[发明专利]双关节同向传动复合欠驱动机器人手指装置

说明书

技术领域

本发明属于机器人手技术领域，特别涉及一种双关节同向传动复合欠驱动机器人手指装置的结构设计。

背景技术

手对人来说是非常重要的器官，在仿人机器人领域，增强机器人手的机能自然具有重要意义。一方面，通过增加关节数目、驱动数目可以使机器手动作更多样精确，但同时这样又会使机构复杂繁琐；另一方面，如果过分追求机构精简，则势必对机器手的灵活性及抓取动作的精确性产生负面影响。同时，机器人手要求同时保证小巧灵活与足够的抓取力。目前在这一领域仍存在着许多技术难题。

所谓复合欠驱动机器人手指装置，是指该手指可以实现耦合抓取与自适应欠驱动抓取相结合的复合欠驱动抓取，即机器人手指装置在弯曲抓握物体过程中，碰到物体之前各指段按一定角度比例同时弯曲；而在手指碰到物体后，又可自动适应物体表面形状，完全包络物体，并且只通过一个驱动器驱动多个关节的机器人手指装置。

已有的一种机器人手指装置，如中国发明专利CN101664929，主要由基座、电机、减速器、近关节轴、中部指段、远关节轴、末端指段、耦合传动机构、欠驱动传动机构和多个簧件构成。该装置可以实现复合欠驱动抓取，缺点在于机构复杂，安装维修困难；簧件数目过多，利用簧件解耦调和耦合传动机构与自适应传动机构之间的矛盾，常常使得多个簧件形变较大，导致过大且不必要的能量损耗。

发明内容

本发明旨在针对现有技术的不足之处，提供一种双关节同向传动复合欠驱动机器人手指装置。该装置能够实现耦合与自适应复合欠驱动抓取动作，即不仅具有抓握动作拟人的多关节耦合特性，而且兼备对不同形状、大小物体的自适应抓取特性；拥有较多灵活关节的同时只需单一电机驱动，减少操控难度与成本；结构简单、能量损耗小、传动效率高。

本发明的技术方案如下：

本发明所述的双关节同向传动复合欠驱动机器人手指装置，包括电机(1)、减速器(2)、基座(3)、近关节轴(42)、远关节轴(43)、中部指段(51)和末端指段(52)；所述电机(1)和减速器(2)均固接于基座(3)上，电机的输出轴与减速器的输入轴相连；所述近关节轴(42)套设于基座(3)中，所述远关节轴(43)套设于中部指段(51)中，所述中部指段(51)套固在近关节轴(42)上；所述末端指段(52)套固在远关节轴(43)上；其特征在于：该装置还包括基座轴(41)、第一齿轮(61)、第二齿轮(62)、第三齿轮(63)、第四齿轮(64)、主动轮(71)、从动轮(72)、同向传动机构和簧件(9)；所述减速器(2)的输出轴与基座轴(41)相连；所述基座轴(41)套设于基座(3)中，所述第一齿轮、第二齿轮套固于基座轴(41)上；所述第三齿轮(63)套接于近关节轴(42)上并与第一齿轮(61)啮合，所述第四齿轮(64)套接于近关节轴(42)上并与第二齿轮(62)啮合；所述主动轮(71)套接在近关节轴(42)上，主动轮(71)与第四齿轮(64)固接；所述从动轮(72)套固在远关节轴(43)上；所述同向传动机构连接主动轮(71)和从动轮(72)，同向传动机构使得主动轮(71)和从动轮(72)的转动方向一致：均朝向抓取物体方向或均背离抓取物体方向转动；所述第一齿轮(61)与第三齿轮(63)的传动比为1∶a，则所述第二齿轮(62)与第四齿轮(64)的传动比为a∶1；所述簧件(9)的两端分别连接第三齿轮(63)与近关节轴(42)。

本发明所述的双关节同向传动复合欠驱动机器人手指装置，其特征在于：所述同向传动机构采用至少一级的带轮传动机构、绳轮传动机构、链轮传动机构、齿轮传动机构、齿轮齿条传动机构和连杆传动机构中的一种或多种的串联。

本发明所述的双关节同向传动复合欠驱动机器人手指装置，其特征在于：所述簧件(9)使用拉簧、扭簧、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：

本发明装置采用电机、多路不同传动比齿轮传动、同向传动机构及簧件等，综合实现了手指先耦合抓取物体然后自适应抓取不同物体的复合欠驱动抓取效果；各指段均具有可观的抓取力，抓取物体更加稳定牢固；手指只需通过少量电机又具备多个灵活指段，操作控制容易。本装置结构简单可靠，能量损耗小，传动效率高，成本低廉，装配维护便利，且外形与人手类似，适合用作拟人机器人的手指部分。

附图说明

图1是本发明提供的双关节同向传动复合欠驱动机器人手指装置的实施例的零件说明图。

图2是本发明提供的双关节同向传动复合欠驱动机器人手指装置的实施例的外观图。