CN100513099C - 机器人灵巧手手指关节钢丝耦合传动机构 - Google Patents

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Abstract

机器人灵巧手手指关节钢丝耦合传动机构，它涉及一种机器人手指的传动机构。本发明有效解决了现有的耦合传动机构存在结构复杂、预紧不方便、可靠性差、手指弯曲时的运动协调性差的问题。所述的第一钢丝件(38)和第二钢丝件(48)分别缠绕在第一关节钢丝轮(37)和第二关节钢丝轮(39)上并交叉成“8”字形，钢丝卡板(40)插在第一凹槽(39-2)内，第一钢球1-1安装在第一预紧装置(71)内，第二钢球(1-2)安装在钢丝卡板(40)内，第三钢球(1-3)安装在第二预紧装置(72)内，第四钢球(1-4)装在壁孔(61-3)内。本发明实现了手指上的两个关节的同向1∶1角度的耦合运动，具有结构简单、预紧方便、可靠性好、手指弯曲时的运动协调性好等优点。

Description

机器人灵巧手手指关节钢丝耦合传动机构
技术领域
本发明涉及一种机器人手指的传动机构。
背景技术
机器人灵巧手技术作为机器人技术的一个重要分支，经过几十年的发展，取得了很好的成绩，也相继诞生了一些有代表性的灵巧手，比如Stanford/JPL手、Utan/M.I.T手、DLR手、NASA手等等。一些进步主要体现在机械结构、驱动、传感、集成度以及控制等方面。目前已研制成功的灵巧手大多采用类似人手的自由度布置：四个关节、三个自由度。手指根部有两个关节(合称为基关节)、两个自由度，实现手指的弯曲和侧摆运动；手指部分有两个关节、一个自由度，手指部分两个关节通过机构耦合运动。但现有的机器人灵巧手手指关节的耦合传动机构存在结构复杂、预紧不方便、可靠性差、手指弯曲时的运动协调性差等问题。
发明内容
本发明为了解决现有的耦合传动机构存在结构复杂、预紧不方便、可靠性差、手指弯曲时的运动协调性差的问题，进而提供了一种机器人灵巧手手指关节钢丝耦合传动机构。
本发明的技术方案是：机器人灵巧手手指关节钢丝耦合传动机构由第一关节钢丝轮、第二关节钢丝轮、第一钢丝件、第二钢丝件，第一预紧装置、第二预紧装置、钢丝卡板组成，所述的第一钢丝件和第二钢丝件分别缠绕在第一关节钢丝轮和第二关节钢丝轮上并交叉成“8”字形，所述的第一钢丝件由第一钢球、第二钢球和第一钢丝组成，第一钢球和第二钢球分别固定在第一钢丝的两端上，所述的第二钢丝件由第三钢球、第四钢球和第二钢丝组成，第三钢球和第四钢球分别固定在第二钢丝的两端上，钢丝卡板的端部插在第二关节钢丝轮上设有的第一凹槽内，第一钢球安装在第一预紧装置内，第二钢球安装在钢丝卡板内，第三钢球安装在第二预紧装置内，第四钢球装在第一指节侧壁的壁孔内。
本发明具有以下有益效果：本发明的钢丝耦合传动机构应用在灵巧手手指的两个耦合关节(中间关节和末端关节)上，实现了手指上的两个关节的同向1：1角度的耦合运动，而且还具有结构简单、预紧方便、可靠性好、手指弯曲时的运动协调性好的优点，在机器人灵巧手手指中应用本发明将大大提高机器人灵巧手运动精度、抓握准确性。本发明还具有结构紧凑、运动平稳、噪音小、成本较低的优点。
附图说明
图1是本发明的主视图，图2是图1的左视图，图3是本发明应用在手指关节上的主剖视图，图4是钢丝件的结构示意图，图5是本发明中的第二关节钢丝轮39的主视图，图6是图5的右视图，图7是图仰视图，图8是本发明的钢丝卡板40的立体图，图9是本发明的钢丝预紧块27的主视图，图10是图9的左视图，图11是俯视图，图12是本发明应用在手指关节上的立体图，图13是应用本发明的手指外形立体图。
具体实施方式
具体实施方式一：如图1、图5、图8所示，本实施方式的机器人灵巧手手指关节钢丝耦合传动机构由第一关节钢丝轮37、第二关节钢丝轮39、第一钢丝件38、第二钢丝件48，第一预紧装置71、第二预紧装置72、钢丝卡板40组成，所述的第一钢丝件38和第二钢丝件48分别缠绕在第一关节钢丝轮37和第二关节钢丝轮39上并交叉成“8”字形，所述的第一钢丝件38由第一钢球1-1、第二钢球1-2和第一钢丝2-1组成，第一钢球1-1和第二钢球1-2分别固定在第一钢丝2-1的两端上，所述的第二钢丝件48由第三钢球1-3、第四钢球1-4和第二钢丝2-2组成，第三钢球1-3和第四钢球1-4分别固定在第二钢丝2-2的两端上，钢丝卡板40的端部40-1插在第二关节钢丝轮39上设有的第一凹槽39-2内，第一钢球1-1安装在第一预紧装置71内，第二钢球1-2安装在钢丝卡板40内，第三钢球1-3安装在第二预紧装置72内，第四钢球1-4装在第一指节61侧壁的壁孔61-3内。
将本实施方式所述的机器人灵巧手手指关节钢丝耦合传动机构安装在机器人灵巧手手指内时，钢丝耦合传动机构中的第一关节钢丝轮37与第一指节61的内壁连接，并与手指中间关节64同轴；钢丝耦合传动机构中的第二关节钢丝轮39装在末端指节63内并与指尖一维力矩传感器28连接，并与手指末端关节65同轴。
具体实施方式二：如图1所示，本实施方式所述的第一关节钢丝轮37和第二关节钢丝轮39直径相同。采用这样的结构，实现了1：1角度的耦合运动。其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：如图3、图6、图12所示，本实施方式所述的第一关节钢丝轮37上设有第一沟槽3、第二沟槽3-1，所述的第二关节钢丝轮39上设有第三沟槽4、第四沟槽4-1，所述的第一钢丝件38的两端分别缠绕在第一沟槽3、第三沟槽4上，第二钢丝件48的两端分别缠绕在第二沟槽3-1、第四沟槽4-1上。采用这样的结构，动行稳定。其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式四：如图4所示，本实施方式所述的第一钢丝2-1和第二钢丝2-2的外面表上均设有一层保护层6。采用这样的结构，防止钢丝2被磨损，延长机构的使用寿命。其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式五：如图1、图2所示，本实施方式所述的第一预紧装置71由钢丝预紧压板36和第一钢丝预紧螺钉49组成，所述的钢丝预紧压板36上设有第一球孔36-1和第一螺纹孔36-2，所述的钢丝预紧压板36通过螺纹孔36-2内的第一钢丝预紧螺钉49与第一关节钢丝轮37连接。采用这样的结构，使预紧装置结构简单，预紧方便可靠。其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式六：本实施方式所述的第一关节钢丝轮37、钢丝预紧压板36和第一钢丝预紧螺钉49均由钢材料制成。提高了预紧机构的强度和耐磨性。其它组成和连接关系与具体实施方式五相同。
具体实施方式七：如图1、图5、图6、图7、图9、图10、图11所示，本实施方式所述的第二预紧装置72由钢丝预紧块27和第二钢丝预紧螺钉41组成，所述的钢丝预紧块27上设有第二球孔27-3、第二螺纹孔27-1组成，钢丝预紧块27的下端27-2插在第二关节钢丝轮39上设有的凹槽39-5内，钢丝预紧块27通过第二螺纹孔27-1内的第二钢丝预紧螺钉41与第二关节钢丝轮39连接。采用这样的结构，使预紧装置结构简单，预紧方便可靠。其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式八：本实施方式所述的第二关节钢丝轮39、钢丝卡板40和第二钢丝预紧螺钉41均由钢材料制成。提高了预紧机构的强度和耐磨性。其它组成和连接关系与具体实施方式七相同。
工作原理：本发明的钢丝耦合传动机构应用于手指部分有两个关节、一个自由度的灵巧手手指的两个耦合关节(中间关节和末端关节)上。该灵巧手手指由第一指节61、中间指节62和末端指节63等三个指节组成，两个转动关节分别为中间关节64和末端关节65，采用钢丝及其固定、预紧等机构实现两个关节1：1的耦合运动。通过带传动将装在第一个指节61内电机66输出的动力传递给中间指节62，中间指节62绕中间关节64转动。“8”字形状的钢丝机构一端与第一指节61固定，另一端与末端指节63固定。当中间指节62带动与其相连的末端关节63绕中间关节64转动时，钢丝机构将使末端关节63绕末端关节65作同步转动，末端关节65的转动角度与中间关节64的转动角度完全相同，从而实现了两个关节的耦合运动(参见图1～13)。

Claims (8)

1、一种机器人灵巧手手指关节钢丝耦合传动机构，其特征在于它由第一关节钢丝轮(37)、第二关节钢丝轮(39)、第一钢丝件(38)、第二钢丝件(48)，第一预紧装置(71)、第二预紧装置(72)、钢丝卡板(40)组成，所述的第一钢丝件(38)和第二钢丝件(48)分别缠绕在第一关节钢丝轮(37)和第二关节钢丝轮(39)上并交叉成“8”字形，所述的第一钢丝件(38)由第一钢球(1-1)、第二钢球(1-2)和第一钢丝(2-1)组成，第一钢球(1-1)和第二钢球(1-2)分别固定在第一钢丝(2-1)的两端上，所述的第二钢丝件(48)由第三钢球(1-3)、第四钢球(1-4)和第二钢丝(2-2)组成，第三钢球(1-3)和第四钢球(1-4)分别固定在第二钢丝(2-2)的两端上，钢丝卡板(40)的端部(40-1)插在第二关节钢丝轮(39)上设有的第一凹槽(39-2)内，第一钢球(1-1)安装在第一预紧装置(71)内，第二钢球(1-2)安装在钢丝卡板(40)内，第三钢球(1-3)安装在第二预紧装置(72)内，第四钢球(1-4)装在第一指节(61)侧壁的壁孔(61-3)内。
2、根据权利要求1所述的机器人灵巧手手指关节钢丝耦合传动机构，其特征在于所述的第一关节钢丝轮(37)和第二关节钢丝轮(39)直径相同。
3、根据权利要求1所述的机器人灵巧手手指关节钢丝耦合传动机构，其特征在于所述的第一关节钢丝轮(37)上设有第一沟槽(3)、第二沟槽(3-1)，所述的第二关节钢丝轮(39)上设有第三沟槽(4)、第四沟槽(4-1)，所述的第一钢丝件(38)的两端分别缠绕在第一沟槽(3)、第三沟槽(4)上，第二钢丝件(48)的两端分别缠绕在第二沟槽(3-1)、第四沟槽(4-1)上。
4、根据权利要求1所述的机器人灵巧手手指关节钢丝耦合传动机构，其特征在于所述的第一钢丝(2-1)和第二钢丝(2-2)的外面表上均设有一层保护层(6)。
5、根据权利要求1所述的机器人灵巧手手指关节钢丝耦合传动机构，其特征在于所述的第一预紧装置(71)由钢丝预紧压板(36)和第一钢丝预紧螺钉(49)组成，所述的钢丝预紧压板(36)上设有第一球孔(36-1)和第一螺纹孔(36-2)，所述的钢丝预紧压板(36)通过螺纹孔(36-2)内的第一钢丝预紧螺钉(49)与第一关节钢丝轮(37)连接。
6、根据权利要求5所述的机器人灵巧手手指关节钢丝耦合传动机构，其特征在于所述的第一关节钢丝轮(37)、钢丝预紧压板(36)和第一钢丝预紧螺钉(49)均由钢材料制成。
7、根据权利要求1所述的机器人灵巧手手指关节钢丝耦合传动机构，其特征在于所述的第二预紧装置(72)由钢丝预紧块(27)和第二钢丝预紧螺钉(41)组成，所述的钢丝预紧块(27)上设有第二球孔(27-3)、第二螺纹孔(27-1)组成，钢丝预紧块(27)的下端(27-2)插在第二关节钢丝轮(39)上设有的凹槽(39-5)内，钢丝预紧块(27)通过第二螺纹孔(27-1)内的第二钢丝预紧螺钉(41)与第二关节钢丝轮(39)连接。
8、根据权利要求7所述的机器人灵巧手手指关节钢丝耦合传动机构，其特征在于所述的第二关节钢丝轮(39)、钢丝卡板(40)和第二钢丝预紧螺钉(41)均由钢材料制成。
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