[发明专利]双关节齿条耦合机器人手指装置

说明书

技术领域

本发明属于拟人机器人技术领域，特别涉及一种双关节齿条耦合机器人手指装置的结构设计。

背景技术

毋庸置疑，手部是人体一个十分重要的器官。与人类相同，机械手也是机器人机构中一个十分重要的组成部分。机器人在日常工作过程中使用机械手进行各种动作，完成工作任务。由于机械手存在体积小、结构精巧、出力要求大和控制难度高等特点，目前机械手研发制造领域存在很多热点和难点问题。

首先介绍一下仿造人手多关节同时弯曲抓取物体模式的机械手“耦合”抓取模式。所说的“耦合”抓取物体模式就是指，当人手部抓取物体时，往往是各手指的各个关节同时弯曲。而将这种特点应用到机械手邻域，并且当各关节转动角度成一定的比例时称作机械手的“耦合”抓取模式。

已有的一种耦合式多关节机械手指装置(日本发明专利JP2004-130405A)，包括基座、电机、第一指段、第二指段、第三指段、第一齿轮传动机构、第一带轮传动机构、第二齿轮传动机构和第二带轮传动机构等。该装置采用齿轮传动机构和带轮传动机构综合设计了由一个电机驱动多个关节耦合转动的机构，可以作为机器人手的一个手指使用。该装置的不足之处为：手指装置中存在过渡轴，结构复杂，制造安装精度要求高。此外，该装置中存在带轮传动机构，需要对其进行预紧，导致了传动过程的不精确。

已有的一种耦合式两关节机器人手指装置(中国发明专利CN101100064A)，主要包括基座、电机、第一指段、第二指段和“8”字形钢丝绳和滑轮式传动机构。该装置采用一个电机、“8”字形钢丝绳和滑轮式传动机构实现了手指上两个关节的同向1∶1角度的耦合运动。该装置的不足之处为：由于存在“8”字形钢丝绳，需要对其进行预紧，绳子具有弹性，导致传动过程不精确；绳子被预紧得过紧容易绷断损坏，过松又会使得传动不准确。

发明内容

本发明的目的是针对已有技术的不足之处，提供一种双关节齿条耦合机器人手指装置，该装置可实现机器人手耦合抓取物体模式，无过渡轴，结构简单；传动件无变形，不用预紧，传动过程精确，外形与人的手指相似，可以作为拟人机器人手的手指使用。

本发明的技术方案如下：

本发明所述的一种双关节齿条耦合机器人手指装置，包括基座、电机、减速器、近关节轴、中部指段、远关节轴和末端指段；所述的电机和减速器均与基座固接，电机的输出轴与减速器的输入轴相连，减速器的输出轴与近关节轴相连，所述的近关节轴套设在基座中，近关节轴和中部指段套接，所述的远关节轴套设在中部指段中，近关节轴和远关节轴平行；

其特征在于：

本发明所述的一种双关节齿条耦合机器人手指装置，包括基座、电机、减速器、近关节轴、中部指段、远关节轴和末端指段；所述的电机和减速器均与基座固接，电机的输出轴与减速器的输入轴相连，减速器的输出轴与近关节轴相连，所述的近关节轴套设在基座中，所述的远关节轴套设在中部指段中，近关节轴和远关节轴平行；

其特征在于：

该双关节齿条耦合机器人手指装置还包括第一齿轮、齿条、第二齿轮和簧件；所述的第一齿轮套接在近关节轴上，第一齿轮与基座固接，所述的第二齿轮套接在远关节轴上，所述的第二齿轮与末端指段固接；令齿条与第一齿轮的啮合点为A，齿条与第二齿轮的啮合点为B，第一齿轮的中心点为O₁，第二齿轮的中心点为O₂，线段O₁A、AB、BO₂和O₂O₁构成“8”字形，AB和O₁O₂的交点位于O₁和O₂之间，所述的齿条镶嵌在中部指段中；中部指段采用以下两种方式之一与近关节轴相连：

a)中部指段套固在近关节轴上；

b)中部指段套接在近关节轴上且中部指段通过簧件与近关节轴相连。

本发明所述的双关节齿条耦合机器人手指装置，其特征在于：减速器的输出轴通过传动机构与近关节轴相连。

本发明所述的双关节齿条耦合机器人手指装置，其特征在于：所述的传动机构包括第三齿轮和第四齿轮；减速器的输出轴与第三齿轮固接，第三齿轮与第四齿轮相啮合，第四齿轮套固在近关节轴上。

本发明所述的双关节齿条耦合机器人手指装置，其特征在于：所述的簧件采用扭簧、拉簧、压簧、片簧或弹性绳。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和突出性效果：