[实用新型]楔块式仿生手指装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种机器人手技术领域，特别涉及一种楔块式仿生手指装置的结构。

背景技术

目前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。

已有的一种耦合式多关节机器人手指装置(日本发明专利JP2004-130405A)，包括基座、第一指段、第二指段、第三指段、电机、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。该装置采用齿轮和带轮传动机构实现了由一个电机驱动多个关节耦合转动的效果。

但该类耦合抓取式机械手指装置存在一些不足之处：各关节以固定角度比例转动，不能有自由的角度比例转动，在抓取物体时一般以捏持方式，很难以恰好适应物体表面大小尺寸的方式实现握持抓取方式，完全不具备抓取物体时对不同尺寸物体的自动适应性，抓取效果不好。

已有的一种具有形状自适应的欠驱动机械手指装置(中国发明专利CN02153489.6)，包括第一指节、第二指节、主动滑块、关节齿轮轴、齿条、弹簧等。该装置实现了欠驱动手指弯曲抓取物体的特殊效果，具有自适应性。

但该类欠驱动机械手指装置也存在一些不足之处：手指在未碰触物体前始终呈现伸直状态，动作和外观与人手有较大差别，拟人化不够；抓取方式主要为握持方式，难实现较好的末端捏持抓取效果；不能做到没有物体抓取时，类似人手的握拳动作；也难以做到末端指段捏持物体时各关节呈自然弯曲状态。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

本实用新型要解决的技术问题是提供一种楔块式仿生手指装置，实现了耦合抓取效果与自适应欠驱动抓取效果两者简单有效地融合。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，本实用新型采用的楔块式仿生手指装置，包括基座、电机、减速器、近关节轴、中部指段、远关节轴、末端指段、主动滑块第一传动机构、第二传动机构、第三传动机构、第一簧件、第二簧件和第三簧件；所述的电机和减速器与基座固接，近关节轴套设在基座中，中部指段套接在近关节轴上，远关节轴套设在中部指段中，末端指段套固在远关节轴上，远关节轴和近关节轴平行；主动滑块镶嵌在中部指段中；第一传动机构一端通过减速器与电机相连，另一端与近关节轴相连；第二传动机构一端与近关节轴相连，另一端与远关节轴相连；第三传动机构一端与主动滑块相连，另一端与远关节轴相连。

第一传动机构包括第一锥齿轮和第二锥齿轮；减速器输出轴与第一锥齿轮固接，第一锥齿轮与所述第二锥齿轮相啮合，第二锥齿轮套固在近关节轴上。

第二传动机构包括主动轮、从动轮、第一传动件、第二传动件、圆锥套筒、第一内齿圈、第三齿轮和楔块；所述主动轮套接在近关节轴上；从动轮和第三齿轮固接，并套接在远关节上；第一传动件缠绕在主动轮和从动轮上并形成“Z”字形，第一传动件的两端分别与主动轮和从动轮固接；第二传动件缠绕在主动轮和从动轮上并形成“S”字形，第二传动件的两端分别与主动轮和从动轮固接，第一传动件和第二传动件交叉成“8”字形；圆锥套筒通过花键套接在远关节轴上，使圆锥套筒在远关节轴上沿轴向滑动；圆锥套筒一端与第三齿轮相连，另一端与滑至右端的圆锥套筒相连；圆锥套筒包括第一内齿圈和第二内齿圈，圆锥套筒滑至右端时，第一内齿圈与第三齿轮啮合；圆锥套筒滑至左端时，第一内齿圈与第三齿轮相配合；楔块固接在主动滑块上，其与圆锥套筒的圆锥外表面相配合。

第三传动机构包括双联齿轮和直齿条；直齿条固接在主动滑块上；双联齿轮套接在远关节轴上，双联齿轮一端与直齿条相连，另一端与滑至右端的圆锥套筒相连；双联齿轮包括第一齿轮和第二齿轮，第一齿轮与直齿条啮合；圆锥套筒滑至有端时，第二内齿圈与所述第二齿轮啮合。

第一簧件的两端分别连接近关节轴和中部指段；第二簧件的两端分别连接远关节轴和中部指段；第三簧件两端分别连接圆锥套筒和固定板，固定板与末端指段固接。

(三)有益效果

本实用新型的优点在于：该装置当手指碰触物体前就呈现多关节耦合转动的效果，非常拟人化，同时也有助于捏持方式抓取物体；当手指碰触物体后就采用一种多关节欠驱动方式转动的效果，具有对所抓取物体的大小尺寸自动适应的好处，同时有助于握持方式抓取物体；另外，该装置成本低，控制容易，外观和动作与人手相似，适用于拟人机器人手。

附图说明