[实用新型]伸缩软管流体欠驱动多关节机器人手指装置

说明书

技术领域

本实用新型属于机器人手技术领域，特别涉及一种伸缩软管流体欠驱动多关节机器人手指装置的结构设计。

背景技术

欠驱动机器人手是指电机数量少于关节数量的机器人手，它具有自适应抓取功能，能够适应多种物体的抓取，在不同的场合下使用达到减少复杂传感与实时控制的需求，提高抓取的稳定性和精确性，同时装置简便、成本低廉，质量小、体积小，可以被广泛应用在工业、农业与服务业机器人中或者作为假手给残疾人使用。

已有的一种具有双自由度欠驱动手指的五连杆夹持装置，如美国专利US8973958B2，包括五个连杆、第一簧件和机械约束等。该装置实现了平夹自适应抓取模式。在工作时，开始阶段保持末端指段的姿态进行近关节弯曲动作，之后根据物体的位置可以实现平行捏持或自适应包络握持的功能。其不足之处在于，该装置采用非常复杂的多连杆机构，运动存在较大的死区，抓取范围较小，机构体积大，缺乏柔顺性，制造成本过高。

已有的一种气动的软体抓持装置，如中国专利CN104959992A，包括气动软体机械手、导气支撑组件、导气基座、盖板和气体分流器。该装置实现了对复杂形状物体的抓取。其不足之处在于，该装置受到柔性材料的限制，抓持力小，难以对较重物体进行稳定抓持；抓持抗干扰能力弱，气动响应慢，抓持过程存在较大延时，抓持过程噪音大，同时空气压缩机体积较大、较重，不适合用于移动型的服务机器人上。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了克服已有技术的不足之处，提供一种伸缩软管流体欠驱动多关节机器人手指装置。该装置实现了机器人手指自适应抓取的功能，可以实现自适应抓取模式。在自适应抓取模式中，该装置既能适应圆形物体的抓取，也能适应凹凸异形物体的抓取，采用欠驱动的方式，仅用一个驱动器驱动多个关节，无需复杂的传感和控制系统，关节数量多，适应能力强，抓取稳定，抓取范围大，多关节联动抓取，抓取效率高；该装置结构紧凑、体积小，制造和维护成本低。

本实用新型的技术方案如下：

本实用新型设计的一种伸缩软管流体欠驱动多关节机器人手指装置，其特征在于：包括基座、m个关节轴、m-1个中间骨节、m个簧件、m个软管、m个导管、末端骨节、流体、驱动器和传动机构；第1个关节轴套设在基座中，第1个中间骨节套接在第1个关节轴上，第1个簧件的两端分别连接基座、第1个中间骨节，第1个导管与基座固接，第2个关节轴套设在第1个中间骨节中，第2个中间骨节套接在第2个关节轴上，第2个簧件的两端分别连接第1个中间骨节、第2个中间骨节,第2个导管与第1个中间骨节固接，第1个软管的两端分别连接第1个导管、第2个导管……第i个关节轴套设在第i-1个中间骨节中，第i个中间骨节套接在第i个关节轴上，第i个簧件的两端分别连接第i-1个中间骨节、第i个中间骨节，第i个导管与第i-1个中间骨节固接，第i个软管的两端分别连接第i个导管、第i+1个导管……第m个关节轴套设在第m-1个中间骨节中，所述末端骨节套接在第m个关节轴上，第m个簧件的两端分别连接第m个中间骨节、末端骨节，第m个导管与第m-1个中间骨节固接，第m个软管的两端分别连接第m个导管、末端骨节；所有关节轴相互平行；所述驱动器的输出端与传动机构的输入端相连，所述传动机构的输出端与流体相连，所述流体密封在所有的软管和导管的内腔中；所述软管采用弹性材料且可沿着通道方向轴向伸缩；m为大于1的自然数，i为1、2……m。

本实用新型所述的伸缩软管流体欠驱动多关节机器人手指装置，其特征在于：所述导管的轴线与关节轴垂直，所述软管的轴线与关节轴垂直。

本实用新型所述的伸缩软管流体欠驱动多关节机器人手指装置，其特征在于：所述簧件采用拉簧。

本实用新型所述的伸缩软管流体欠驱动多关节机器人手指装置，其特征在于：还包括变抓力簧件；所述变抓力簧件设置在传动机构的传动链之中。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点和突出性效果：

本实用新型装置利用驱动器、传动机构、多个骨节、多个关节轴、多个簧件、多个导管、多个软管和流体等综合实现了机器人手指自适应抓取的功能：该装置可以实现自适应抓取模式。在自适应抓取模式中，该装置既能适应圆形物体的抓取，也能适应凹凸异形物体的抓取，采用欠驱动的方式，仅用一个驱动器驱动多个关节，无需复杂的传感和控制系统，关节数量多，适应能力强，抓取稳定，抓取范围大，多关节联动抓取，抓取效率高；该装置结构紧凑、体积小，制造和维护成本低，适用于机器人手。

附图说明

图1是本实用新型设计的伸缩软管流体欠驱动多关节机器人手指装置的一种实施例的侧面部分剖视图。