專(zhuān)利名稱(chēng)：三關(guān)節(jié)欠驅(qū)動(dòng)機(jī)器人手小指裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于擬人機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種多關(guān)節(jié)高欠驅(qū)動(dòng)機(jī)器人手指裝置的結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)。
技術(shù)背景與人類(lèi)似，擬人機(jī)器人的多數(shù)功能要通過(guò)手部操作來(lái)實(shí)現(xiàn)，因而手部結(jié)構(gòu)是擬人機(jī)器人 的重要組成部分，其設(shè)計(jì)是擬人機(jī)器人的關(guān)鍵技術(shù)之一。為了增加手部的擬人化，手部要設(shè) 計(jì)較多的關(guān)節(jié)自由度，然而，為了減輕擬人機(jī)器人手部的控制難度，以及減小手部的體積、 重量，需要減少驅(qū)動(dòng)器數(shù)目，這兩者有一定的矛盾，另外，為了更好地抓取物體，還需要手 指在抓取物體時(shí)具有一定的自適應(yīng)性。本發(fā)明提供的機(jī)器人擬人手指欠驅(qū)動(dòng)裝置能夠更好的 實(shí)現(xiàn)較多關(guān)節(jié)自由度、較少驅(qū)動(dòng)器數(shù)目、抓取不同形狀、尺寸的物體時(shí)的較強(qiáng)的自適應(yīng)性這 三個(gè)目標(biāo)。巳有的一種欠驅(qū)動(dòng)機(jī)械手裝置，如中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利CN1283429C,其中的拇指、食指、中指、 無(wú)名指和小指均采用了同一種齒輪欠驅(qū)動(dòng)機(jī)械手指裝置，以其拇指為例簡(jiǎn)單介紹其原理，該 齒輪欠驅(qū)動(dòng)機(jī)械手指在近關(guān)節(jié)和遠(yuǎn)關(guān)節(jié)之間有兩個(gè)過(guò)渡軸，在近關(guān)節(jié)軸、遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸和過(guò)渡軸 上均安裝有齒輪，齒輪之間兩兩嚙合，中部指段套接在近關(guān)節(jié)軸上，中部指段與近關(guān)節(jié)軸之 間采用直接摩擦接觸，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，中部指段會(huì)因?yàn)槠渑c近關(guān)節(jié)軸之間的靜摩擦力而隨近 關(guān)節(jié)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)中部指段接觸到物體被阻擋而不能轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電機(jī)的驅(qū)動(dòng)力矩會(huì)驅(qū)動(dòng)多級(jí)齒輪 傳動(dòng)運(yùn)作起來(lái)，使末端指段繞遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)中部指段會(huì)相對(duì)近關(guān)節(jié)軸發(fā)生滑動(dòng)摩擦。 這樣便實(shí)現(xiàn)了一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)2個(gè)關(guān)節(jié)近關(guān)節(jié)和遠(yuǎn)關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)，具有自動(dòng)解耦的效果。該裝置的不足之處為由于此種摩擦解耦會(huì)造成材料的損耗，長(zhǎng)期使用解耦效果下降導(dǎo) 致抓取性能不可靠；由于采用多級(jí)齒輪傳動(dòng)，當(dāng)用于中部指段稍長(zhǎng)即遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸距離近關(guān)節(jié)軸 稍遠(yuǎn)的機(jī)器人手指中時(shí)，齒輪直徑就會(huì)過(guò)大，造成手指過(guò)粗，影響美觀，所以該裝置難以應(yīng) 用于中部指段較長(zhǎng)的機(jī)器人手指中。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是針對(duì)已有技術(shù)的不足之處，提供一種三關(guān)節(jié)欠驅(qū)動(dòng)機(jī)器人手小指裝置， 外形與人的手指相似，可以用于手指第一中部指段較長(zhǎng)而第二中部指段較短的機(jī)器人手中， 特別作為機(jī)器人手的小指使用，以實(shí)現(xiàn)機(jī)器人手采用較少驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)較多手指轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)，需 要較低的控制系統(tǒng)要求，并具有抓取不同形狀、尺寸的物體的自適應(yīng)性，同時(shí)性能可靠，可 長(zhǎng)期使用而性能不降低。本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種三關(guān)節(jié)欠驅(qū)動(dòng)機(jī)器人手小指裝置，主要包括基座、電機(jī)、減速器、第一齒輪、第二 齒輪、近關(guān)節(jié)軸、第一中部指段、第二中部指段、中關(guān)節(jié)軸、遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸、末端指段；所說(shuō)的電機(jī)和減速器與基座固接，電機(jī)的輸出軸與減速器的輸入軸相連，減速器的輸出軸與所說(shuō)的 第一齒輪固接，第一齒輪與所說(shuō)的第二齒輪嚙合，第二齒輪與所說(shuō)的近關(guān)節(jié)軸固接，近關(guān)節(jié) 軸套設(shè)在基座中，所說(shuō)的中關(guān)節(jié)軸套設(shè)在第一中部指段中，所說(shuō)的遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸套設(shè)在第二中部 指段中，所說(shuō)的末端指段套固在遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸上；其特征在于該裝置包括第一主動(dòng)齒輪、第二 主動(dòng)齒輪、第一近過(guò)渡齒輪、第一遠(yuǎn)過(guò)渡齒輪、主動(dòng)輪、傳動(dòng)件、從動(dòng)輪、第二過(guò)渡齒輪、 從動(dòng)齒輪、第一簧件、第二簧件、第一近過(guò)渡軸、第一遠(yuǎn)過(guò)渡軸、第二過(guò)渡軸；第一中部指 段套接在近關(guān)節(jié)軸上，第二中部指段套接在中關(guān)節(jié)軸上；所說(shuō)的第一近過(guò)渡軸、第一遠(yuǎn)過(guò)渡 軸套設(shè)在第一中部指段中，第二過(guò)渡軸套設(shè)在第二中部指段中；所說(shuō)的第一主動(dòng)齒輪套固在 近關(guān)節(jié)軸上，所說(shuō)的第二主動(dòng)齒輪套固在中關(guān)節(jié)軸上；所說(shuō)的第一近過(guò)渡齒輪套固在第一近 過(guò)渡軸上，第二過(guò)渡齒輪套固在第二過(guò)渡軸上；所說(shuō)的主動(dòng)輪套固在第一近過(guò)渡軸上，所說(shuō) 的從動(dòng)輪套固在第一遠(yuǎn)過(guò)渡軸上，所說(shuō)的傳動(dòng)件連接主動(dòng)輪和從動(dòng)輪，所說(shuō)的第一遠(yuǎn)過(guò)渡齒 輪套固在第一遠(yuǎn)過(guò)渡軸上，從動(dòng)齒輪套固在遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸上；所說(shuō)的第一主動(dòng)齒輪和第一近過(guò)渡 齒輪嚙合，第二主動(dòng)齒輪和第二過(guò)渡齒輪嚙合；所說(shuō)的第一遠(yuǎn)過(guò)渡齒輪和第二主動(dòng)齒輪嚙合， 所說(shuō)的第二過(guò)渡齒輪和從動(dòng)齒輪嚙合；第一簧件的兩端分別連接第一中部指段和第二個(gè)中部 指段；第二簧件的兩端分別連接第二中部指段和末端指段。本發(fā)明所述的三關(guān)節(jié)欠驅(qū)動(dòng)機(jī)器人手小指裝置，其特征在于所說(shuō)的傳動(dòng)件采用平帶、 齒形帶、腱繩或鏈條，所說(shuō)的主動(dòng)輪采用帶輪、齒輪、繩輪或鏈輪，所說(shuō)的從動(dòng)輪采用帶輪、 齒輪、繩輪或鏈輪，所說(shuō)的傳動(dòng)件、主動(dòng)輪和從動(dòng)輪三者之間能夠配合形成傳動(dòng)關(guān)系。本發(fā)明所述的三關(guān)節(jié)欠驅(qū)動(dòng)機(jī)器人手小指裝置，其特征在于所說(shuō)的第一簧件采用扭簧、 拉簧、壓簧、片簧、板簧、發(fā)條、皮筋或彈性繩；所說(shuō)的第二簧件采用扭簧、拉簧、壓簧、 片簧、板簧、發(fā)條、皮筋或彈性繩。本發(fā)明所述的三關(guān)節(jié)欠驅(qū)動(dòng)機(jī)器人手小指裝置，其特征在于所說(shuō)的第二簧件的彈力限 制作用強(qiáng)于第一簧件的彈力限制作用。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)及突出性效果本發(fā)明利用所設(shè)計(jì)的齒輪帶輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、套接活動(dòng)的二個(gè)中部指段及二個(gè)簧件所具有的 解耦作用綜合實(shí)現(xiàn)了三關(guān)節(jié)欠驅(qū)動(dòng)手指彎曲抓取物體的特殊效果，與人手指相似，可以用于 手指的中部指段較長(zhǎng)的機(jī)器人手中，可以用于手指的第一中部指段較長(zhǎng)而第二中部指段較短 的機(jī)器人手中，特別適合作為擬人機(jī)器人手的小指，以較少驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)較多的轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)，自 適應(yīng)所抓物體的形狀大小，該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低，便于安裝維護(hù)，性能可靠、使用壽命 長(zhǎng)。


圖1是本發(fā)明提供的三關(guān)節(jié)欠驅(qū)動(dòng)機(jī)器人手小指裝置的一種實(shí)施例的正面外觀圖。 圖2是圖1的左側(cè)視圖。 圖3是圖1的剖視圖。 圖4是圖2的剖視圖。圖5是本實(shí)施例的第一簧件與第一中部指段、第二中部指段、中關(guān)節(jié)軸的位置關(guān)系示意圖。圖6是本實(shí)施例的第二簧件與第二中部指段、末端指段、遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸的位置關(guān)系示意圖。 圖7、圖8、圖9、圖10、圖ll、圖12、圖13是本實(shí)施例抓握物體過(guò)程的示意圖。 圖14、圖15、圖16、圖17是本實(shí)施例抓握物體過(guò)程示意圖，也是圖7、圖8、圖9、圖 IO的剖視圖。在圖1至圖17中l(wèi)一基座，2—電機(jī)，3 —-近關(guān)節(jié)軸，4一第一中部指段，5 —-中關(guān)節(jié)軸，6 —第二中部指段，7—遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸，8 —-末端指段，9一第一主動(dòng)齒輪，IO —傳動(dòng)件，11--第二主動(dòng)齒輪，12--第一簧件，15 —從動(dòng)齒輪，16--第二簧件，17—減速器，18--第一齒輪，19--第二齒輪，20—物體，21 —第一銷(xiāo)釘，22--第二銷(xiāo)釘，23--第三銷(xiāo)釘，24—第四銷(xiāo)釘，25--第五銷(xiāo)釘，26-第六銷(xiāo)釘，27—第七銷(xiāo)釘，31—第一近過(guò)渡軸，32--第一遠(yuǎn)過(guò)渡軸，33 —第一近過(guò)渡齒輪，34--主動(dòng)輪，35--從動(dòng)輪，36—第一遠(yuǎn)過(guò)渡齒輪，37.一第二過(guò)渡軸，39-第二過(guò)渡齒輪具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖及實(shí)施例進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明具體結(jié)構(gòu)、工作原理的內(nèi)容。 本發(fā)明設(shè)計(jì)的一種三關(guān)節(jié)欠驅(qū)動(dòng)機(jī)器人手小指裝置，包括基座、電機(jī)、減速器、第一齒輪、第二齒輪、近關(guān)節(jié)軸、第一中部指段、第二中部指段、中關(guān)節(jié)軸、遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸、末端指段； 所說(shuō)的電機(jī)和減速器與基座固接，電機(jī)的輸出軸與減速器的輸入軸相連，減速器的輸出軸與 所說(shuō)的第一齒輪固接，第一齒輪與所說(shuō)的第二齒輪嚙合，第二齒輪與所說(shuō)的近關(guān)節(jié)軸固接， 近關(guān)節(jié)軸套設(shè)在基座中，所說(shuō)的中關(guān)節(jié)軸套設(shè)在第一中部指段中，所說(shuō)的遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸套設(shè)在第 二中部指段中，所說(shuō)的末端指段套固在遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸上；該裝置包括第一主動(dòng)齒輪、第二主動(dòng)齒 輪、第一近過(guò)渡齒輪、第一遠(yuǎn)過(guò)渡齒輪、主動(dòng)輪、傳動(dòng)件、從動(dòng)輪、第二過(guò)渡齒輪、從動(dòng)齒 輪、第一簧件、第二簧件、第一近過(guò)渡軸、第一遠(yuǎn)過(guò)渡軸、第二過(guò)渡軸；第一中部指段套接 在近關(guān)節(jié)軸上，第二中部指段套接在中關(guān)節(jié)軸上；所說(shuō)的第一近過(guò)渡軸、第一遠(yuǎn)過(guò)渡軸套設(shè) 在第一中部指段中，第二過(guò)渡軸套設(shè)在第二中部指段中；所說(shuō)的第一主動(dòng)齒輪套固在近關(guān)節(jié) 軸上，所說(shuō)的第二主動(dòng)齒輪套固在中關(guān)節(jié)軸上；所說(shuō)的第一近過(guò)渡齒輪套固在第一近過(guò)渡軸 上，第二過(guò)渡齒輪套固在第二過(guò)渡軸上；所說(shuō)的主動(dòng)輪套固在第一近過(guò)渡軸上，所說(shuō)的從動(dòng)輪套固在第一遠(yuǎn)過(guò)渡軸上，所說(shuō)的傳動(dòng)件連接主動(dòng)輪和從動(dòng)輪，所說(shuō)的第一遠(yuǎn)過(guò)渡齒輪套固 在第一遠(yuǎn)過(guò)渡軸上，從動(dòng)齒輪套固在遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸上；所說(shuō)的第一主動(dòng)齒輪和第一近過(guò)渡齒輪嚙 合，第二主動(dòng)齒輪和第二過(guò)渡齒輪嚙合；所說(shuō)的第一遠(yuǎn)過(guò)渡齒輪和第二主動(dòng)齒輪嚙合，所說(shuō) 的第二過(guò)渡齒輪和從動(dòng)齒輪嚙合；第一簧件的兩端分別連接第一中部指段和第二個(gè)中部指段; 第二簧件的兩端分別連接第二中部指段和末端指段。
本發(fā)明設(shè)計(jì)的一種三關(guān)節(jié)欠驅(qū)動(dòng)機(jī)器人手小指裝置的實(shí)施例，如圖l、圖2、圖3、圖4、 圖5、圖6所示，主要包括基座l、電機(jī)2、減速器17、第一齒輪18、第二齒輪19、近關(guān)節(jié) 軸3、第一中部指段4和第二中部指段6、中關(guān)節(jié)軸5、遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸7、末端指段8;所說(shuō)的電 機(jī)2和減速器17與基座1固接，電機(jī)2的輸出軸與減速器17的輸入軸相連，減速器17的輸 出軸與所說(shuō)的第一齒輪18固接，第一齒輪18與所說(shuō)的第二齒輪19嚙合，第二齒輪19與所 說(shuō)的近關(guān)節(jié)軸3固接，近關(guān)節(jié)軸3套設(shè)在基座1中，所說(shuō)的中關(guān)節(jié)軸5套設(shè)在第一中部指段 4中，所說(shuō)的遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸7套設(shè)在第二中部指段6中，所說(shuō)的末端指段8通過(guò)第六銷(xiāo)釘26套固 在遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸7上；該裝置包括第一主動(dòng)齒輪9和第二主動(dòng)齒輪11、第一近過(guò)渡齒輪33和第 二過(guò)渡齒輪39、主動(dòng)輪34、傳動(dòng)件IO、從動(dòng)輪35、第一遠(yuǎn)過(guò)渡齒輪36、從動(dòng)齒輪15、第一 簧件12、第二簧件16、第一近過(guò)渡軸31、第二過(guò)渡軸37、第一遠(yuǎn)過(guò)渡軸32;第一中部指段 4套接在近關(guān)節(jié)軸3上，第二中部指段6套接在中關(guān)節(jié)軸5上；所說(shuō)的第一近過(guò)渡軸31、第 一遠(yuǎn)過(guò)渡軸32套設(shè)在第一中部指段4中，第二過(guò)渡軸37套設(shè)在第二中部指段6中；所說(shuō)的 第一主動(dòng)齒輪9通過(guò)第一銷(xiāo)釘21套固在近關(guān)節(jié)軸3上，所說(shuō)的第二主動(dòng)齒輪11通過(guò)第四銷(xiāo) 釘24套固在中關(guān)節(jié)軸5上；所說(shuō)的第一近過(guò)渡齒輪33套固在第一近過(guò)渡軸31上，所說(shuō)的第 二過(guò)渡齒輪39套固在第二過(guò)渡軸37上；所說(shuō)的主動(dòng)輪34通過(guò)第二銷(xiāo)釘22套固在第一近過(guò) 渡軸31上；所說(shuō)的從動(dòng)輪35通過(guò)第三銷(xiāo)釘23套固在第一遠(yuǎn)過(guò)渡軸32上；所說(shuō)的傳動(dòng)件10 連接主動(dòng)輪34和從動(dòng)輪35;所說(shuō)的第一遠(yuǎn)過(guò)渡齒輪36套固在第一遠(yuǎn)過(guò)渡軸32上；從動(dòng)齒 輪15套固在遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸7上；所說(shuō)的第一主動(dòng)齒輪9和第一近過(guò)渡齒輪33嚙合，所說(shuō)的第二 主動(dòng)齒輪11和第二過(guò)渡齒輪39嚙合；所說(shuō)的第一遠(yuǎn)過(guò)渡齒輪36和第二主動(dòng)齒輪11嚙合， 所說(shuō)的第二過(guò)渡齒輪39和從動(dòng)齒輪15嚙合；第一簧件12的兩端分別連接第一中部指段4和 第二中部指段6，第一簧件12的一端插入第一中部指段4中，另一端插入第二中部指段6中， 如圖5所示；第二簧件16的兩端分別連接第二中部指段6和末端指段8，第二簧件16的一 端插入第二中部指段6中，另一端插入末端指段8中，如圖6所示。
本發(fā)明所述的三關(guān)節(jié)欠驅(qū)動(dòng)機(jī)器人手小指裝置，所說(shuō)的傳動(dòng)件采用平帶、齒形帶、腱繩 或鏈條，所說(shuō)的主動(dòng)輪采用帶輪、齒輪、繩輪或鏈輪，所說(shuō)的從動(dòng)輪采用帶輪、齒輪、繩輪 或鏈輪，所說(shuō)的傳動(dòng)件、主動(dòng)輪和從動(dòng)輪三者之間能夠配合形成傳動(dòng)關(guān)系。
本實(shí)施例中，所說(shuō)的傳動(dòng)件10采用平帶，所說(shuō)的主動(dòng)輪34采用帶輪，所說(shuō)的從動(dòng)輪35 采用帶輪。
本發(fā)明所述的三關(guān)節(jié)欠驅(qū)動(dòng)機(jī)器人手小指裝置，其特征在于所說(shuō)的第一簧件采用扭簧、
拉簧、壓簧、片簧、板簧、發(fā)條、皮筋或彈性繩；所說(shuō)的第二簧件采用扭簧、拉簧、壓簧、片簧、板簧、發(fā)條、皮筋或彈性繩。本實(shí)施例中，所說(shuō)的第一簧件12和第二簧件16均采用扭簧。本發(fā)明所述的三關(guān)節(jié)欠驅(qū)動(dòng)機(jī)器人手小指裝置，其特征在于所說(shuō)的第二簧件的彈力限 制作用強(qiáng)于第一簧件的彈力限制作用。第二簧件16的彈力限制作用強(qiáng)于第一簧件12的彈力限制作用。本實(shí)施例的工作原理，如圖7、圖8、圖9、圖10、圖ll、圖12、圖13、圖14、圖15、 圖16、圖17，敘述如下本實(shí)施例的初始狀態(tài)如圖7、圖14所示，類(lèi)似人的手指伸直狀態(tài)。當(dāng)本實(shí)施例抓取物體時(shí)，電機(jī)2轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)減速器17轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)第一齒輪18帶動(dòng)與之 嚙合的第二齒輪19轉(zhuǎn)動(dòng)，與第二齒輪固接的近關(guān)節(jié)軸3轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)與其固接的第一主動(dòng)齒輪 9轉(zhuǎn)動(dòng)。由于第一簧件12、第二簧件16的共同限制作用，第一中部指段4、第二中部指段6 和末端指段8仿佛一個(gè)"剛體"，因此第一主動(dòng)齒輪9的轉(zhuǎn)動(dòng)將通過(guò)第一近過(guò)渡齒輪33、第 一近過(guò)渡軸31的轉(zhuǎn)動(dòng)傳動(dòng)，拉動(dòng)第一中部指段4、第二中部指段6和末端指段8作為一個(gè)整 體繞近關(guān)節(jié)軸3的軸線(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)。此時(shí)會(huì)遇到三種情況(a) 末端指段8碰到物體，如圖13所示，抓取結(jié)束。(b) 第二中部指段6碰到物體，如圖11所示，此時(shí)第一主動(dòng)齒輪9繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，依次通過(guò)第 一近過(guò)渡齒輪33、第一近過(guò)渡軸31、主動(dòng)輪34、傳動(dòng)件IO、從動(dòng)輪35、第一遠(yuǎn)過(guò)渡軸32、 第一遠(yuǎn)過(guò)渡齒輪36、第二主動(dòng)齒輪ll、第二過(guò)渡齒輪39、從動(dòng)齒輪15、遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸7的轉(zhuǎn)動(dòng) 傳動(dòng)，將拉動(dòng)末端指段8克服第二簧件16的變形彈力繞遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸7的軸線(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)第二簧 件16發(fā)生變形，直到末端指段8接觸到物體，如圖12所示，抓取結(jié)束。(c) 第一中部指段4碰到物體，如圖8、圖15所示，由于第二簧件16的彈力限制作用強(qiáng)于 第一簧件12的彈力限制作用，此時(shí)第一主動(dòng)齒輪9繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，依次通過(guò)第一近過(guò)渡齒輪33、 第一近過(guò)渡軸3K主動(dòng)輪34、傳動(dòng)件IO、從動(dòng)輪35、第一遠(yuǎn)過(guò)渡軸32、第一遠(yuǎn)過(guò)渡齒輪36、 第二主動(dòng)齒輪ll、第二過(guò)渡齒輪39的轉(zhuǎn)動(dòng)傳動(dòng)，拉動(dòng)第二中部指段6、末端指段8作為一個(gè) 整體克服第一簧件12的變形彈力繞中關(guān)節(jié)軸5的軸線(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)。若末端指段8碰到物體，則抓取 結(jié)束；否則若第二中部指段6碰到物體，如圖9、圖16所示。此時(shí)第一主動(dòng)齒輪9繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)， 依次通過(guò)第一近過(guò)渡齒輪33、第一近過(guò)渡軸31、主動(dòng)輪34、傳動(dòng)件IO、從動(dòng)輪35、第一遠(yuǎn) 過(guò)渡軸32、第一遠(yuǎn)過(guò)渡齒輪36、第二主動(dòng)齒輪ll、第二過(guò)渡齒輪39、從動(dòng)齒輪15、遠(yuǎn)關(guān)節(jié) 軸7的轉(zhuǎn)動(dòng)傳動(dòng)，將拉動(dòng)末端指段8克服第二簧件16的變形彈力繞遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸7的軸線(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)， 此時(shí)第二簧件16發(fā)生變形，直到末端指段8接觸到物體，如圖IO、圖17所示，抓取結(jié)束。當(dāng)放開(kāi)物體時(shí)，電機(jī)2反轉(zhuǎn)，帶動(dòng)減速器17反轉(zhuǎn)，第一齒輪18反轉(zhuǎn)，帶動(dòng)第二齒輪19、 近關(guān)節(jié)軸3和第一主動(dòng)齒輪9反轉(zhuǎn)。依次通過(guò)第一近過(guò)渡齒輪33、第一近過(guò)渡軸31、主動(dòng)輪 34、傳動(dòng)件IO、從動(dòng)輪35、第一遠(yuǎn)過(guò)渡軸32、第一遠(yuǎn)過(guò)渡齒輪36、第二主動(dòng)齒輪11、第二 過(guò)渡齒輪39、從動(dòng)齒輪15、遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸7的轉(zhuǎn)動(dòng)傳動(dòng)，末端指段8反轉(zhuǎn)，同時(shí)第二簧件16的 變形隨之逐漸減小，此時(shí)末端指段8已經(jīng)反轉(zhuǎn)到其相對(duì)于第二中部指段6的初始伸直位置，如圖9、 16所示。由于在第二中部指段6的后背上方有凸臺(tái)，此凸臺(tái)將限制末端指段8反轉(zhuǎn) 時(shí)超過(guò)手指伸直的位置，起到一個(gè)限位作用，因此末端指段8受到第二中部指段6的阻擋不 能再反向轉(zhuǎn)動(dòng)。此時(shí)第一主動(dòng)齒輪9繼續(xù)反轉(zhuǎn)，依次通過(guò)第一近過(guò)渡齒輪33、第一近過(guò)渡軸 31、主動(dòng)輪34、傳動(dòng)件IO、從動(dòng)輪35、第一遠(yuǎn)過(guò)渡軸32、第一遠(yuǎn)過(guò)渡齒輪36、第二主動(dòng)齒 輪ll、第二過(guò)渡齒輪39的轉(zhuǎn)動(dòng)傳動(dòng)，將拉動(dòng)已經(jīng)伸直的第二中部指段6和末端指段8作為 一個(gè)整體一起繞中關(guān)節(jié)軸5的軸線(xiàn)反轉(zhuǎn)，同時(shí)第一簧件12的變形隨之逐漸減小，此時(shí)第二中 部指段6已經(jīng)反向轉(zhuǎn)動(dòng)到其相對(duì)于第一中部指段4的初始伸直位置，如圖8、圖15所示。由 于在第一中部指段4的后背上方有凸臺(tái)，此凸臺(tái)將限制第二中部指段6反轉(zhuǎn)時(shí)超過(guò)手指伸直 的位置，起到一個(gè)限位作用，因此第二中部指段6受到第一中部指段4的阻擋不能再反向轉(zhuǎn) 動(dòng)。此時(shí)第一主動(dòng)齒輪9繼續(xù)反轉(zhuǎn)，依次通過(guò)第一近過(guò)渡齒輪33、第一近過(guò)渡軸31的轉(zhuǎn)動(dòng) 傳動(dòng)，將拉動(dòng)已經(jīng)伸直的第一中部指段4、第二中部指段6、末端指段8作為一個(gè)整體一起繞 近關(guān)節(jié)軸3的軸線(xiàn)反向轉(zhuǎn)動(dòng)，直到裝置完全恢復(fù)到最開(kāi)始的伸直位置，如圖7、圖14所示。 本發(fā)明利用所設(shè)計(jì)的齒輪帶輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、套接活動(dòng)的二個(gè)中部指段及二個(gè)簧件所具有的 解耦作用綜合實(shí)現(xiàn)了三關(guān)節(jié)欠驅(qū)動(dòng)手指彎曲抓取物體的特殊效果。
權(quán)利要求
1、一種三關(guān)節(jié)欠驅(qū)動(dòng)機(jī)器人手小指裝置，包括基座、電機(jī)、減速器、第一齒輪、第二齒輪、近關(guān)節(jié)軸、第一中部指段、第二中部指段、中關(guān)節(jié)軸、遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸、末端指段；所說(shuō)的電機(jī)和減速器與基座固接，電機(jī)的輸出軸與減速器的輸入軸相連，減速器的輸出軸與所說(shuō)的第一齒輪固接，第一齒輪與所說(shuō)的第二齒輪嚙合，第二齒輪與所說(shuō)的近關(guān)節(jié)軸固接，近關(guān)節(jié)軸套設(shè)在基座中，所說(shuō)的中關(guān)節(jié)軸套設(shè)在第一中部指段中，所說(shuō)的遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸套設(shè)在第二中部指段中，所說(shuō)的末端指段套固在遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸上；其特征在于該三關(guān)節(jié)欠驅(qū)動(dòng)機(jī)器人手小指裝置還包括第一主動(dòng)齒輪、第二主動(dòng)齒輪、第一近過(guò)渡齒輪、第一遠(yuǎn)過(guò)渡齒輪、主動(dòng)輪、傳動(dòng)件、從動(dòng)輪、第二過(guò)渡齒輪、從動(dòng)齒輪、第一簧件、第二簧件、第一近過(guò)渡軸、第一遠(yuǎn)過(guò)渡軸、第二過(guò)渡軸；第一中部指段套接在近關(guān)節(jié)軸上，第二中部指段套接在中關(guān)節(jié)軸上；所說(shuō)的第一近過(guò)渡軸、第一遠(yuǎn)過(guò)渡軸套設(shè)在第一中部指段中，第二過(guò)渡軸套設(shè)在第二中部指段中；所說(shuō)的第一主動(dòng)齒輪套固在近關(guān)節(jié)軸上，所說(shuō)的第二主動(dòng)齒輪套固在中關(guān)節(jié)軸上；所說(shuō)的第一近過(guò)渡齒輪套固在第一近過(guò)渡軸上，第二過(guò)渡齒輪套固在第二過(guò)渡軸上；所說(shuō)的主動(dòng)輪套固在第一近過(guò)渡軸上，所說(shuō)的從動(dòng)輪套固在第一遠(yuǎn)過(guò)渡軸上，所說(shuō)的傳動(dòng)件連接主動(dòng)輪和從動(dòng)輪，所說(shuō)的第一遠(yuǎn)過(guò)渡齒輪套固在第一遠(yuǎn)過(guò)渡軸上，從動(dòng)齒輪套固在遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸上；所說(shuō)的第一主動(dòng)齒輪和第一近過(guò)渡齒輪嚙合，第二主動(dòng)齒輪和第二過(guò)渡齒輪嚙合；所說(shuō)的第一遠(yuǎn)過(guò)渡齒輪和第二主動(dòng)齒輪嚙合，所說(shuō)的第二過(guò)渡齒輪和從動(dòng)齒輪嚙合；第一簧件的兩端分別連接第一中部指段和第二個(gè)中部指段；第二簧件的兩端分別連接第二中部指段和末端指段。
2、 如權(quán)利要求1所述的三關(guān)節(jié)欠驅(qū)動(dòng)機(jī)器人手小指裝置，其特征在于所說(shuō)的傳動(dòng)件采 用平帶、齒形帶、腱繩或鏈條，所說(shuō)的主動(dòng)輪采用帶輪、齒輪、繩輪或鏈輪，所說(shuō)的從動(dòng)輪 采用帶輪、齒輪、繩輪或鏈輪，所說(shuō)的傳動(dòng)件、主動(dòng)輪和從動(dòng)輪三者之間能夠配合形成傳動(dòng) 關(guān)系。
3、 如權(quán)利要求1所述的三關(guān)節(jié)欠驅(qū)動(dòng)機(jī)器人手小指裝置，其特征在于所說(shuō)的第一簧件 采用扭簧、拉簧、壓簧、片簧、板簧、發(fā)條、皮筋或彈性繩；所說(shuō)的第二簧件采用扭簧、拉 簧、壓簧、片簧、板簧、發(fā)條、皮筋或彈性繩。
4、 如權(quán)利要求1或3所述的三關(guān)節(jié)欠驅(qū)動(dòng)機(jī)器人手小指裝置，其特征在于所說(shuō)的第二 簧件的彈力限制作用強(qiáng)于第一簧件的彈力限制作用。
全文摘要
三關(guān)節(jié)欠驅(qū)動(dòng)機(jī)器人手小指裝置，屬于擬人機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，包括基座、電機(jī)、近關(guān)節(jié)軸、第一、二中部指段、中關(guān)節(jié)軸、遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸、末端指段，其特征在于包括從動(dòng)齒輪、第一、二主動(dòng)齒輪、近過(guò)渡齒輪、主動(dòng)輪、傳動(dòng)件、從動(dòng)輪、遠(yuǎn)過(guò)渡齒輪、第一、二簧件、第一近過(guò)渡軸、第一遠(yuǎn)過(guò)渡軸、第二過(guò)渡軸。該裝置利用所設(shè)計(jì)的齒輪帶輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、套接活動(dòng)的二個(gè)中部指段及二個(gè)簧件所具有的解耦作用綜合實(shí)現(xiàn)了三關(guān)節(jié)欠驅(qū)動(dòng)手指彎曲抓取物體的特殊效果，與人手指相似，可以用于手指的第一中部指段較長(zhǎng)而第二中部指段較短的機(jī)器人手中，特別適合作為擬人機(jī)器人手的小指，以較少驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)較多的轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)，自適應(yīng)所抓物體的形狀大小。
文檔編號(hào)B25J15/00GK101214651SQ20081005561
公開(kāi)日2008年7月9日 申請(qǐng)日期2008年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月4日
發(fā)明者張文增 申請(qǐng)人:清華大學(xué)