[发明专利]双关节斜带式传动复合欠驱动机器人手指装置

说明书

技术领域

本发明属于仿人机器手技术领域，特别涉及一种双关节斜带式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，提供一种双关节斜带式传动复合欠驱动机器人手指装置的设计方案。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：

本发明所述的一种双关节斜带式传动复合欠驱动机器人手指装置，包括电机、减速器、基座、中部指段、末端指段、近关节轴和远关节轴；所述电机与所述减速器均固接于所述基座上，电机输出轴与减速器输入轴相连，减速器输出轴与所述第一齿轮固接；所述近关节轴活动套设于基座中，所述中部指段活动套接于近关节轴上，所述远关节轴活动套设于中部指段中，所述末端指段套固于远关节轴上；所述基座轴、近关节轴和远关节轴三者空间平行布置；

其特征在于：

该装置还包括基座轴、基座传动机构，第一齿轮、第二齿轮、主动轮、从动轮、传动件、第一簧件、第二簧件和过渡轮；所述基座轴活动套设于基座中，所述基座轴、近关节轴和远关节轴平行布置；所述减速器输出轴通过基座传动机构与基座轴相连；所述第一齿轮和主动轮均套固于基座轴上；所述第二齿轮套固于近关节轴上，并与所述第一齿轮啮合；所述第一簧件的两端分别连接近关节轴和中部指段；所述第二簧件两端分别连接中部指段和远关节轴；所述过渡轮活动套接在近关节轴上；所述从动轮套固在远关节轴上；所述传动件的一端与所述主动轮固接，另一端绕过过渡轮与所述从动轮固接，且传动件成“S”形。

本发明所述的双关节斜带式传动复合欠驱动机器人手指装置，其特征在于：所述的基座传动机构包括第一锥齿轮和第二锥齿轮；第一锥齿轮套固在减速器的输出轴上，第二锥齿轮套固在基座轴上，第一锥齿轮与第二锥齿轮相啮合。

本发明所述的双关节斜带式传动复合欠驱动机器人手指装置，其特征在于：所述的主动轮与从动轮采用带轮、绳轮或链轮，所述传动件采用平带、齿形带、腱绳、钢丝或链条，并且主动轮、从动轮、过渡轮与传动件配合形成传动关系。

本发明所述的双关节斜带式传动复合欠驱动机器人手指装置，其特征在于：所述第一簧件和第二簧件采用扭簧、拉簧、压簧、片簧或弹性绳。

本发明和现有技术相比，具有以下优点和突出性效果：

本发明装置采用电机、斜带式传动机构及两个簧件等，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斜带式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斜带式传动复合欠驱动机器人手指装置的实施例的外观图。

图3是本发明提供的双关节斜带式传动复合欠驱动机器人手指装置的实施例的正面零件说明图。

图4是本发明提供的双关节斜带式传动复合欠驱动机器人手指装置的实施例的左视图。