[实用新型]平夹耦合平动切换灵巧机器人手指装置

说明书

技术领域

本实用新型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(中国实用新型专利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。

实用新型内容

本实用新型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。

本实用新型的技术方案如下：

本实用新型所述的一种平夹耦合平动切换灵巧机器人手指装置，包括基座、中部指段、末端指段、近关节轴、远关节轴、第一齿轮、第二齿轮、第一电机、第二电机、第一传动机构和第二传动机构；所述近关节轴套设在基座中；所述中部指段套固在近关节轴上；所述远关节轴套设在中部指段中；所述末端指段套固在远关节轴上；所述近关节轴和远关节轴平行；所述第一电机与基座固接；所述第一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近关节轴相连；所述第二电机与基座固接；所述第二电机的输出轴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一齿轮相连；所述第一齿轮套接在近关节轴上；所述第二齿轮套固在远关节轴上并与末端指段固接；其特征在于：该平夹耦合平动切换灵巧机器人手指装置还包括下齿条、导轨、滑块、导向杆、第一上齿条和第二上齿条；所述下齿条的上端和导轨固接；所述第一上齿条的下端与滑块固接；所述第二上齿条的下端与滑块固接；所述滑块滑动镶嵌在导轨中；所述下齿条滑动镶嵌在中部指段中；所述下齿条与第一齿轮啮合；当所述滑块滑动到导轨的一侧时，所述第一上齿条与第二齿轮啮合；当所述滑块滑动到导轨的另一侧时，所述第二上齿条与第二齿轮啮合；所述第一上齿条和第二上齿条位于第二齿轮的两侧；所述下齿条在中部指段中的滑动方向与滑块滑动方向垂直；令下齿条与第一齿轮的啮合点为A，第一上齿条与第二齿轮的啮合点为B，第一齿轮的中心点为O，第二齿轮的中心点为M，线段OA、AB、BM和MO构成“8”字形，线段AB和OM的交点位于O和M之间；令第二上齿条与第二齿轮的啮合点为C，线段OA、AC、CM和MO构成平行四边形；所述第二传动机构采用具有自锁特性的传动机构。