能会出现打滑的不稳定现象。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出一种用于步行机器人的行走和取物复合功能执行装置。

本发明的技术方案是：一种用于步行机器人的行走和取物复合功能执行装置，其特征在于：该装置包括腕关节驱动机构和欠驱动手指机构，腕关节驱动机构包括支架、腕关节电机和两个啮合的锥齿轮，支架整体呈门字形，其上端设有主轴支座，主轴支座的两侧设有两对称的支撑臂，两支撑臂的上部开有一对位置对应的安装孔，其中一侧的安装孔内安装有腕关节电机并通过法兰盘固定，电机的输出轴位于主轴支座中间的主轴孔下方且该输出轴上固定有联轴器，另一侧的安装孔内安装有锥齿轮座，锥齿轮座的内端设有连接兰盘与支撑臂固定，锥齿轮座内通过轴承安装有伸入到支架内并与电机输出轴上的联轴器连接的齿轮轴，齿轮轴上套装有小锥齿轮；主轴孔内通过轴承安装有主轴，该主轴的下端伸出主轴支座的下端面并套装有与下方小锥齿轮啮合大锥齿轮，主轴的上端伸出主轴支座的上端面，支座的顶面固定有套在主轴上的轴承盖板；

欠驱动手指机构包括圆筒形的机架壳体、均布在机架壳体外侧面上部的三个手指抓持组件，同轴套装在机架壳体内的丝杠；机架壳体的下端口固定有下端盖，下端盖的下表面中间设有连接套筒，上述主轴的上端套入在该连接套筒内并通过螺栓固定，下端盖顶面的中间固定有电机支座，该电机支座内安装有丝杠电机，丝杠的下端设有连接段与丝杠电机的输出轴固定连接，上端设有丝杠段伸出机架壳体的上端面，丝杠段上套装有环形的升降盘，升降盘的外侧面均布有三个导向杆和三个铰接座，相邻的铰接座和导向杆之间的间距均相同；