[发明专利]齿条滑槽末端精确直线平夹自适应机器人手指装置

说明书

技术领域

本发明属于机器人手技术领域，特别涉及一种齿条滑槽末端精确直线平夹自适应机器人手指装置的结构设计。

背景技术

欠驱动机器人手通过少数电机驱动多个自由度关节，以达成对物体的抓取，较少的电机数量节省了机器人手的手掌空间，藏入手掌的电机可以选择更大的功率和体积，出力大，同时欠驱动机械手无需实时电子传感，简化了机器人手的控制系统，可以实现对物体的稳定抓取，控制简单方便，成本低。

已有的一种欠驱动手指装置(美国专利US8973958B2)包括五个连杆、弹簧、电机等，该装置实现了圆弧平夹与自适应抓取模式。在工作时，该装置先保持末端指段相对基座姿态不变，进行圆弧轨迹的平动，达到平夹的效果，或者实现自适应包络抓取。其不足之处在于：该装置在平夹阶段是一种圆弧平动末端指段，无法实现直线平动末端指段，在工作台上夹持不同尺寸的薄板物体时需要机械臂协同配合，以调整机器人手的位置，从而增加了控制难度，不利于高速柔性抓取。

发明内容

本发明的目的是为了克服已有技术的不足之处，提供一种齿条滑槽末端精确直线平夹自适应机器人手指装置。该装置具有两种抓取模式，既能直线轨迹平动第二指段末端实现直线平夹抓取模式，又能在第一指段抓取物体后自动弯曲远关节，达到自适应包络握持不同形状、尺寸物体的功能，实现自适应抓取模式；抓取范围大，控制简单，成本低。

本发明的技术方案如下：

本发明设计的齿条滑槽末端精确直线平夹自适应机器人手指装置，包括基座、第一指段、第二指段、近关节轴、远关节轴、电机、第一传动机构、第一传动轮、第二传动轮、第三传动轮、第四传动轮、第一柔性传动件、第二柔性传动件、限位块和弹簧；所述近关节轴的中心线与远关节轴的中心线平行；所述近关节轴活动套设在基座中；所述远关节轴活动套设在第一指段中；所述第一指段套接在近关节轴上；所述第二指段套接在远关节轴上；所述电机与基座固接；所述第一传动机构设置在基座中；所述电机的输出轴与第一传动机构的输入端相连，所述第一传动机构的输出端与第一传动轮相连；所述第一传动轮活动套接近关节轴上，所述第二传动轮套接在远关节轴上，第二传动轮与第二指段固接；所述第一柔性传动件采用传动带、腱绳或链条，所述第一传动轮、第二传动轮采用带轮、绳轮或链轮，所述第一柔性传动件连接第一传动轮和第二传动轮，所述第一柔性传动件、第一传动轮和第二传动轮三者之间配合形成带轮传动关系、绳轮传动关系或链轮传动关系；所述第一柔性传动件形成“O”字形；所述第三传动轮活动套接在近关节轴上；所述第四传动轮套接在远关节轴上，第四传动轮与第二指段固接；所述第二柔性传动件采用传动带、腱绳或链条，所述第三传动轮、第四传动轮采用带轮、绳轮或链轮，所述第二柔性传动件连接第三传动轮和第四传动轮，所述第二柔性传动件、第三传动轮和第四传动轮三者之间配合形成带轮传动关系、绳轮传动关系或链轮传动关系；所述第二柔性传动件形成“O”字形；第一传动轮的传动半径大于第二传动轮的传动半径；第三传动轮的传动半径与第四传动轮的传动半径相等；所述限位块与第三传动轮固接；在初始状态时所述限位块与基座相接触；所述弹簧的两端分别连接基座和限位块；其特征在于：该齿条滑槽末端精确直线平夹自适应机器人手指装置还包括拨动件、拨动轴、滑槽件、滑轮、第一齿条、第二齿条、第一齿轮、第二齿轮、齿轮轴、第二传动机构和第二指段表面罩；所述拨动件与第一指段固接，所述拨动轴套设在拨动件中，所述滑轮活动套接在拨动轴上；所述拨动轴与远关节轴平行；所述第二指段中设有固定的第一滑槽，所述滑槽件滑动嵌套在第二指段的第一滑槽中；所述滑槽件中设有固定的第二滑槽，所述滑轮滑动嵌套在滑槽件的第二滑槽中；所述第一齿条与滑槽件固接，所述第一齿轮活动套接于远关节轴，所述第一齿条与第一齿轮啮合；所述第一齿轮与第二传动机构的输入端相连，所述第二传动机构的输出端与第二齿轮相连；所述齿轮轴套设在第二指段中，所述第二齿轮活动套接在齿轮轴上，所述第二齿轮与第二齿条啮合；所述第二齿条与第二指段表面罩固接；所述第二指段表面罩滑动嵌套在第二指段上；设近关节轴的中心为A，远关节轴的中心为B，在初始状态时第二指段表面罩在第二指段上的滑动方向与线段AB平行；设齿轮轴的中心为C，拨动轴的中心为E，滑槽件在第一滑槽上的滑动方向与线段BC平行，所述滑轮在第二滑槽上的滑动方向与线段BC垂直；线段AB与线段BE共线；通过第一齿条、第一齿轮、第二传动机构、第二齿轮和第二齿条的传动，使得当滑槽件向靠近第一指段的方向滑动时第二指段表面罩向离开第二指段的方向滑动；设近关节轴到远关节轴的距离为L，拨动轴到远关节轴的距离为a，设滑槽件向靠近第一指段的方向滑动的速度为u，第二指段表面罩向离开第二指段的方向滑动的速度为v，通过第一齿条、第一齿轮、第二传动机构、第二齿轮和第二齿条的传动，使得v＝uL/a。