[发明专利]五连杆平夹自适应机器人手指装置

说明书

五连杆平夹自适应机器人手指装置，属于机器人手技术领域，包括基座、两个指段、两个关节轴、电机、传动机构、两个连杆、簧件和限位凸块。该装置实现了双关节机器人手指平行夹持及自适应抓取的功能，根据目标物体形状和位置的不同，既能平动第二指段捏持物体或外张撑取物体，也能依次转动第一指段和第二指段包络不同形状、大小的物体；该装置抓取范围大；采用欠驱动的方式，利用一个电机驱动两个关节，无需复杂的传感和控制系统；该装置结构简单、体积小，制造和维护成本低，适用于机器人手。

技术领域

本发明属于机器人手技术领域，特别涉及一种五连杆平夹自适应机器人手指装置的结构设计。

背景技术

机器人手作为机器人的重要部件，是机器人研究的热点和难点。已开发出来的机器人手(工业夹持器、欠驱动手、灵巧手和特种手等)配合机器人传感与控制系统，能在许多特殊的环境中完成特定任务。

灵巧手具有较多的关节自由度和较高的拟人灵巧性，能够完成多数人手抓取、操作和感知功能，但是实时传感与控制需求较高，系统比较复杂，成本比较昂贵，不利于推广应用。特种手主要是针对特定物体开发的各种无手指机器人手的统称，例如吸盘、磁铁、静电以及主动吸气式装置，在抓取物体方面，不如具有多个手指的机器人手更适合在人居环境中使用。

工业夹持器一般采用平行夹持的方式，为了保持夹持的稳定性，需要施加一定的夹紧力。

欠驱动机器人手是一类利用较少电机驱动较多关节自由度来达到较好抓取物体目的的多指机器人手。自适应欠驱动手指可以采用自适应包络物体的方式握持，但是无法实施末端平行夹持抓取，例如，已有的一种欠驱动两关节机器人手指装置(中国发明专利CN101234489A)，包括基座、电机、中部指段、末端指段和平带轮式传动机构等。该装置实现了双关节欠驱动手指弯曲抓取物体的特殊效果，具有自适应性。该欠驱动机械手指装置的不足之处为：手指在未碰触物体前始终呈现伸直状态，抓取方式主要为握持方式，难实现较好的末端平行夹持抓取效果。

具有平行夹持与自适应复合抓取的机器人手指装置已经被设计出来，如专利CN105598992A，包括基座、电机、两个指段、多个转轴和轮系传动结构等。该装置既能平动第二指段平行夹持物体，也能在第一指段接触物体时转动第二指段自适应包络物体。该装置的不足之处为：采用多个转轴和轮系传动结构，结构复杂。

发明内容

本发明的目的是为了克服已有技术的不足之处，提供一种五连杆平夹自适应机器人手指装置。该装置结构简单，具有多种抓取模式，既能平动第二指段夹持物体，也能先后转动第一指段和第二指段自适应包络不同形状、大小的物体；该装置抓取范围大，仅利用一个电机驱动两个关节，无需复杂的传感和控制系统。

本发明的技术方案如下：

本发明设计的五连杆平夹自适应机器人手指装置，包括基座、传动机构、第一指段、第二指段、近关节轴、远关节轴和电机，所述电机固接在基座中，所述电机的输出轴与传动机构的输入端相连；所述近关节轴套设在基座中，所述第一指段套接在近关节轴上，所述远关节轴套设在第一指段中，所述近关节轴与远关节轴的中心线平行；其特征在于：该五连杆平夹自适应机器人手指装置还包括第一连杆、第二连杆、第一转轴、第二转轴、第三转轴、限位凸块和簧件；所述第一转轴套设在基座中，所述第一转轴、第二转轴、第三转轴分别与近关节轴的中心线平行；所述第一连杆的一端套接在第一转轴上，所述第一连杆的另一端套接在第二转轴上，所述传动机构的输出端与第一连杆相连；设近关节轴的中心点为A，远关节轴的中心点为B，第一转轴的中心点为C，第二转轴的中心点为D，第三转轴的中心点为E，线段AB等于线段CD，线段AC在初始状态时等于线段BD，点B、点D、点E的连线构成三角形；所述第二连杆的一端套接在第二转轴上，所述第二连杆的另一端套接在第三转轴上；所述第二指段套接在远关节轴上，所述第二指段套接在第三转轴上；所述限位凸块与第二连杆固接，所述限位凸块与第二指段在初始位置时相接触，所述簧件的两端分别连接第二连杆和第二指段；所述限位凸块限制线段DE与线段BE的夹角不大于初始状态时的夹角。