[发明专利]气动式欠驱动机器人手指装置

说明书

技术领域

本发明属于拟人机器人手技术领域，特别涉及一种气动式欠驱动机器人手指装置的结构 设计。

背景技术

机器人手作为拟人机器人的输出终端，被越来越多的机器人研究者所重视。在机器人学 领域有两大类机器人手：灵巧手和欠驱动手，它们分别基于主动控制和欠驱动两种不同的驱 动方式。灵巧手外形和动作极似人手，可以在复杂控制算法和机构的综合作用下，灵活地完 成人手所能完成的多数动作，但是灵巧手价格昂贵，制造控制难度大，维护难度大。欠驱动 手可以自适应抓取物体，控制难度小、维护简单、装置稳定。

已有的一种气动式主动驱动的多指多关节机器人手装置(发明专利CN 101402200A)，其 中每个关节采用气动柔性驱动器实现手指的弯曲。该装置的不足之处为：该装置由于采用气 力主动驱动各手指各关节的转动，使得该手体积大、质量大、制造成本高、控制难度大，不 能自适应抓取物体，必须依赖很复杂的控制才能实现对不同尺寸形状物体的抓取。

已有的一种齿条式的欠驱动机械手指装置，如中国发明专利CN 1410223A，包括第一指 段、欠驱动关节和第二指段，欠驱动关节含有主动滑块、关节轴和齿轮齿条机构。外力驱动 主动滑块在第一指段上滑动，同时固接在主动滑块上的齿条向第一指段内运动，带动与齿条 啮合的齿轮绕关节轴转动，实现第二指段转动并扣紧物体。该装置的不足之处为：该装置采 用齿轮齿条传动，为了实现良好的欠驱动效果，即实现第二指段较大角度的转动，所采用的 齿轮半径必须很小，加工难度大、成本高；齿轮齿条的质量较大；齿轮齿条机构需要良好的 润滑和密封，使用成本较高。

发明内容

本发明的目的是为了克服已有技术的不足之处，提出一种气动式欠驱动机器人手指装置。 使其具有结构简单、体积小、重量轻、制造和维护成本低的特点；该装置可以安装到机械手 上，配合其他主动驱动的手指或手指上的其他主动驱动关节实现抓取物体，并具有对所抓物 体的形状大小的自适应功能，与人手的手指相似。

本发明采用如下技术方案：

发明提供的一种气动式欠驱动机器人单关节手指装置，包括第一指段、第二指段和设置 在两者之间的欠驱动关节；所述的欠驱动关节包括主动滑块和关节轴；所述的关节轴套设在 第一指段中，第二指段套固在关节轴上，所述的主动滑块镶嵌在第一指段中，其特征在于： 所述的欠驱动关节还包括第一气动柔性件、第二气动柔性件；所述的第一气动柔性件和第二 气动柔性件均包括第一端盖、第二端盖以及伸缩件，且第一气动柔性件中的伸缩件和第二气 动柔性件中的伸缩件的轴线相互垂直；所述的第一气动柔性件通过第一端盖与第一指段固定 连接，第一气动柔性件通过第二端盖与主动滑块固定连接；所述的第二气动柔性件通过第一 端盖与第一指段固定连接，第二气动柔性件通过第二端盖与第二指段固定连接；所述的第一 指段中设有通孔，所述的第一气动柔性件和第二气动柔性件通过第一指段中的通孔相连通。

本发明所述的气动式欠驱动机器人单关节手指装置的一种优选方案，其特征在于：所述 的第一气动柔性件的伸缩件采用风箱式伸缩件，所述的风箱式伸缩件采用轴向伸缩和轴向弯 曲的手风琴风箱结构；所述的第二气动柔性件的伸缩件采用嵌簧丝橡胶管，该嵌簧丝橡胶管 包括橡胶管和弹簧丝，所述的弹簧丝是沿着橡胶管的径向螺旋密绕在橡胶管的内壁中。

本发明所述的气动式欠驱动机器人单关节手指装置的一种优选方案，其特征在于：所述 的第一气动柔性件的伸缩件和第二气动柔性件的伸缩件均采用嵌簧丝橡胶管，该嵌簧丝橡胶 管包括橡胶管和弹簧丝，所述的弹簧丝是沿着橡胶管的径向螺旋密绕在橡胶管的内壁中。

本发明所述的气动式欠驱动机器人单关节手指装置的一种优选方案，其特征在于：所述 的第一气动柔性件的伸缩件采用嵌簧丝橡胶管，该嵌簧丝橡胶管包括橡胶管和弹簧丝，所述 的弹簧丝是沿着橡胶管的径向螺旋密绕在橡胶管的内壁中；所述的第二气动柔性件的伸缩件 采用套簧丝橡胶管，该套簧丝橡胶管包括橡胶管和弹簧丝，所述的弹簧丝是沿着橡胶管的径 向螺旋密绕在橡胶管的外壁上，所述的弹簧丝的两端分别连接第一端盖和第二端盖。