專利名稱：柔性件耦合式靈巧機(jī)器人手指裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于擬人機(jī)器人手技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種柔性件耦合式靈巧機(jī)器人手指裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
背景技術(shù)：
隨著科學(xué)技術(shù)日新月異的發(fā)展，人們?cè)絹碓娇释麖膯我环磸?fù)的機(jī)械勞動(dòng)中解脫出來，在傳統(tǒng)勞動(dòng)密集型生產(chǎn)工作中使用機(jī)器人或者部分使用機(jī)器人的需求也水漲船高。在擬人機(jī)器人研究領(lǐng)域，一個(gè)重要的研究方向是抓取物體，是目前研究的熱點(diǎn)。人手上分布著多大20個(gè)以上的自由度，如果全部采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)的方式控制，不但成本昂貴，其實(shí)時(shí)控制的要求很高，即使抓取一個(gè)簡單的物體也需要復(fù)雜的傳感和控制。為了減小控制的難度，一種方法是減少同時(shí)工作的電機(jī)數(shù)量，這樣抓取物體的實(shí)時(shí)性能夠更容易保證，同時(shí)又帶來一個(gè)問題如何用較少的電機(jī)驅(qū)動(dòng)較多的關(guān)節(jié)(即欠驅(qū)動(dòng)抓取)，并且動(dòng)作過程擬人化效果好，抓取物體仍然穩(wěn)定可靠。通常有兩種方式可以實(shí)現(xiàn)欠驅(qū)動(dòng)抓取，一種是自適應(yīng)欠驅(qū)動(dòng)手指機(jī)構(gòu)，經(jīng)常簡稱為自適應(yīng)手指或欠驅(qū)動(dòng)手指，另一種是耦合欠驅(qū)動(dòng)手指機(jī)構(gòu)，經(jīng)常簡稱為耦合手指。自適應(yīng)手指雖然被動(dòng)的實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)適應(yīng)物體的形狀和尺寸，但是存在一種不穩(wěn)定抓取現(xiàn)象靠近根部的指段會(huì)發(fā)生擠跑物體或破壞物體；還存在另一種不穩(wěn)定現(xiàn)象在自適應(yīng)抓取達(dá)到之后，如果抓持力過大也會(huì)進(jìn)一步導(dǎo)致物體被推開；此外，該手指的抓取過程不擬人，也無法實(shí)現(xiàn)自彎曲(握拳)等手勢。耦合手指雖然抓取過程比較擬人化，能夠自彎曲，且抓取較為穩(wěn)定，但是不具有自適應(yīng)性，實(shí)現(xiàn)捏持較好，對(duì)多數(shù)物體難以實(shí)現(xiàn)較好的握持效果。已有的一種雙聯(lián)錐齒輪耦合欠驅(qū)動(dòng)機(jī)器人手指，如中國發(fā)明專利CN101633172A， 包括基座、近關(guān)節(jié)軸、中部指段、遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸、末端指段、電機(jī)、減速器、第一錐齒輪、雙聯(lián)錐齒輪、第二錐齒輪。電機(jī)通過減速器帶動(dòng)中部指段繞近關(guān)節(jié)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，末端指段會(huì)同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，達(dá)到近關(guān)節(jié)軸和遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)的耦合轉(zhuǎn)動(dòng)效果。該裝置的不足之處是在抓取物體的過程中，近關(guān)節(jié)軸和遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)是同時(shí)的，當(dāng)中部指段接觸物體被阻擋不能再繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，末端指段即使沒有接觸物體也無法再進(jìn)一步轉(zhuǎn)動(dòng)，因此抓取效果不好。較好的抓取方式應(yīng)該是中部指段和末端指段都能接觸到物體并施加抓持力。

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，提供一種柔性件耦合式靈巧機(jī)器人手指裝置。該裝置具有兩個(gè)自由度，能實(shí)現(xiàn)多種抓取模式，包括1)雙關(guān)節(jié)耦合轉(zhuǎn)動(dòng)抓取模式；2)雙關(guān)節(jié)獨(dú)立轉(zhuǎn)動(dòng)抓取模式；幻雙關(guān)節(jié)先耦合轉(zhuǎn)動(dòng)，之后再獨(dú)立轉(zhuǎn)動(dòng)的抓取模式；4) 雙關(guān)節(jié)先獨(dú)立轉(zhuǎn)動(dòng)，之后再耦合轉(zhuǎn)動(dòng)的抓取模式。本發(fā)明采用如下技術(shù)方案—種柔性件耦合式靈巧機(jī)器人手指裝置，包括基座、中部指段、末端指段、近關(guān)節(jié)軸和遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸；所述的近關(guān)節(jié)軸套設(shè)在基座中，所述的遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸套設(shè)在中部指段中，近關(guān)節(jié)軸與遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸平行，所述的中部指段套固在近關(guān)節(jié)軸上，所述的末端指段套固在遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸上；其特征在于該柔性件耦合式靈巧機(jī)器人手指裝置還包括第一電機(jī)、第一減速器、第二電機(jī)、第二減速器、第一傳動(dòng)輪、第二傳動(dòng)輪、傳動(dòng)件；所述的第一電機(jī)和第一減速器均與基座固接，第一電機(jī)的輸出軸與第一減速器的輸入軸相連，第一減速器的輸出軸與近關(guān)節(jié)軸相連；所述的第二電機(jī)和第二減速器均與基座固接，第二電機(jī)的輸出軸與第二減速器的輸入軸相連，第二減速器的輸出軸與第一傳動(dòng)輪相連；所述的第一傳動(dòng)輪套接在近關(guān)節(jié)軸上， 所述的第二傳動(dòng)輪套固在遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸上并與末端指段固接；所述的傳動(dòng)件連接第一傳動(dòng)輪與第二傳動(dòng)輪，所述的傳動(dòng)件纏繞在第一傳動(dòng)輪和第二傳動(dòng)輪上并形成“8”字形，所述的傳動(dòng)件、第一傳動(dòng)輪和第二傳動(dòng)輪三者能夠配合形成傳動(dòng)關(guān)系。本發(fā)明所述的柔性件耦合式靈巧機(jī)器人手指裝置，其特征在于所述傳動(dòng)件包括第一傳動(dòng)件和第二傳動(dòng)件；所述的第一傳動(dòng)件纏繞在第一傳動(dòng)輪和第二傳動(dòng)輪上并形成 “Z”字形，第一傳動(dòng)件的兩端分別與第一傳動(dòng)輪、第二傳動(dòng)輪固接；所述的第二傳動(dòng)件纏繞在第一傳動(dòng)輪和第二傳動(dòng)輪上并形成“S”字形，第二傳動(dòng)件的兩端分別與第一傳動(dòng)輪、第二傳動(dòng)輪固接，第一傳動(dòng)件和第二傳動(dòng)件交叉成“8”字形；所述的第一傳動(dòng)件、第二傳動(dòng)件、 第一傳動(dòng)輪和第二傳動(dòng)輪四者能夠配合形成傳動(dòng)關(guān)系。本發(fā)明所述的柔性件耦合式靈巧機(jī)器人手指裝置，其特征在于所述的傳動(dòng)件采用傳動(dòng)帶或腱繩，所述的第一傳動(dòng)輪采用帶輪或繩輪，所述的第二傳動(dòng)輪采用帶輪或繩輪， 所述的傳動(dòng)件、第一傳動(dòng)輪和第二傳動(dòng)輪三者能夠配合形成傳動(dòng)關(guān)系。本發(fā)明所述的柔性件耦合式靈巧機(jī)器人手指裝置，其特征在于所述的第一傳動(dòng)件采用傳動(dòng)帶、腱繩或鏈條，所述的第二傳動(dòng)件采用傳動(dòng)帶、腱繩或鏈條，所述的第一傳動(dòng)輪采用帶輪、繩輪或鏈輪，所述的第二傳動(dòng)輪采用帶輪、繩輪或鏈輪，所述的第一傳動(dòng)件、第二傳動(dòng)件、第一傳動(dòng)輪和第二傳動(dòng)輪四者能夠配合形成傳動(dòng)關(guān)系。本發(fā)明所述的柔性件耦合式靈巧機(jī)器人手指裝置，其特征在于第一減速器的輸出軸通過第一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與近關(guān)節(jié)軸相連。本發(fā)明所述的柔性件耦合式靈巧機(jī)器人手指裝置，其特征在于第二減速器的輸出軸通過第二傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與第一傳動(dòng)輪相連。本發(fā)明所述的柔性件耦合式靈巧機(jī)器人手指裝置，其特征在于所述的第一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括第一齒輪和第二齒輪；所述的第一齒輪套固在第一減速器的輸出軸上，第二齒輪套固在近關(guān)節(jié)軸上，第一齒輪與第二齒輪嚙合。本發(fā)明所述的柔性件耦合式靈巧機(jī)器人手指裝置，其特征在于所述的第二傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括第三齒輪和第四齒輪；所述的第三齒輪套固在第二減速器的輸出軸上，所述的第四齒輪套接在近關(guān)節(jié)軸上，所述的第三齒輪與第四齒輪嚙合，所述的第四齒輪與第一傳動(dòng)輪固接。本發(fā)明所述的柔性件耦合式靈巧機(jī)器人手指裝置，其特征在于所述的第二減速器的減速比至少為100。本發(fā)明所述的柔性件耦合式靈巧機(jī)器人手指裝置，其特征在于所述的第二減速器采用具有自鎖特性的減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)比較，具有以下優(yōu)點(diǎn)和突出性效果本發(fā)明裝置采用柔性件傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、兩套電機(jī)和減速器綜合實(shí)現(xiàn)了 2自由度的機(jī)器人手指，該裝置具有四種抓取模式，包括1)雙關(guān)節(jié)耦合轉(zhuǎn)動(dòng)抓取模式；幻雙關(guān)節(jié)獨(dú)立轉(zhuǎn)動(dòng)抓取模式；幻雙關(guān)節(jié)先耦合轉(zhuǎn)動(dòng)，之后再獨(dú)立轉(zhuǎn)動(dòng)的抓取模式；4)雙關(guān)節(jié)先獨(dú)立轉(zhuǎn)動(dòng)，之后再耦合轉(zhuǎn)動(dòng)的抓取模式。該裝置既能達(dá)到傳統(tǒng)耦合手指所實(shí)現(xiàn)的單個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)多個(gè)關(guān)節(jié)同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)的耦合效果，又具有傳統(tǒng)耦合手指沒有的獨(dú)立轉(zhuǎn)動(dòng)單個(gè)關(guān)節(jié)的解耦抓取效果，抓取物體時(shí)控制容易；所有電機(jī)、減速器均藏入基座中，手指轉(zhuǎn)動(dòng)部分體積小、重量輕。


圖1是本發(fā)明提供的柔性件耦合式靈巧機(jī)器人手指裝置的一種實(shí)施例的正面外觀2是本實(shí)施例的側(cè)視圖，也是圖1的右視圖。圖3是本實(shí)施例的正面剖視圖，也是圖1的剖視圖。圖4是圖3中的C-C剖視5、圖6、圖7和圖8是本實(shí)施例抓握物體過程的幾個(gè)關(guān)鍵位置側(cè)面外觀示意圖。圖9和圖10是本實(shí)施例捏持物體的情況示意圖。圖11是本發(fā)明的另一種實(shí)施例，其中的傳動(dòng)件采用兩根傳動(dòng)柔性件，分別是第一傳動(dòng)件和第二傳動(dòng)件。在圖1至圖11中1-基座，2-中部指段，4-近關(guān)節(jié)軸， 5-遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸，61-第一電機(jī)， 62-第一減速器，71-第二電機(jī)， 72-第二減速器，91-第一傳動(dòng)輪，92-第二傳動(dòng)輪，931-第一傳動(dòng)件，932-第二傳動(dòng)件，85-第一齒輪， 86-第二齒輪，88-第四齒輪。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖及實(shí)例進(jìn)一步介紹本發(fā)明的具體結(jié)構(gòu)、工作原理。本發(fā)明設(shè)計(jì)的一種柔性件耦合式靈巧機(jī)器人手指裝置的實(shí)施例，如圖1、圖2、圖 3、圖4、圖5、圖6和圖7所示，包括基座1、中部指段2、末端指段3、近關(guān)節(jié)軸4、遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸5 ； 所述的近關(guān)節(jié)軸4套設(shè)在基座1中，所述的遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸5套設(shè)在中部指段2中，近關(guān)節(jié)軸4和遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸5平行，所述的中部指段2套固在近關(guān)節(jié)軸4上，所說的末端指段3套固在遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸5上；該柔性件耦合式靈巧機(jī)器人手指裝置還包括第一電機(jī)61、第一減速器62、第二電機(jī) 71、第二減速器72、第一傳動(dòng)輪91、第二傳動(dòng)輪92、傳動(dòng)件93 ；所述的第一電機(jī)61和第一減速器62均與基座1固接，第一電機(jī)61的輸出軸與第一減速器62的輸入軸相連，第一減速器62的輸出軸與近關(guān)節(jié)軸4相連；所述的第二電機(jī)71和第二減速器72均與基座1固接， 第二電機(jī)71的輸出軸與第二減速器72的輸入軸相連，第二減速器72的輸出軸與第一傳動(dòng)輪91相連；所述的第一傳動(dòng)輪91套接在近關(guān)節(jié)軸4上，所述的第二傳動(dòng)輪92套固在遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸5上并與末端指段3固接；所述的傳動(dòng)件93連接第一傳動(dòng)輪91與第二傳動(dòng)輪92，所述
3-末端指段
93-傳動(dòng)件， 87-第三齒輪，的傳動(dòng)件93纏繞在第一傳動(dòng)輪91和第二傳動(dòng)輪92上并形成“8”字形，所述的傳動(dòng)件93、 第一傳動(dòng)輪91和第二傳動(dòng)輪92三者能夠配合形成傳動(dòng)關(guān)系。本發(fā)明中，所述的傳動(dòng)件采用傳動(dòng)帶或腱繩，所述的第一傳動(dòng)輪采用帶輪或繩輪， 所述的第二傳動(dòng)輪采用帶輪或繩輪，所述的傳動(dòng)件、第一傳動(dòng)輪和第二傳動(dòng)輪三者能夠配合形成傳動(dòng)關(guān)系。本實(shí)施例中，所述的傳動(dòng)件采用傳動(dòng)帶93，所述的第一傳動(dòng)輪91采用帶輪，所述的第二傳動(dòng)輪92采用帶輪，所述的傳動(dòng)件93、第一傳動(dòng)輪91和第二傳動(dòng)輪92三者能夠配合形成傳動(dòng)關(guān)系。本實(shí)施例中，第一減速器62的輸出軸通過第一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與近關(guān)節(jié)軸4相連。本實(shí)施例中，第二減速器72的輸出軸通過第二傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與第一齒輪76相連。本實(shí)施例中，所述的第一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括第一齒輪85和第二齒輪86 ；所述的第一齒輪85套固在第一減速器62的輸出軸上，第二齒輪86套固在近關(guān)節(jié)軸4上，第一齒輪85與第二齒輪86嚙合。本實(shí)施例中，所述的第二傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括第三齒輪87和第四齒輪88 ；所述的第三齒輪87套固在第二減速器72的輸出軸上，所述的第四齒輪88套接在近關(guān)節(jié)軸4上，所述的第三齒輪87與第四齒輪88嚙合，所述的第四齒輪88與第一傳動(dòng)輪91固接。本發(fā)明裝置中，所述的第二減速器的減速比至少為100。本實(shí)施例中的第二減速器 72采用行星齒輪減速器，其減速比為275。本發(fā)明裝置中，所述的第二減速器可以采用具有自鎖特性的減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。另一種實(shí)施例中，第二減速器采用具有自鎖特性的絲桿螺母傳動(dòng)機(jī)構(gòu)或蝸輪蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。此外，本發(fā)明所述的柔性件耦合式靈巧機(jī)器人手指裝置的第二種實(shí)施例為，所述傳動(dòng)件包括第一傳動(dòng)件931和第二傳動(dòng)件932 ；所述的第一傳動(dòng)件931纏繞在第一傳動(dòng)輪 91和第二傳動(dòng)輪92上并形成“Z”字形，第一傳動(dòng)件931的兩端分別與第一傳動(dòng)輪91、第二傳動(dòng)輪92固接；所述的第二傳動(dòng)件932纏繞在第一傳動(dòng)輪91和第二傳動(dòng)輪92上并形成 “S”字形，第二傳動(dòng)件932的兩端分別與第一傳動(dòng)輪91、第二傳動(dòng)輪92固接，第一傳動(dòng)件 931和第二傳動(dòng)件932交叉成“8”字形；所述的第一傳動(dòng)件931、第二傳動(dòng)件932、第一傳動(dòng)輪91和第二傳動(dòng)輪92四者能夠配合形成傳動(dòng)關(guān)系。在第二種實(shí)施例中，所述的第一傳動(dòng)件931采用傳動(dòng)帶、腱繩或鏈條，所述的第二傳動(dòng)件932采用傳動(dòng)帶、腱繩或鏈條，所述的第一傳動(dòng)輪91采用帶輪、繩輪或鏈輪，所述的第二傳動(dòng)輪92采用帶輪、繩輪或鏈輪，所述的第一傳動(dòng)件931、第二傳動(dòng)件932、第一傳動(dòng)輪和第二傳動(dòng)輪三者能夠配合形成傳動(dòng)關(guān)系。本發(fā)明的工作原理結(jié)合圖5、圖6、圖7、圖8、圖9和圖10，敘述如下本實(shí)施例采用柔性件傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、兩套電機(jī)和減速器綜合實(shí)現(xiàn)了 2自由度的機(jī)器人手指，該裝置具有四種抓取模式，包括1)雙關(guān)節(jié)耦合轉(zhuǎn)動(dòng)抓取模式此時(shí)只讓第一電機(jī)61轉(zhuǎn)動(dòng)，第二電機(jī)71不使用；2)雙關(guān)節(jié)獨(dú)立轉(zhuǎn)動(dòng)抓取模式此時(shí)兩個(gè)電機(jī)可以同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)，第一電機(jī)61會(huì)使得手指產(chǎn)生耦合聯(lián)動(dòng)，第二電機(jī)71可以在此基礎(chǔ)上任意改變末端指段的轉(zhuǎn)動(dòng)角度；3)雙關(guān)節(jié)先耦合轉(zhuǎn)動(dòng)，之后再獨(dú)立轉(zhuǎn)動(dòng)的抓取模式此時(shí)先轉(zhuǎn)動(dòng)第一電機(jī)61，當(dāng)中部指段碰觸物體之后，停止第一電機(jī)61，再轉(zhuǎn)動(dòng)第二電機(jī)71 ；4)雙關(guān)節(jié)先獨(dú)立轉(zhuǎn)動(dòng)，之后再耦合轉(zhuǎn)動(dòng)的抓取模式此時(shí)先同時(shí)啟動(dòng)兩個(gè)電機(jī)，根據(jù)情況一段時(shí)間之后停止第二電機(jī)71，再轉(zhuǎn)動(dòng)第一電機(jī)61。下面對(duì)常用的第二種抓取模式進(jìn)一步舉例解釋其動(dòng)作原理。該裝置采用第二種抓取模式抓取物體的過程分為兩個(gè)階段耦合抓取階段和靈巧抓取階段。該裝置的初始位置如圖5所示，此時(shí)中部指段2和末端指段3與基座1呈手指伸直狀態(tài)。當(dāng)使用本實(shí)施例的機(jī)器人手指抓取物體時(shí)，第一電機(jī)61的輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)第一減速器62通過第一齒輪85帶動(dòng)第二齒輪86，從而中部指段2和近關(guān)節(jié)軸4繞著近關(guān)節(jié)軸4 的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度α，如圖6所示。在此過程中，第二電機(jī)71并未轉(zhuǎn)動(dòng)，由于第二減速器72的減速比很大075 1)， 呈現(xiàn)“軟自鎖”狀態(tài)(采用具有自鎖特性的減速器也可以)，第一傳動(dòng)輪91將不發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。 因此，中部指段2的正向轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)使得通過傳動(dòng)件93帶動(dòng)第二傳動(dòng)輪92繞遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸5的中心線正向轉(zhuǎn)動(dòng)，也就使得末端指段3繞遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸5的中心線正向轉(zhuǎn)動(dòng)相同角度，從而實(shí)現(xiàn)了近關(guān)節(jié)軸4與遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸5兩個(gè)關(guān)節(jié)的同時(shí)正向轉(zhuǎn)動(dòng)，此即第一抓取階段的耦合轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖6、 圖7所示。當(dāng)?shù)谝粋鲃?dòng)輪91與第二傳動(dòng)輪92的分度圓直徑相同時(shí)，兩個(gè)關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度相同，即1 1耦合轉(zhuǎn)動(dòng)。改變第一傳動(dòng)輪91與第二傳動(dòng)輪92的大小可獲得不同角度比例的耦合效果。如果耦合抓取過程中，如果末端指段3接觸物體，而中部指段2沒有接觸物體，那么抓取結(jié)束，在這種抓取情況下僅有一個(gè)耦合抓取過程，即實(shí)現(xiàn)了捏持物體的效果，如圖9、 圖10所示。如果耦合抓取過程中，中部指段2先接觸到物體，如圖7所示，則停止第一電機(jī)61， 再啟動(dòng)第二電機(jī)71，這個(gè)后續(xù)過程為一個(gè)靈巧抓取階段，如下所述第二電機(jī)71轉(zhuǎn)動(dòng)，通過第二減速器72帶動(dòng)第三齒輪87轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)第四齒輪 88、第一傳動(dòng)輪91轉(zhuǎn)動(dòng)，通過傳動(dòng)件93、第二傳動(dòng)輪92實(shí)現(xiàn)末端指段3繼續(xù)正向轉(zhuǎn)動(dòng)直到接觸物體，此時(shí)的轉(zhuǎn)角為Y，如圖10所示，這個(gè)轉(zhuǎn)角γ不受中部指段2轉(zhuǎn)角β的限制，如圖8所示，達(dá)到第二抓取階段的靈巧抓取目的。放開物體的過程為第一電機(jī)和第二電機(jī)分別反轉(zhuǎn)，與抓取物體過程相反，不再贅述。因此，本實(shí)施例既能達(dá)到傳統(tǒng)耦合手指所實(shí)現(xiàn)的單個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)多個(gè)關(guān)節(jié)同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)的耦合效果，又具有傳統(tǒng)耦合手指沒有的獨(dú)立轉(zhuǎn)動(dòng)單個(gè)關(guān)節(jié)的解耦抓取效果，抓取物體時(shí)控制容易；所有電機(jī)、減速器均藏入基座中，手指轉(zhuǎn)動(dòng)部分體積小、重量輕。
權(quán)利要求
1.一種柔性件耦合式靈巧機(jī)器人手指裝置，包括基座(1)、中部指段O)、末端指段(3)、近關(guān)節(jié)軸(4)和遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸(5)；所述的近關(guān)節(jié)軸(4)套設(shè)在基座中，所述的遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸 (5)套設(shè)在中部指段中，近關(guān)節(jié)軸與遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸平行，所述的中部指段( 套固在近關(guān)節(jié)軸(4)上，所述的末端指(3)段套固在遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸(5)上；其特征在于該柔性件耦合式靈巧機(jī)器人手指裝置還包括第一電機(jī)(61)、第一減速器(6 、第二電機(jī)(71)、第二減速器(72)、第一傳動(dòng)輪(91)、第二傳動(dòng)輪(9 和傳動(dòng)件(9 ；所述的第一電機(jī)和第一減速器均與基座固接，第一電機(jī)的輸出軸與第一減速器的輸入軸相連，第一減速器的輸出軸與近關(guān)節(jié)軸相連； 所述的第二電機(jī)(71)和第二減速器(7 均與基座固接，第二電機(jī)的輸出軸與第二減速器的輸入軸相連，第二減速器的輸出軸與第一傳動(dòng)輪相連；所述的第一傳動(dòng)輪(91)套接在近關(guān)節(jié)軸⑷上，所述的第二傳動(dòng)輪(92)套固在遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸(5)上并與末端指段(3)固接；所述的傳動(dòng)件(9 連接第一傳動(dòng)輪(91)與第二傳動(dòng)輪(92)，所述的傳動(dòng)件(9 纏繞在第一傳動(dòng)輪(91)和第二傳動(dòng)輪(9 上并形成“8”字形，所述的傳動(dòng)件、第一傳動(dòng)輪和第二傳動(dòng)輪三者能夠配合形成傳動(dòng)關(guān)系。
2.如權(quán)利要求1所述的柔性件耦合式靈巧機(jī)器人手指裝置，其特征在于所述傳動(dòng)件包括第一傳動(dòng)件(931)和第二傳動(dòng)件(932)；所述的第一傳動(dòng)件纏繞在第一傳動(dòng)輪和第二傳動(dòng)輪上并形成“Z”字形，第一傳動(dòng)件的兩端分別與第一傳動(dòng)輪和第二傳動(dòng)輪固接；所述的第二傳動(dòng)件纏繞在第一傳動(dòng)輪和第二傳動(dòng)輪上并形成“S”字形，第二傳動(dòng)件的兩端分別與第一傳動(dòng)輪和第二傳動(dòng)輪固接，第一傳動(dòng)件和第二傳動(dòng)件交叉成“8”字形；所述的第一傳動(dòng)件、第二傳動(dòng)件、第一傳動(dòng)輪和第二傳動(dòng)輪四者能夠配合形成傳動(dòng)關(guān)系。
3.如權(quán)利要求1所述的柔性件耦合式靈巧機(jī)器人手指裝置，其特征在于所述的傳動(dòng)件采用傳動(dòng)帶或腱繩，所述的第一傳動(dòng)輪采用帶輪或繩輪，所述的第二傳動(dòng)輪采用帶輪或繩輪，所述的傳動(dòng)件、第一傳動(dòng)輪和第二傳動(dòng)輪三者能夠配合形成傳動(dòng)關(guān)系。
4.如權(quán)利要求2所述的柔性件耦合式靈巧機(jī)器人手指裝置，其特征在于所述的第一傳動(dòng)件采用傳動(dòng)帶、腱繩或鏈條，所述的第二傳動(dòng)件采用傳動(dòng)帶、腱繩或鏈條，所述的第一傳動(dòng)輪采用帶輪、繩輪或鏈輪，所述的第二傳動(dòng)輪采用帶輪、繩輪或鏈輪，所述的第一傳動(dòng)件、第二傳動(dòng)件、第一傳動(dòng)輪和第二傳動(dòng)輪四者能夠配合形成傳動(dòng)關(guān)系。
5.如權(quán)利要求1所述的柔性件耦合式靈巧機(jī)器人手指裝置，其特征在于第一減速器的輸出軸通過第一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與近關(guān)節(jié)軸相連。
6.如權(quán)利要求1所述的柔性件耦合式靈巧機(jī)器人手指裝置，其特征在于第二減速器的輸出軸通過第二傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與第一傳動(dòng)輪相連。
7.如權(quán)利要求5所述的柔性件耦合式靈巧機(jī)器人手指裝置，其特征在于所述的第一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括第一齒輪(8 和第二齒輪(86)；所述的第一齒輪套固在第一減速器的輸出軸上，第二齒輪套固在近關(guān)節(jié)軸上，第一齒輪與第二齒輪嚙合。
8.如權(quán)利要求6所述的柔性件耦合式靈巧機(jī)器人手指裝置，其特征在于所述的第二傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括第三齒輪(87)和第四齒輪(88)；所述的第三齒輪套固在第二減速器的輸出軸上，所述的第四齒輪套接在近關(guān)節(jié)軸上，所述的第三齒輪與第四齒輪嚙合，所述的第四齒輪與第一傳動(dòng)輪固接。
9.如權(quán)利要求1所述的柔性件耦合式靈巧機(jī)器人手指裝置，其特征在于所述的第二減速器的減速比至少為100。
10.如權(quán)利要求1所述的柔性件耦合式靈巧機(jī)器人手指裝置，其特征在于所述的第二減速器采用具有自鎖特性的減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。
全文摘要
柔性件耦合式靈巧機(jī)器人手指裝置，屬于擬人機(jī)器人手技術(shù)領(lǐng)域，包括基座、中部指段、末端指段、近關(guān)節(jié)軸、遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸、柔性件傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、兩套電機(jī)和減速器。該裝置實(shí)現(xiàn)了兩自由度的四種抓取模式1)雙關(guān)節(jié)耦合轉(zhuǎn)動(dòng)抓取模式；2)雙關(guān)節(jié)獨(dú)立轉(zhuǎn)動(dòng)抓取模式；3)雙關(guān)節(jié)先耦合轉(zhuǎn)動(dòng)，之后再獨(dú)立轉(zhuǎn)動(dòng)的抓取模式；4)雙關(guān)節(jié)先獨(dú)立轉(zhuǎn)動(dòng)，之后再耦合轉(zhuǎn)動(dòng)的抓取模式。該裝置既能達(dá)到傳統(tǒng)耦合手指所實(shí)現(xiàn)的單個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)多個(gè)關(guān)節(jié)同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)的耦合效果，又具有傳統(tǒng)耦合手指沒有的獨(dú)立轉(zhuǎn)動(dòng)單個(gè)關(guān)節(jié)的解耦抓取效果，抓取物體時(shí)控制容易；所有電機(jī)、減速器均藏入基座中，手指轉(zhuǎn)動(dòng)部分體積小、重量輕。
文檔編號(hào)B25J15/08GK102514016SQ20111043971
公開日2012年6月27日 申請(qǐng)日期2011年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月23日
發(fā)明者張文增, 李國軒 申請(qǐng)人:清華大學(xué)