[发明专利]拨杆滑槽式间接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，特别涉及一种拨杆滑槽式间接欠驱动机器人手指装置的结构设计。

背景技术

人手具有可以实现多种任务的复杂性和灵活性，拟人机器人的很多功能将要通过手部操作实现，因此手部结构是拟人机器人的重要组成部分，其设计可能对拟人机器人的功能实现有直接影响。为了实现手部动作的拟人性，手部应该具有与人手近似的自由度和活动范围，还应该像人手一样在抓取物体时根据物体形状和尺寸展现出对应的抓持姿态，这对于控制和驱动提出了一定的要求。欠驱动机器人手指装置的设计的目标是在更少的驱动器的作用下，可以实现更高的自适应性，同时具有简单可靠的结构便于加工和应用。

已有的一种连杆式的欠驱动机械手指装置，如中国发明专利CN 101518903B，包括第一指段、欠驱动关节和第二指段，欠驱动关节含有带有拨盘的连杆机构、关节轴和主动滑块。主动滑块在外部压力的作用下在第一指段上向内滑动，使两端分别铰接在主动滑块与拨盘上的连杆运动，带动拨盘绕关节轴转动，实现第二指段转动并扣紧物体。

该装置的不足之处为：1)该装置转动角度范围一般小于80°，当第二指段的转动角度大于90°时，第二指段难以回复初始伸直状态，这一点难以满足所有机器人手指转动范围要求(有的关节要求达到110°)；2)该装置对零部件加工精度要求高，精度低时会产生运动死区(存在卡死现象)；3)该装置结构较复杂且零部件多，传动链长、接触面大、摩擦损耗大、传动效率低，加工装配困难等。

发明内容

本发明的目的是为了克服已有技术的不足之处，提出一种拨杆滑槽式间接欠驱动机器人手指装置。该装置能够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对物体的抓取，且对于不同外形的物体都能表现出自适应抓取的特性；该装置的关节转动角度范围可以达到110°以上，满足机器人手指运动角度要求；该装置对零部件加工精度要求低，正常抓取过程中无运动死区；该装置结构简洁、紧凑，零件少、传动链短、接触面少、摩擦损耗小、传动效率高，加工装配容易。

本发明采用如下技术方案：

本发明所述的一种拨杆滑槽式间接欠驱动机器人手指装置，包括第一指段、第二指段、关节轴、主动滑块和弹簧；所述的关节轴套设在第一指段中，所述的弹簧设置在第一指段中，弹簧的两端分别连接第一指段和主动滑块；其特征在于：所述的拨杆滑槽式间接欠驱动机器人手指装置还包括拨杆和圆柱销；所述的拨杆套接在关节轴上并与关节轴固接，拨杆的一端与第二指段固接，在另一端上具有一个直线滑槽，直线滑槽的长度方向的中心线k与关节轴的中心线相交，所述的圆柱销固接在主动滑块上，圆柱销的中心线与关节轴的中心线平行，所述圆柱销插入拨杆的直线滑槽中并与直线滑槽配合；所述的主动滑块镶嵌在第一指段中，主动滑块相对于第一指段沿直线h滑动；所述直线h与关节轴的中心线r垂直，并与直线滑槽的长度方向的中心线k成一夹角β，夹角β的取值范围为35°～145°。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和突出性效果：

本发明装置采用滑块、圆柱销、带滑槽的拨杆和弹簧等零件，综合实现了自适应欠驱动抓取功能，主动滑块短距离的滑动能够带动第二指段大角度的转动，该装置能够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对物体的抓取，且对于不同外形的物体都能表现出自适应抓取的特性。该装置的关节转动角度范围可以达到110°以上，满足机器人手指运动角度要求；该装置对零部件加工精度要求低，正常抓取过程中无运动死区；该装置结构简洁、紧凑，零件少、传动链短、接触面少、摩擦损耗小、传动效率高，加工装配容易。

附图说明

图1是本发明提供的拨杆滑槽式间接欠驱动机器人手指装置的一种实施例的正视图。

图2是图1的右视图。

图3是图1的半剖右视图。

图4是本实施例去除主动滑块后的正视图。

图5是本实施例的爆炸视图。

图6是拨杆零件的外观图。

图7是本实施例当第二指段转动后的侧面剖视图

图8、9、10、11是本实施例第一指段固定时的手指抓握物体的示意图。

图12、13、14、15是本实施例第一指段下端为主动关节时的手指抓握物体的示意图。

图16是应用了图1所示实施例的一种欠驱动两关节手指装置实施例的正视图。

图17是图16所示实施例的右视图。

图18是图16所示实施例采用多个指段接触物体进行抓取情况的示意图。