[发明专利]预紧和传动间隙可调的机器人灵巧手手指基关节传动机构

说明书

技术领域

本发明涉及一种机器人灵巧手手指基关节传动机构。

背景技术

机器人灵巧手作为机器人与环境相互作用的末端操作器，其灵活性、传感器等对机器人的操作具有重要的影响。灵巧手技术已经成为机器人领域的一个重要研究方向，许多国家都在从事灵巧手的研究，也相继研制出了一些有代表性的灵巧手，技术进步主要体现在机械结构、驱动、传感、集成度以及控制等方面。根据驱动、减速等器件相对手本体的放置，灵巧手可以划分为外置式和内置式两种结构形式。外置式的灵巧手典型代表是NASA手(美国宇航局研制的灵巧手)和Shadow手，将驱动电机、减速器及相关电气系统等放在灵巧手本体外部的前臂内，外置式布置的缺点是远距离、腱传动等，影响系统的刚度、降低可靠性、可维护性等；而内置式灵巧手将所有的电机、减速装置等均集成在手指或手掌内，极大地提高了系统的集成度，典型代表是DLR II灵巧手(德国宇航中心研制的灵巧手)，内置式灵巧手布置有利于实现模块化、集成化设计，增强了系统的互换性、可维护性，并且为灵巧手在机器人末端的偏转提供了极大的方便。

目前已研制成功的灵巧手大多采用类似人手的自由度布置：四个关节、三个自由度。手指根部有两个关节(合称为基关节)、两个自由度，实现手指的弯曲和侧摆运动；手指部分有两个关节、一个自由度，两个关节通过机构耦合运动。有两个自由度的基关节主要有三种实现方式：两个垂直但不交叉的轴，与人手基关节类似的球/孔结构，四个伞齿轮组成的差动机构；在内置式灵巧手基关节传动中，较多地采用齿轮、齿形皮带等传动。在基关节传动中，采用齿形皮带较刚性齿轮更加具有灵活性，但由于受空间的限制，难以实现皮带的预紧和间隙调整，且结构复杂、加工成本高。

发明内容

本发明的目的是为解决现有的机器人灵巧手手指基关节结构复杂、加工成本高以及受空间的限制，难以实现预紧和传动间隙调整的问题，进而提供一种结构简单、加工成本低、预紧和传动间隙可调的机器人灵巧手手指基关节传动机构。

本发明为解决上述问题采取的技术方案是：本发明的手指基关节传动机构包括差动机构和两个驱动装置；所述手指基关节传动机构还包括皮带预紧机构、基关节侧摆方向的限位机构、第一螺母、第二螺母、两个第三螺母和连接件；所述基关节侧摆方向的限位机构由第一关节轴和第二关节轴组成，所述皮带预紧机构由两个带传动机构、框架组件、转动轴和螺纹连接件组成；

所述差动机构由两个主动锥齿轮和两个从动锥齿轮组成，所述框架组件由两个固定杆、第一转动架、第二转动架、第一座架和第二座架组成，所述两个驱动装置分别是第一驱动装置和第二驱动装置；所述第一座架和第二座架相对设置，所述第一驱动装置和第二驱动装置并列且反向设置并分别固装在第一座架和第二座架上，所述差动机构设置在两个驱动装置正上方的中间位置上，所述第一关节轴设置在两个驱动装置的正上方，且位于两个驱动装置之间的纵向中心面上，第一关节轴穿过第二关节轴中部的径向中心锥孔，第二关节轴两侧的第一关节轴上各固装有一个相对设置的主动锥齿轮，第一关节轴两侧的第二关节轴上各固装有一个相对设置的从动锥齿轮，每个主动锥齿轮分别与两个从动锥齿轮啮合，第一关节轴的两端与两个驱动装置的输出轴之间通过两个带传动机构传动连接，两个从动锥齿轮外端的第二关节轴上装有连接件，第二关节轴的一个轴端装有用于轴向定位的第一螺母，第一座架的下端和第二座架的下端通过螺纹连接件紧固连接，第一座架的上端和第二座架的上端套装在转动轴上，所述转动轴设置在第一关节轴的正下方，第一关节轴的两端与转动轴的两端之间通过两个固定杆连接，第一关节轴的一个轴端装有用于轴向定位的第二螺母，所述第一驱动装置的输出轴上固装有第一转动架，所述第二驱动装置的输出轴上固装有第二转动架，所述第一转动架的两端分别装在转动轴的一端上和第一座架上，所述第二转动架的两端分别装在转动轴的另一端上和第二座架上，第一转动架和第二转动架通过与转动轴两端螺纹连接的第三螺母轴向定位。