柔性件齒條式并聯耦合欠驅動手指裝置制造方法及圖紙

柔性件齒條式并聯耦合欠驅動手指裝置，屬于擬人機器人手技術領域。該裝置包括基座、近關節軸、第一指段、遠關節軸、第二指段、齒輪、齒條、柔性件和簧件。該裝置實現了耦合轉動與欠驅動轉動緊密結合的傳動效果，能耦合擬人化抓取，且具備欠驅動自適應功能。整個手指結構簡潔，制造加工成本低；將耦合傳動與欠驅動傳動有機融合起來，利用滑塊活接觸方式實現自然解耦，此解耦不消耗電機功率，能量利用率高。該裝置外形與人手指相似，可以作為機器人手的一個手指或手指的一部分，也可以用多個手指組合成為機器人手，用以達到擬人機器人手高關節自由度、高自適應性的優良效果。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于擬人機器人手
，特別涉及一種柔性件齒條式并聯耦合欠驅動 手指裝置的結構設計。
技術介紹
機器人手作為機器人不可或缺的一部分，相對于機器人的其它部分，機器人手具 有關節自由度多、體積小，非常靈巧、控制復雜等特點與難點。機器人手主要用于對物體的 抓持和空間移動以及作手勢等其它手部動作。目前現有的靈巧手雖然控制靈活，但是電機 數量多，結構非常復雜，控制難度相當大，制造和維護成本非常高，這些因素阻礙了靈巧手 型機器人手在現實生活中的廣泛推廣應用。近年來快速發展的耦合抓取型機器人手和欠驅 動抓取型機器人手雖然不具備靈巧手的高靈活度，但是電機數量少，結構簡單，控制容易， 大大降低了制造和使用成本，并且能較好抓取常見物體，成為發展和研究的熱點。已有的一種雙關節并聯欠驅動機器人手指裝置，如中國專利技術專利CN 101633171A, 包括基座、電機、近關節軸、遠關節軸和末端指段，還包括分別實現耦合和欠驅動轉動的傳 動機構以及多個簧件解耦裝置等。當手指碰觸物體前實現多關節耦合轉動的效果，當手指 碰觸物體后采用多關節欠驅動方式抓取物體。該裝置的不足之處為該裝置由于采用了兩 套傳動機構分別實現耦合和欠驅動抓取，使得整個手指結構復雜，制造加工成本高；該裝置 耦合傳動機構和欠驅動傳動機構相互影響，雖然采用了 3個簧件來解耦，但內耗了電機的 功率；該裝置的兩套傳動機構平行排列，再加上多個簧件在關節軸上安裝，致使手指過于粗 大，增加了制造、安裝和維護成本和難度。
技術實現思路
本專利技術的目的是為了克服已有技術的不足之處，提供一種柔性件齒條式并聯耦合 欠驅動手指裝置，該裝置能實現耦合轉動與欠驅動轉動相結合的效果，能耦合擬人化抓取， 且具備欠驅動自適應功能，結構緊湊，制造、維護成本低，外形與人手指相似，適用于擬人機 器人手。本專利技術采用如下技術方案本專利技術所述的一種柔性件齒條式并聯耦合欠驅動手指裝置，包括基座、近關節軸、 第一指段、遠關節軸、第二指段和電機，所述的電機設置在基座中，電機的輸出軸與近關節 軸相連；所述的近關節軸套設在所述的基座中，所述的遠關節軸套設在第一指段中，所述的 第二指段套固在遠關節軸上；其特征在于該柔性件齒條式并聯耦合欠驅動手指裝置還包 括第一齒輪、齒條、第一滑塊、第二滑塊、第四傳動輪、第一簧件和柔性件；所述的第四傳動 輪套固在遠關節軸上，第四傳動輪與第二指段固接；所述的第一指段套固在近關節軸上； 所述的第一齒輪套設在近關節軸上，第一齒輪與基座固接；所述的齒條與第一滑塊固接，齒 條與第一齒輪嚙合；所述的柔性件一端與第二指段的末端固接，另一端從第一指段上部穿 過與第一指段的中部或下部固接；所述的第一滑塊鑲嵌在第一指段的第一槽中；第二滑塊4鑲嵌在第一指段的第二槽中，且與所述的柔性件接觸，抓取物體時沿垂直于柔性件方向滑 動；所述的第一槽和第二槽平行，第一滑塊與第二滑塊活接觸；所述的第一簧件設置在第 一指段與第二指段之間并且第一簧件的兩端分別與第一指段和第二指段相連。本專利技術所述的一種柔性件齒條式并聯耦合欠驅動手指裝置，包括基座、近關節軸、 第一指段、遠關節軸、第二指段和電機，所述的電機設置在基座中，電機的輸出軸與近關節 軸相連；所述的近關節軸套設在所述的基座中，所述的遠關節軸套設在第一指段中，所述的 第二指段套固在所述的遠關節軸上；其特征在于該柔性件齒條式并聯耦合欠驅動手指裝 置還包括第一齒輪、齒條、第一滑塊、第二滑塊、第一簧件、第二簧件和柔性件；所述的第四 傳動輪套固在遠關節軸上，第四傳動輪與第二指段固接；所述的第一指段套接在近關節軸 上；所述的第二簧件的兩端分別連接第一指段和近關節軸；所述的第一齒輪套設在近關節 軸上，第一齒輪與基座固接；所述的齒條與第一滑塊固接，齒條與第一齒輪嚙合；所述的柔 性件一端與第二指段的末端固接，另一端從第一指段上部穿過與第一指段的中部或下部固 接；所述的第一滑塊鑲嵌在第一指段的第一槽中；第二滑塊鑲嵌在第一指段的第二槽中， 且與所述的柔性件接觸，抓取物體時沿垂直于柔性件方向滑動；所述的第一槽和第二槽平 行，第一滑塊與第二滑塊活接觸；所述的第一簧件設置在第一指段與第二指段之間并且第 一簧件的兩端分別與第一指段和第二指段相連。本專利技術所述的柔性件齒條式并聯耦合欠驅動手指裝置，其特征在于在所述的第 二滑塊上設有與柔性件平行的第二滑槽或通孔，所述的柔性件穿過第二滑塊上的通孔或槽 與第二滑塊相接觸。本專利技術所述的柔性件齒條式并聯耦合欠驅動手指裝置，其特征在于所述的柔性 件采用平帶、齒形帶、腱繩或鏈條；所述的第四傳動輪采用帶輪、齒輪、繩輪或鏈輪，所述的 柔性件和第四傳動輪形成傳動關系。本專利技術所述的柔性件齒條式并聯耦合欠驅動手指裝置，其特征在于所述的第一 滑塊與第二滑塊的活接觸方式采用第一滑塊與第二滑塊單面接觸，所述的第一滑塊推動第 二滑塊向手指內滑移。本專利技術所述的柔性件齒條式并聯耦合欠驅動手指裝置，其特征在于所述的第一 滑塊與第二滑塊的活接觸方式采用繩連接，所述的第一滑塊拉動第二滑塊向手指內滑移。本專利技術所述的柔性件齒條式并聯耦合欠驅動手指裝置，其特征在于所述的第一 簧件采用扭簧、拉簧或壓簧；本專利技術所述的柔性件齒條式并聯耦合欠驅動手指裝置，其特征在于還包括傳動 機構；所述的傳動機構包括減速器、第二齒輪和第三齒輪；所述的電機的輸出軸與減速器 的輸入軸相連，所述的第二齒輪套固在減速器的輸出軸上，所述的第三齒輪套固在近關節 軸上，所述的第二齒輪與第三齒輪嚙合。本專利技術所述的柔性件齒條式并聯耦合欠驅動手指裝置，其特征在于所述的第二 滑塊表面覆蓋有第二滑塊表面板。本專利技術所述的柔性件齒條式并聯耦合欠驅動手指裝置，其特征在于所述的近關 節軸與基座之間設置有軸承，所述的近關節軸與第一齒輪之間設置有軸承。本專利技術與現有技術相比，具有以下優點和突出性效果本專利技術裝置利用雙柔性件、雙滑塊和簧件綜合實現了耦合轉動與欠驅動轉動緊密結合的傳動效果，不僅能夠耦合轉動更擬人化地抓取物體，而且具備欠驅動功能，自適應抓 取不同形狀、大小的物體；該裝置結構簡潔緊湊，安裝容易，制造加工成本低；該裝置耦合 傳動機構和欠驅動傳動機構有機融合，不相互影響，利用滑塊活接觸的多種方式實現了自 然解耦，此解耦不消耗電機功率，能量利用率高；外形與人手手指相似，可以作為擬人機器 人手的一個手指或手指的一部分，也可以用多個這樣的基于柔性件的并聯耦合欠驅動手指 組合成為機器人手，用以達到擬人機器人手高關節自由度、高自適應性的優良效果。附圖說明圖1是本專利技術提供的柔性件齒條式并聯耦合欠驅動手指裝置的一種實施例的側 剖視圖。圖2是圖1所示實施例的正剖視圖(也是圖1的左側剖視圖)。圖3是本專利技術又一種實施例(第一滑塊和第二滑塊之間的活接觸采用繩連接的實 施例)的側剖視圖。圖4是本專利技術又一種實施例(具有變抓取力效果實施例)的正剖視圖。圖5是本專利技術又一種實施例(第三簧件連接第二滑塊和第一指段的實施例)的正 剖視圖。圖6是圖1所示實施例外觀的側視圖。圖7是圖1所示實施例外觀的正視圖。圖8是圖1所示實施例外觀的立體圖。圖9是圖1所示實施例的部分零件的立體圖。圖10是圖1所示實施例的三維爆炸圖。圖11、12、13、14是圖1所示實施例中實現耦合抓取過程的側面外觀示意圖。圖15本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種柔性件齒條式并聯耦合欠驅動手指裝置，包括基座（１）、近關節軸（３）、第一指段（４）、遠關節軸（５）、第二指段（６）和電機（２），所述的電機（２）設置在基座（１）中，電機（２）的輸出軸與近關節軸（３）相連；所述的近關節軸（３）套設在所述的基座（１）中，所述的遠關節軸（５）套設在第一指段（４）中，所述的第二指段（６）套固在遠關節軸（５）上；其特征在于：該柔性件齒條式并聯耦合欠驅動手指裝置還包括第一齒輪（７１）、齒條（７２）、第一滑塊（７３）、第二滑塊（７４）、第四傳動輪（７８）、第一簧件（８１）和柔性件（９６）；所述的第四傳動輪（７８）套固在遠關節軸（５）上，第四傳動輪（７８）與第二指段（６）固接；所述的第一指段（４）套固在近關節軸（３）上；所述的第一齒輪（７１）套設在近關節軸（３）上，第一齒輪（７１）與基座（１）固接；所述的齒條（７２）與第一滑塊（７３）固接，齒條（７２）與第一齒輪（７１）嚙合；所述的柔性件（９６）一端與第二指段（６）的末端固接，另一端從第一指段（４）上部穿過與第一指段（４）的中部或下部固接；所述的第一滑塊（７３）鑲嵌在第一指段（４）的第一槽中；第二滑塊（７４）鑲嵌在第一指段（４）的第二槽中，且與所述的柔性件（９６）接觸，抓取物體時沿垂直于柔性件（９６）方向滑動；所述的第一槽和第二槽平行，第一滑塊（７３）與第二滑塊（７４）活接觸；所述的第一簧件（８１）設置在第一指段（４）與第二指段（６）之間并且第一簧件（８１）的兩端分別與第一指段（４）和第二指段（６）相連。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：張文增，孫杰，
申請(專利權)人：清華大學，
類型：發明
國別省市：11[中國|北京]