專利名稱：欠驅(qū)動耦合傳動式仿人手指機構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機器人機械手上的仿人手指機構(gòu)。
背景技術(shù)：
擬人機器人的重要裝置就是機械手。機械手在做抓握運動時各個指節(jié)的協(xié) 調(diào)程度、抓握形狀的保持、自適應(yīng)性的好壞以及機械手的大小都直接關(guān)系著機 器人操作的精確程度，這是擬人機器人技術(shù)領(lǐng)域一直在研究的課題。公開號
CN1557268A
公開日為2004年12月29日、申請?zhí)枮?00410013550.3、名稱 為"欠驅(qū)動自適應(yīng)假手裝置"的發(fā)明專利申請，雖然對機械手的協(xié)調(diào)程度、自 適應(yīng)性以及機械手的大小做了進一步改進，但仍存在抓握運動時各個指節(jié)的協(xié) 調(diào)程度較差、抓握形狀難以保持、包絡(luò)被抓握物體速度較慢、自適應(yīng)性差、手 指裝置體積較大，以致不能滿足人們對擬人機械手抓握運動協(xié)調(diào)性好、抓握精 確、自適應(yīng)性強、體積小巧的需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有的機械手手指存在抓握運動時各個指節(jié)的協(xié)調(diào)性差、 抓握形狀難以保持、包絡(luò)被抓握物體速度較慢、自適應(yīng)性差、抓握精確程度差、 體積較大的問題，進而提供了一種欠驅(qū)動耦合傳動式仿人手指機構(gòu)。
本發(fā)明的技術(shù)方案是欠驅(qū)動耦合傳動式仿人手指機構(gòu)包括電機、減速器、 電機座、指基座、小傘齒輪軸套、小傘齒輪、大傘齒輪、近指節(jié)、中指節(jié)、遠 指節(jié)、指基關(guān)節(jié)軸、中關(guān)節(jié)軸、指尖軸、中關(guān)節(jié)扭簧、基關(guān)節(jié)力矩傳感器；它 還包括近指節(jié)連桿、耦合連桿、耦合中關(guān)節(jié)軸、中關(guān)節(jié)軸的軸盤、 一號彈簧擋 銷、二號彈簧擋銷，所述中關(guān)節(jié)軸上固定設(shè)有中關(guān)節(jié)軸的軸盤；所述電機與減 速器連接，減速器固定在電機座上，電機座安裝在指基座上，小傘齒輪軸套固 定安裝在減速器的輸出軸上，小傘齒輪固定安裝在小傘齒輪軸套上，小傘齒輪 和大傘齒輪嚙合，大傘齒輪和基關(guān)節(jié)力矩傳感器均固定安裝在指基關(guān)節(jié)軸上， 指基座與近指節(jié)通過指基關(guān)節(jié)軸轉(zhuǎn)動連接，近指節(jié)與中指節(jié)通過中關(guān)節(jié)軸轉(zhuǎn)動 連接，中指節(jié)與遠指節(jié)通過指尖軸轉(zhuǎn)動連接，中關(guān)節(jié)扭簧安裝在中關(guān)節(jié)軸上， 中指節(jié)上的中指節(jié)右側(cè)板內(nèi)側(cè)壁上固定設(shè)有一號彈簧擋銷，中關(guān)節(jié)軸上固定設(shè)
有二號彈簧擋銷；所述近指節(jié)連桿的一端與基關(guān)節(jié)力矩傳感器連接，近指節(jié)連 桿的另一端與中關(guān)節(jié)軸的軸盤連接；所述耦合連桿的一端與近指節(jié)上的近指節(jié) 左側(cè)板和近指節(jié)右側(cè)板連接，耦合連桿的另一端與遠指節(jié)上的指尖連接，中指 節(jié)上的中指節(jié)左側(cè)板和中指節(jié)右側(cè)板與中關(guān)節(jié)軸的軸盤通過耦合中關(guān)節(jié)軸連 接。
本發(fā)明具有以下有益效果本發(fā)明的中指節(jié)和指尖節(jié)采用耦合傳動方式(人 手的這兩個手指節(jié)抓握時也是耦合運動的)，實現(xiàn)了手指上的兩個關(guān)節(jié)的同向1: l角度的耦合運動，具有手指彎曲時的運動協(xié)調(diào)性好、包絡(luò)被抓握物體速度快、 預(yù)緊方便的優(yōu)點，大大提高了機械手的運動精度和抓握準確性。近指節(jié)和中指 節(jié)采用欠驅(qū)動方式可以實現(xiàn)對物體形狀的自適應(yīng)抓取，能夠更大程度適應(yīng)物體 的形狀，達到完全包絡(luò)物體，抓握穩(wěn)定，能夠抓取不同形狀的物體，抓取物體 的范圍廣。同時還具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、動作可靠、結(jié)構(gòu)緊湊、運 動平穩(wěn)、噪音小的優(yōu)點。


圖1是本發(fā)明的主視圖，圖2是圖1的俯視圖，圖3是圖1的A-A剖視圖， 圖4是圖1的B-B剖視圖，圖5是圖2的C-C剖視圖，圖6是圖2的D-D剖視 圖。
具體實施例方式
具體實施方式
一如圖1 6所示，本實施方式的欠驅(qū)動耦合傳動式仿人手
指機構(gòu)由電機9、減速器8、電機座IO、指基座7、小傘齒輪軸套24、小傘齒輪 20、大傘齒輪6、近指節(jié)51、中指節(jié)52、遠指節(jié)53、指基關(guān)節(jié)軸19、中關(guān)節(jié)軸 17、指尖軸15、中關(guān)節(jié)扭簧16、基關(guān)節(jié)力矩傳感器22、近指節(jié)連桿23、耦合 連桿28、耦合中關(guān)節(jié)軸30、中關(guān)節(jié)軸的軸盤54、 一號彈簧擋銷27、 二號彈簧 擋銷31、 一號連桿銷軸33、 二號連桿銷軸18、 一號耦合連桿軸32、 二號耦合 連桿軸29組成，所述中關(guān)節(jié)軸17上固定設(shè)有中關(guān)節(jié)軸的軸盤54;所述電機9 與減速器8連接，減速器8固定在電機座10上，電機座10安裝在指基座7上， 小傘齒輪軸套24固定安裝在減速器8的輸出軸上，小傘齒輪20固定安裝在小 傘齒輪軸套24上，小傘齒輪20和大傘齒輪6嚙合，大傘齒輪6和基關(guān)節(jié)力矩
傳感器22均固定安裝在指基關(guān)節(jié)軸19上，指基座7與近指節(jié)51通過指基關(guān)節(jié) 軸19轉(zhuǎn)動連接，近指節(jié)51與中指節(jié)52通過中關(guān)節(jié)軸17轉(zhuǎn)動連接，中指節(jié)52 與遠指節(jié)53通過指尖軸15轉(zhuǎn)動連接，中關(guān)節(jié)扭簧16安裝在中關(guān)節(jié)軸17上， 中指節(jié)52上的中指節(jié)右側(cè)板2內(nèi)側(cè)壁上固定設(shè)有一號彈簧擋銷27，中關(guān)節(jié)軸 17上固定設(shè)有二號彈簧擋銷31;所述近指節(jié)連桿23的一端與基關(guān)節(jié)力矩傳感 器22通過一號連桿銷軸33連接，近指節(jié)連桿23的另一端與中關(guān)節(jié)軸的軸盤54 通過二號連桿銷軸18連接；所述耦合連桿28的一端與近指節(jié)51上的近指節(jié)左 側(cè)板25和近指節(jié)右側(cè)板4通過一號耦合連桿軸32連接，耦合連桿28的另一端 與遠指節(jié)53上的指尖14通過二號耦合連桿軸29連接，中指節(jié)52上的中指節(jié) 左側(cè)板26和中指節(jié)右側(cè)板2與中關(guān)節(jié)軸的軸盤54通過耦合中關(guān)節(jié)軸30連接。
具體實施方式
二如圖1 6所示，本實施方式所述近指節(jié)51由近指節(jié)左 側(cè)板25、近指節(jié)右側(cè)板4、近指節(jié)上蓋板5、近指節(jié)下蓋板ll組成，所述近指 節(jié)上蓋板5的左側(cè)面與近指節(jié)下蓋板11的左側(cè)面分別與近指節(jié)左側(cè)板25固定 連接，所述近指節(jié)上蓋板5的右側(cè)面與近指節(jié)下蓋板11的右側(cè)面分別與近指節(jié) 右側(cè)板4固定連接；所述中指節(jié)52由中指節(jié)左側(cè)板26、中指節(jié)右側(cè)板2、中指 節(jié)上蓋板3、中指節(jié)下蓋板12、中關(guān)節(jié)護板13組成，所述中指節(jié)上蓋板3的左 側(cè)面和中指節(jié)下蓋板12的左側(cè)面分別與中指節(jié)左側(cè)板26固定連接，所述中指 節(jié)上蓋板3的右側(cè)面和中指節(jié)下蓋板12的右側(cè)面分別與中指節(jié)右側(cè)板2固定連 接，中關(guān)節(jié)護板13安裝在近指節(jié)上蓋板5和中指節(jié)上蓋板3之間；所述遠指節(jié) 53由指尖套1、指尖14組成，所述指尖套1套裝在指尖14上。采用這樣的結(jié) 構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)近指節(jié)51、中指節(jié)52、遠指節(jié)53的穩(wěn)固連接；實現(xiàn)手指的欠驅(qū) 動及耦合傳動。其它組成和連接關(guān)系與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
三本實施方式所述電機9是步進電機。因為步進電機有反 向保持力矩，在失電時，能保持抓握狀態(tài)。其它組成和連接關(guān)系與具體實施方 式一相同。
具體實施方式
四如圖3所示，本實施方式還包括電機調(diào)整墊片21，所述 的電機調(diào)整墊片21安裝在電機座10和指基座7之間。采用這樣的結(jié)構(gòu)，用來 調(diào)整電機座10與指基座7之間的間隙。其它組成和連接關(guān)系與具體實施方式
一 相同。工作原理電機輸出軸驅(qū)動小傘齒輪20轉(zhuǎn)動，小傘齒輪20帶動大傘齒輪6 運動；大傘齒輪6的運動通過指基關(guān)節(jié)軸19帶動基關(guān)節(jié)力矩傳感器22運動， 由基關(guān)節(jié)力矩傳感器22驅(qū)動整個手指的彎曲與伸直。手指的驅(qū)動通過兩個四連 桿機構(gòu)實現(xiàn)，其中一組四連桿由基關(guān)節(jié)力矩傳感器22、近指節(jié)連桿23、中關(guān)節(jié) 軸17、近指節(jié)左側(cè)板25和近指節(jié)右側(cè)板4組成，另一組四連桿由中關(guān)節(jié)軸17、 耦合連桿28、指尖14、中指節(jié)左側(cè)板26和中指節(jié)右側(cè)板2組成。當(dāng)基關(guān)節(jié)力 矩傳感器22向前運動時帶動整個手指運動，如果手指沒有碰到物體，那么整個 手指在中關(guān)節(jié)扭簧16、中關(guān)節(jié)機械限位的作用下，保持直指繞單一支點(指基 關(guān)節(jié)軸19)轉(zhuǎn)動；當(dāng)近指節(jié)下蓋板11先接觸到物體時，基關(guān)節(jié)力矩傳感器22 克服中關(guān)節(jié)扭簧16扭矩驅(qū)動中指節(jié)52和遠指節(jié)53繞中關(guān)節(jié)軸17轉(zhuǎn)動，而同 時遠指節(jié)53由耦合連桿28帶動，保持遠指節(jié)53繞指尖軸15和中指節(jié)以1: 1 的速率轉(zhuǎn)動；當(dāng)中指節(jié)52上的中指節(jié)下蓋板12或遠指節(jié)53上的指尖套1接觸 物體時，整個手指實現(xiàn)對物體的包絡(luò)抓取。
權(quán)利要求
1、一種欠驅(qū)動耦合傳動式仿人手指機構(gòu)，它包括電機(9)、減速器(8)、電機座(10)、指基座(7)、小傘齒輪軸套(24)、小傘齒輪(20)、大傘齒輪(6)、近指節(jié)(51)、中指節(jié)(52)、遠指節(jié)(53)、指基關(guān)節(jié)軸(19)、中關(guān)節(jié)軸(17)、指尖軸(15)、中關(guān)節(jié)扭簧(16)、基關(guān)節(jié)力矩傳感器(22)；其特征在于它還包括近指節(jié)連桿(23)、耦合連桿(28)、耦合中關(guān)節(jié)軸(30)、中關(guān)節(jié)軸的軸盤(54)、一號彈簧擋銷(27)、二號彈簧擋銷(31)，所述中關(guān)節(jié)軸(17)上固定設(shè)有中關(guān)節(jié)軸的軸盤(54)；所述電機(9)與減速器(8)連接，減速器(8)固定在電機座(10)上，電機座(10)安裝在指基座(7)上，小傘齒輪軸套(24)固定安裝在減速器(8)的輸出軸上，小傘齒輪(20)固定安裝在小傘齒輪軸套(24)上，小傘齒輪(20)和大傘齒輪(6)嚙合，大傘齒輪(6)和基關(guān)節(jié)力矩傳感器(22)均固定安裝在指基關(guān)節(jié)軸(19)上，指基座(7)與近指節(jié)(51)通過指基關(guān)節(jié)軸(19)轉(zhuǎn)動連接，近指節(jié)(51)與中指節(jié)(52)通過中關(guān)節(jié)軸(17)轉(zhuǎn)動連接，中指節(jié)(52)與遠指節(jié)(53)通過指尖軸(15)轉(zhuǎn)動連接，中關(guān)節(jié)扭簧(16)安裝在中關(guān)節(jié)軸(17)上，中指節(jié)(52)上的中指節(jié)右側(cè)板(2)內(nèi)側(cè)壁上固定設(shè)有一號彈簧擋銷(27)，中關(guān)節(jié)軸(17)上固定設(shè)有二號彈簧擋銷(31)；所述近指節(jié)連桿(23)的一端與基關(guān)節(jié)力矩傳感器(22)連接，近指節(jié)連桿(23)的另一端與中關(guān)節(jié)軸的軸盤(54)連接；所述耦合連桿(28)的一端與近指節(jié)(51)上的近指節(jié)左側(cè)板(25)和近指節(jié)右側(cè)板(4)連接，耦合連桿(28)的另一端與遠指節(jié)(53)上的指尖(14)連接，中指節(jié)(52)上的中指節(jié)左側(cè)板(26)和中指節(jié)右側(cè)板(2)與中關(guān)節(jié)軸的軸盤(54)通過耦合中關(guān)節(jié)軸(30)連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的欠驅(qū)動耦合傳動式仿人手指機構(gòu)，其特征在于所 述近指節(jié)(51)由近指節(jié)左側(cè)板(25)、近指節(jié)右側(cè)板(4)、近指節(jié)上蓋板(5)、 近指節(jié)下蓋板(ll)組成，所述近指節(jié)上蓋板(5)的左側(cè)面與近指節(jié)下蓋板(U) 的左側(cè)面分別與近指節(jié)左側(cè)板(25)固定連接，所述近指節(jié)上蓋板(5)的右側(cè) 面與近指節(jié)下蓋板(11)的右側(cè)面分別與近指節(jié)右側(cè)板(4)固定連接。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的欠驅(qū)動耦合傳動式仿人手指機構(gòu)，其特征在于所 述中指節(jié)(52)由中指節(jié)左側(cè)板(26)、中指節(jié)右側(cè)板(2)、中指節(jié)上蓋板(3)、 中指節(jié)下蓋板(12)、中關(guān)節(jié)護板(13)組成，所述中指節(jié)上蓋板(3)的左側(cè) 面和中指節(jié)下蓋板(12)的左側(cè)面分別與中指節(jié)左側(cè)板(26)固定連接，所述 中指節(jié)上蓋板(3)的右側(cè)面和中指節(jié)下蓋板(12)的右側(cè)面分別與中指節(jié)右側(cè) 板(2)固定連接，中關(guān)節(jié)護板(13)安裝在近指節(jié)上蓋板(5)和中指節(jié)上蓋 板(3)之間。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的欠驅(qū)動耦合傳動式仿人手指機構(gòu)，其特征在于所 述遠指節(jié)(53)由指尖套(1)、指尖(14)組成，所述指尖套(1)套裝在指尖(14)上。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的欠驅(qū)動耦合傳動式仿人手指機構(gòu)，其特征在于所 述電機(9)是步進電機。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的欠驅(qū)動耦合傳動式仿人手指機構(gòu)，其特征在于它 還包括電機調(diào)整墊片(21)，所述電機調(diào)整墊片(21)安裝在電機座(10)和指 基座(7)之間。
全文摘要
欠驅(qū)動耦合傳動式仿人手指機構(gòu)，它涉及一種機器人機械手上的仿人手指機構(gòu)。本發(fā)明解決了現(xiàn)有的機械手手指存在抓握運動時各個指節(jié)的協(xié)調(diào)性差、抓握形狀難以保持、包絡(luò)被抓握物體速度較慢、自適應(yīng)性差等問題。本發(fā)明所述近指節(jié)連桿(23)的一端與基關(guān)節(jié)力矩傳感器(22)連接，近指節(jié)連桿(23)的另一端與中關(guān)節(jié)軸的軸盤(54)連接；所述耦合連桿(28)的一端與近指節(jié)左側(cè)板(25)和近指節(jié)右側(cè)板(4)連接，耦合連桿(28)的另一端與指尖(14)連接，中指節(jié)左側(cè)板(26)和中指節(jié)右側(cè)板(2)與中關(guān)節(jié)軸的軸盤(54)通過耦合中關(guān)節(jié)軸(30)連接。本發(fā)明的中指節(jié)和指尖節(jié)采用耦合傳動方式，具有手指彎曲時的運動協(xié)調(diào)性好、包絡(luò)被抓握物體速度快、預(yù)緊方便的優(yōu)點。
文檔編號B25J15/00GK101190528SQ200710144800
公開日2008年6月4日 申請日期2007年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月12日
發(fā)明者宏 劉, 力 姜, 王新慶, 趙京東, 海 黃 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)