[发明专利]机器人拟人手级联欠驱动手指装置

说明书

技术领域

本发明属于拟人机器人技术领域，特别涉及一种机器人拟人手级联欠驱动手指装置结构设计。

背景技术

与人类似，拟人机器人的多数功能要通过手部操作来实现，因而手部结构是拟人机器人的重要组成部分，其设计是拟人机器人的关键技术之一。为了增加手部的拟人化，手部要设计较多的关节自由度，然而，为了减轻拟人机器人手部的控制难度，以及减小手部的体积、重量，需要减少驱动器数目，这两者有一定的矛盾，另外，为了更好地抓取物体，还需要手指在抓取物体时具有一定的自适应性。设计具有形状自适应的欠驱动机械手指装置能够更好的实现较多关节自由度、较少驱动器数目、抓取不同形状、尺寸的物体时的较强的自适应性这三个目标。

已有的一种自适应欠驱动机械手指装置，如中国发明专利CN 1365875A，，包括第一指段、主动板、第二指段、欠驱动关节。外力使主动板绕欠驱动关节轴转动，由多级齿轮增速机构实现第二指段大幅度转动后扣紧物体。

已有的一种自适应欠驱动机械手指装置，如中国发明专利CN 1410223A，包括第一指段、欠驱动关节和第二指段。外力驱动主动滑块在第一指段上滑动，同时固接在主动滑块上的齿条向底板运动，带动与齿条啮合的齿轮绕关节轴转动，实现第二指段转动并扣紧物体。

这些装置不足之处为：两种装置虽然都可采用直接串联的方式实现多个指节的欠驱动，但由于其实现原理所限，末端关节必须在第二指段受力之后才能带动第三指段，若物体形状不足以使第二指段受力，第三指段将不能实现转动，对不同形状和大小的物体的适应能力有限。同时，考虑到人手指的实际情况，末端关节通常与中部关节同步转动，二者转动角度有一定协同效果，两种装置都无法满足这种效果。

发明内容

本发明的目的是针对已有技术的不足之处，提供一种机器人拟人手级联欠驱动手指装置，该装置自身不带驱动器，外形及其实施效果与人手的手指相似，结构可靠，仅需要较低的控制系统要求。该装置可以作为机器人拟人手的一个手指，用以实现机器人拟人手较少驱动器驱动较多的手指关节自由度，并具有抓取不同形状、尺寸的物体的自适应性。

本发明的技术方案如下：

本发明所述的机器人拟人手级联欠驱动手指装置，包括第一指段、第二指段、第三指段，主动滑块，固接在主动滑块上的齿条，及设置在第一指段与主动滑块之间的压簧，其特征在于：该装置还包括套设在第一指段和第二指段中的级联欠驱动关节，所述的级联欠驱动关节包括中部关节齿轮轴、双联齿轮轴、小齿轮轴、末端关节轴、同步带下轮、同步带上轮以及同步带；所述的主动滑块镶嵌在第一指段中，能在水平方向做前后运动；所述的中部关节齿轮轴设置在第一指段和第二指段之间并与第二指段固接，中部关节齿轮轴上的齿轮与所述的齿条啮合；所述的中部关节齿轮轴、小齿轮轴分别与双联齿轮轴的小齿轮、大齿轮啮合，该三个齿轮轴均套设在所述的第一指段上；所述的同步带下轮与小齿轮轴固结，所述的同步带上轮与末端关节轴固结；所述的第三指段套接在末端关节轴上；所述的末端关节轴设置在所述的第二指段上。

本发明所述的机器人拟人手级联欠驱动手指装置，其特征在于：在所述的末端关节轴上套接一个簧件，所述的簧件的两端分别连接在末端关节轴与第三指段上，所述的簧件采用扭簧、皮筋或带弹力绳索。

本发明所述的机器人拟人手级联欠驱动手指装置，其特征在于：所述的第一指段包括第一指段骨架、第一指段左轴承板、第一指段右轴承板，三者固接在一起。

本发明所述的机器人拟人手级联欠驱动手指装置，其特征在于：所述的主动滑块包括滑块体、固接在滑块体表面上的滑块表面罩以及固接在滑块表面罩上的滑块表面板。

本发明所述的机器人拟人手级联欠驱动手指装置，其特征在于：所述的第二指段包括第二指段骨架、第二指段左轴承板、第二指段右轴承板、第二指段前侧面板和第二指段表面板；该第二指段骨架与第二指段左轴承板和第二指段右轴承板固接；该第二指段前侧面板固接在第二指段左轴承板和第二指段右轴承板的表面上；该第二指段表面板固结在第二指段前侧面板上。

本发明所述的机器人拟人手级联欠驱动手指装置，其特征在于：所述的滑块表面板采用有弹性的工业橡皮材料。

本发明所述的机器人拟人手级联欠驱动手指装置，其特征在于：所述的第二指段表面板采用有弹性的工业橡皮材料。