[发明专利]平夹耦合平动切换灵巧机器人手指装置

说明书

平夹耦合平动切换灵巧机器人手指装置，属于机器人手技术领域，包括基座、两个电机、近关节轴、远关节轴、中部指段、末端指段、两个带轮传动机构、第一齿轮、第二齿轮、下齿条、上齿条、导向杆、导轨和滑块等。该装置实现了机器人手指平夹主动抓取模式与耦合主动抓取模式可以简单平动切换的功能。在平夹主动抓取模式中，该装置既能平动末端指段捏持物体，也能依次转动中部指段和末端指段包络不同形状、大小的物体；在耦合主动抓取模式中，该装置可以同时联动两个关节转动，并在中部指段接触物体被阻挡后自然转入弯曲末端指段的主动抓取阶段；平动切换操作方便且动作较小，齿条在运行过程中稳定；抓取范围大；该装置结构紧凑、体积小，制造和维护成本低，适用于机器人手。

技术领域

本发明属于手机器人技术领域，特别涉及一种平夹耦合平动切换灵巧机器人手指装置的结构设计。

背景技术

欠驱动机器人手是指关节自由度数目多于所使用的驱动器数目的一类机器人手。平夹耦合平动切换灵巧机器人手指的主动抓取功能能够抓取多种不同尺寸、不同形状的物体，能够在简单控制模块的情况下实现准确、稳定的抓取效果。欠驱动机器人手的机械结构简洁、成本低廉、功能强大，可以适应工业机器人、社会服务机器人或人体义肢等不同领域中，对机器人手的抓取需求。

具有两个关节自由度的欠驱动机器人手的基本抓取类别包括耦合抓取模式。耦合抓取模式是指两个关节按一定的比例或者变化的比例同时转动，具体可以分为正向耦合抓取模式和反向耦合抓取模式。正向耦合抓取模式常常简称为耦合抓取，反向耦合抓取模式中按相同比例的抓取模式应用比较广泛，常称为平行夹持耦合抓取模式，常常简称为平夹抓取。正向耦合抓取适合用末端指段去捏持小的物体，反向耦合抓取适合用末端指段平行夹持物体。

在基本类别的组合中，主要有两种复合抓取模式：一种是先耦合后主动的抓取模式，称为耦合主动抓取模式；另一种是先平行夹持后主动的抓取模式，称为平夹主动抓取模式。其中，耦合主动抓取模式能够具有更加拟人性的特点，同时末端的捏持效果也是比较容易实现。平夹主动抓取模式能够具有两个平行开合的末端指段，在工业上适合平行捏持薄片状物体或者具有两个相平行面的物体。

已有的一种齿条耦合式灵巧机器人手指装置(中国发明专利CN102514012B)，包括基座、电机、中部指段、末端指段、双联齿条和齿轮等。该装置实现了耦合主动抓取模式，第一传动机构带动中部指段绕近关节轴转动，末端指段会同时转动一个角度，达到近关节轴和远关节轴同时转动的耦合转动效果；当中部指段碰触物体后就采用第二传动机构带动末端指段独立转动，具有主动抓取不同尺寸物体的好处。其不足之处在于，该装置仅能实现耦合主动抓取模式，无法实现平夹主动抓取模式。

发明内容

本发明的目的是针对已有技术的不足之处，提供一种平夹耦合平动切换灵巧机器人手指装置。该装置可以实现耦合主动抓取模式，在简单的平动切换后，又可以实现平夹主动抓取模式；包括：1)双关节耦合转动抓取模式；2)双关节独立转动抓取模式；3)双关节先耦合转动，之后再独立转动的抓取模式；4)双关节先独立转动，之后再耦合转动的抓取模式；5)双关节平动抓取模式；6)双关节先平夹，之后再独立转动的抓取模式；7)双关节先独立转动，之后再平夹主动的抓取模式；8)双关节先平夹转动，之后再独立转动的抓取模式。

本发明的技术方案如下：