[发明专利]三齿条滑块耦合自适应欠驱动机器人手指装置

说明书

技术领域

本发明属于拟人机器人手技术领域，特别涉及一种三齿条滑块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不可或缺的一部分，相对于机器人的其它部分，机器人手具有关节自由度多、体积小，非常灵巧、控制复杂等特点与难点。机器人手主要用于对物体的抓持和空间移动以及作手势等其它手部动作。目前现有的灵巧手虽然控制灵活，但是电机数量多，结构非常复杂，控制难度相当大，制造和维护成本非常高，这些因素阻碍了灵巧手型机器人手在现实生活中的广泛推广应用。近年来快速发展的耦合抓取型机器人手和欠驱动抓取型机器人手虽然不具备灵巧手的高灵活度，但是电机数量少，结构简单，控制容易，大大降低了制造和使用成本，并且能较好抓取常见物体，成为发展和研究的热点。

已有的一种双关节并联欠驱动机器人手指装置，如中国发明专利CN 101633171A，包括基座、电机、近关节轴、远关节轴和末端指段，还包括分别实现耦合和欠驱动转动的传动机构以及多个簧件解耦装置等。当手指碰触物体前实现多关节耦合转动的效果，当手指碰触物体后采用多关节欠驱动方式抓取物体。该装置的不足之处为：该装置由于采用了两套传动机构分别实现耦合和欠驱动抓取，使得整个手指结构复杂，制造加工成本高；该装置耦合传动机构和欠驱动传动机构相互影响，采用了三个簧件来解耦，但内耗了电机的功率；该装置的两套传动机构平行排列，再加上多个簧件在关节轴上安装，致使手指过于粗大；该装置的两套传动机构均采用柔性传动件，容易松动产生间隙，传动不够精确，要实现良好效果，还需要预紧装置，进一步增加制造、安装和维护成本和难度。

发明内容

本发明的目的是为了克服已有技术的不足之处，提供一种三齿条滑块耦合自适应欠驱动机器人手指装置。该装置能实现耦合转动与欠驱动转动相结合的效果，能耦合拟人化抓取，且具备欠驱动自适应功能，结构紧凑，传动平稳精确，制造和维护成本低，外形与人手指相似，适用于拟人机器人手。

本发明采用如下技术方案：

本发明所述的一种三齿条滑块耦合自适应欠驱动机器人手指装置，包括基座、近关节轴、第一指段、远关节轴、第二指段和电机，所述的电机设置在基座中，电机的输出轴与近关节轴相连；所述的近关节轴套设在所述的基座中，所述的远关节轴套设在第一指段中，所述的第二指段套固在所述的远关节轴上；其特征在于：该三齿条滑块耦合自适应欠驱动机器人手指装置还包括第一齿轮、第一齿条、第一滑块、第二齿条、第二齿轮、拨块、第三齿轮、第三齿条、第二滑块和第一簧件，所述的第一指段套固在近关节轴上；所述的第一齿轮套设在近关节轴上，第一齿轮与基座固接；所述的第一齿条与第一齿轮啮合，第一滑块的两端分别固接第一齿条和第二齿条；所述的第一滑块镶嵌在第一指段的第一滑槽中，所述的第二齿条与第二齿轮啮合，第二齿轮套接在远关节轴上，拨块与第二齿轮固接，拨块与第二指段活接触；所述的第三齿轮套固在远关节轴上，所述的第三齿条与第三齿轮啮合，所述的第二滑块与第三齿条固接，第二滑块镶嵌在第一指段的第二滑槽中；令第一齿条与第一齿轮的啮合点为，第二齿条与第二齿轮的啮合点为，第一齿轮的中心点为，第二齿轮的中心点为O₂，线段O₁A、线段AB、线段BO₂和线段O₂O₁构成“8”字形，线段AB和线段O₁O₂的交点位于O₁和O₂之间；所述的第一簧件设置在第一指段与第二指段之间并且第一簧件的两端分别与第一指段和第二指段相连接，或者所述的第一簧件设置在第二滑块与第一指段之间并且第一簧件的两端分别与第二滑块和第一指段相连接。