[发明专利]具有多种抓取力模式的复合型自适应机器人手指装置

说明书

具有多种抓取力模式的复合型自适应机器人手指装置，属于机器人手技术领域，包括基座、第一指段、第二指段、第三指段、近关节轴、中关节轴、远关节轴、两个电机、两个减速器、八个齿轮、四个带轮、两个传动带、六个簧件、四个拨杆和四个凸块。该装置实现了驱动内置的变抓力捏持与握持复合自适应抓取功能。该装置将电机放置在手指中部，减小基座空间占用，抓取物体时能够具有对不同形状尺寸物体得自适应抓取效果，控制简单，无需复杂的传感和控制系统，并且动作拟人度高，能够捏持小物体，也可以握持重物和大的物体，抓持力可变。

技术领域

本发明属于机器人手技术领域，特别涉及一种具有多种抓取力模式的复合型自适应机器人手指装置的结构设计。

背景技术

自适应欠驱动机器人手采用少量电机驱动多个自由度关节，由于电机数量少，藏入手掌的电机可以选择更大的功率和体积，出力大，同时纯机械式的反馈系统无需对环境敏感也可以实现稳定抓取，自动适应不同形状尺寸的物体，没有实时传感和闭环反馈控制的需求，控制简单方便，降低了制造成本。

在抓取物体时主要有两种抓取方法，一种是捏持，一种是握持。捏持是用末端手指的指尖部分去夹取物体，采用两个点或两个软指面去接触物体，主要针对小尺寸物体或具有对立面的较大物体；握持是用手指的多个指段包络环绕物体来实现多个点的接触，达到更稳定的形状包络抓取。传统的纯自适应欠驱动手指可以采用自适应包络物体的方式握持，但是无法实施末端捏持抓取。

发明内容

本发明的目的是为了克服已有技术的不足之处，提供一种具有多种抓取力模式的复合型自适应机器人手指装置。该装置将电机放置在手指中部，减小基座空间占用，抓取物体时能够具有对不同形状尺寸物体得自适应抓取效果，控制简单，无需复杂的传感和控制系统，并且动作拟人度高，能够捏持小物体，也可以握持重物和大的物体，抓持力可变。

本发明的技术方案如下：

本发明设计的一种具有多种抓取力模式的复合型自适应机器人手指装置，其特征在于：包括基座、第一指段、第二指段、第三指段、近关节轴、中关节轴、远关节轴、第一中间轴、第二中间轴、第一电机、第二电机、第一减速器、第二减速器、第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮、第五齿轮、第六齿轮、第七齿轮、第八齿轮、第一簧件、第二簧件、第三簧件、第四簧件、第五簧件、第六簧件、第一拨杆、第二拨杆、第三拨杆、第四拨杆、第一凸块、第二凸块、第三凸块、第四凸块、第一传动轮、第二传动轮、第三传动轮、第四传动轮、第一传动带和第二传动带；所述近关节轴活动套设在基座中；所述第一指段活动套接在近关节轴上；所述中关节轴活动套设在第一指段中；所述第二指段活动套接在中关节轴上；所述远关节轴套设在第二指段中；所述第三指段套接在远关节轴上；所述第一中间轴套设在第一指段中，所述第二中间轴套设在第二指段中；所述第一电机设置在第一指段中，所述第一电机与第一指段固接，所述第一电机的输出轴与第一减速器的输入轴相连，所述第一齿轮套固在第一减速器的输出轴上，所述第一齿轮与第二齿轮啮合，所述第二齿轮活动套接在近关节轴上，所述第一簧件的两端分别连接第二齿轮和基座，所述第一拨杆与第一齿轮固接，所述第二拨杆与第四齿轮固接，所述第一拨杆与第二拨杆在行程范围内活动接触，所述第三齿轮活动套接在近关节轴上，所述第三齿轮与第四齿轮啮合，所述第四齿轮与第一传动轮分别套接在第一中间轴上，所述第四齿轮与第一传动轮固接，所述第一传动带呈“O”字形，所述第一传动带连接第一传动轮和第二传动轮，第一传动带、第一传动轮、第二传动轮三者配合形成带轮传动关系，所述第二传动轮活动套接在中关节轴上，所述第五簧件的两端分别连接第二传动轮和第二指段，所述第一凸块与基座固接，所述第二凸块与第三齿轮固接，所述第一凸块与第二凸块在行程范围内活动接触；所述第二电机设置在第二指段中，所述第二电机与第二指段固接，所述第二电机的输出轴与第二减速器的输入轴相连，所述第五齿轮套固在第二减速器的输出轴上，所述第五齿轮与第六轮啮合，所述第六齿轮活动套接在中关节轴上，所述第三簧件的两端分别连接第六齿轮和第一指段，所述第三拨杆与第五齿轮固接，所述第四拨杆与第八齿轮固接，所述第三拨杆与第四拨杆在行程范围内活动接触，所述第七齿轮活动套接在中关节轴上，所述第七齿轮与第八齿轮啮合，所述第八齿轮和第三传动轮分别活动套接在第二中间轴上，所述第八齿轮与第三传动轮固接，所述第二传动带呈“O”字形，所述第二传动带连接第三传动轮和第四传动轮，第二传动带、第三传动轮、第四传动轮三者配合形成带轮传动关系，所述第四传动轮活动套接在远关节轴上，所述第六簧件的两端分别连接第四传动轮和第三指段，所述第三凸块与第一指段固接，所述第四凸块与第七齿轮固接，所述第三凸块与第四凸块在行程范围内活动接触；所述第二簧件的两端分别连接基座和第三齿轮，所述第二簧件使第二凸块靠向第一凸块；所述第四簧件的两端分别连接第一指段和第七齿轮，所述第四簧件使第四凸块靠向第三凸块；所述第一齿轮与第二齿轮的模数相等，所述第三齿轮与第四齿轮的模数相等，所述第五齿轮与第六齿轮的模数相等，所述第七齿轮与第八齿轮的模数相等；所述第一中间轴与第一减速器的输出轴同轴，所述第二中间轴与第二减速器的输出轴同轴。