CN107344356A - 一种拟人腕指混联机构 - Google Patents

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Abstract

一种拟人腕指混联机构，其包括并联手腕机构和与其连接的五个结构相同的手指机构，并联手腕机构包括小臂架、三个移动副‑球副‑球副型驱动支链、中间球铰约束和手掌架，并联手腕机构驱动手掌架相对小臂架实现球铰三转动；手指机构包括指驱动装置、指座、三个连杆、指架、摆指和滑杆，五个指座与手掌架按拟人腕指连接位置固连，指驱动装置包括指电机、指丝杠、指丝母、导杆、滑套和弹簧，指丝母被驱动下移时，通过弹簧、滑块、三个连杆、指架和滑杆带动摆指柔性抓取摆动；指丝母被驱动上移时，通过滑块、三个连杆、指架和滑杆带动摆指复位摆动。本发明结构简单紧凑，驱动力大，既可实现手掌架带动五个手指相对小臂架作拟人手腕三转动，又可实现每个手指拟人三转动。

Description

一种拟人腕指混联机构
技术领域
本发明涉及机器人领域，特别涉及一种拟人腕指混联机构。
背景技术
机器人的手部是指安装于机器人手臂末端，直接作用于工作对象的装置。工业机器人所要完成的各种操作，最终都必须通过手部来得以实现；同时手部的结构、重量、尺寸对于机器人整体的运动学和动力学性能，又有着直接的、显著的影响。手指设计是机器人手部设计中一个重要的环节，随着机器人技术的发展，出现了多种形式的机器人手指。手指一般常采用刚性的，抓取面按物体外形包络线形成凹陷或v形槽。多数的机械手部只有两个手指，有时也使用像三爪卡盘式的三指结构，另外还有利用连杆机构使手指形状随手指开闭动作发生一定变化的手部。目前在手指机构方面，手指通常多绳牵引驱动机构，这类机构控制复杂，运动精度较低，手指抓取力较低。为了提高手指运动精度和抓取力，人们力求用刚性机构取代多绳牵引驱动机构。公开号为CN102922532B的专利公开了连杆式协同驱动机器人手指装置、公开号为CN103358315B的专利公开了全转动关节连杆式欠驱动机器人手指机构、公开号为CN102935642B的专利公开了连杆键槽式耦合欠驱动双关节机器人手指装置、公开号为CN102717394B的专利公开了锥齿轮耦合式灵巧机器人手指装置、公开号为CN102717393B的专利公开了连杆耦合式灵巧机器人手指装置，上述手指装置主要是模拟人的5个手指运动特性构造成的，结构相对复杂，驱动数较多，驱动力较小，控制难度大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种结构简单紧凑、驱动力大、控制简单、拆装容易的拟人腕指混联机构。
本发明包括并联手腕机构和与其连接的五个结构相同的手指机构。所述并联手腕机构包括小臂架、三个结构相同的PSS型(移动副-球副-球副型)驱动支链、中间球铰和手掌架，PSS型驱动支链包括电机、丝杠、丝母套和直杆，手掌架与小臂架上端中点球副联接，三个PSS型驱动支链在手掌架与小臂架上端呈圆周布置，小臂架呈圆柱形，其上设有三个平行轴线的圆周均布通孔；丝杠下端与小臂架下端通孔转动联接，电机与小臂架下端轴向固连，电机轴与丝杠同轴键连接，丝杠与丝母套开口端螺纹联接，丝母套外圆柱与小臂架上端通孔滑动键配合，丝母套闭口端与直杆的一端球副联接，直杆的另一端与手掌架球副联接，并联手腕机构驱动手掌架相对小臂架实现球铰三转；
所述手指机构包括指驱动装置、指座、连杆I、连杆II、连杆III、指架、滑杆、摆指，五个指座与手掌架按拟人腕指连接位置固连，所述指驱动装置包括指电机、滑套，指丝母、指丝杠、导杆和弹簧，所述指座呈圆柱形，其上端设有垂直圆柱且相互平行的左通孔和中通孔，中部设有圆柱孔腔，指座的一侧设有轴向开槽，指座轴向设有中心通孔和三个圆周均布通孔；所述滑套呈圆柱形，轴向设有中心通孔和三个圆周均布通孔，中部设有圆柱孔腔；所述指丝母轴向设有中心螺纹通孔和三个圆周均布通孔；滑套位于指座圆柱腔内，指丝母位于滑套内，弹簧两端分别抵在指丝母下端面和滑套内孔腔下面；三个导杆滑动穿过滑套和指丝母的三个圆周均布通孔，其两端与指座固连，指电机与指座下端轴向固连，指电机驱动轴穿过指座下端中心通孔与指丝杠下端同轴键连接，指丝杠上端与指座上端中心通孔转动联接，指丝杠中部与指丝母螺纹联接；所述指架是矩形板，其上设有垂直矩形板的左下通孔、右下通孔、右上通孔和平行长边的中心通孔；所述滑杆呈圆柱形，其两端设有正交轴线且相互平行的通孔；所述连杆I、II、III都是长圆形板，其两端均设有垂直长圆板的通孔；所述摆指是三角板，靠近其短边设有垂直三角板的左通孔和右通孔；连杆I两端通孔分别与指座左上通孔和指架左下通孔由销轴转动联接，连杆II两端通孔分别与滑块上端通孔和指架右下通孔由销轴转动联接，连杆III两端分别与指架右上通孔和摆指右通孔由销轴转动联接，滑杆中部与指架的中心通孔滑动联接，滑杆两端通孔分别与指座上中通孔和摆指左通孔由销轴转动联接。指丝母被驱动下移时，通过弹簧、滑块、三个连杆、指架和滑杆带动摆指柔性抓取摆动。指丝母被驱动上移时，通过滑块、三个连杆、指架和滑杆带动摆指复位摆动。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
1、结构简单紧凑，驱动力大。
2、既可实现手掌带动五个手指相对小臂架作拟人手腕三转动，又可实现每个手指拟人三转动。
3、每个手指机构只用一个电机驱动，控制简单，易实现。
4、整个手指机构与手腕拆装容易。
附图说明
图1本发明的剖视示意简图。
图2本发明的手指机构剖视图。
图中：1-电机、2-小臂架、3-丝杠、4-丝母套、5-直杆、6-球铰、7-手掌架、8-手指机构、8-1-指电机、8-2-指座、8-3-滑套、8-4-指丝母、8-5-指丝杠、8-6-弹簧、8-7-导杆、8-8-连杆I、8-9-连杆II、8-10-连杆III、8-11-指架、8-12-滑杆、8-13-摆指。
具体实施方式
在图1所示的拟人腕指混联机构示意图中，并联手腕机构与五个结构相同的手指机构8连接，所述并联手腕机构的手掌架7与小臂架2上端中点球副联接，三个结构相同的PSS型驱动支链在手掌架与小臂架上端呈圆周布置，小臂架呈圆柱形，其上设有三个平行轴线的圆周均布通孔；丝杠3下端与小臂架下端通孔转动联接，电机1与小臂架下端轴向固连，电机轴与丝杠同轴键连接，丝杠与丝母套4开口端螺纹联接，丝母套外圆柱与小臂架上端通孔滑动键配合，丝母套闭口端与直杆5一端球副联接，直杆另一端与手掌架副联接，并联手腕机构驱动手掌架相对小臂架实现球铰三转。
如图2所示，五个指座8-11与手掌架按拟人腕指连接位置固连；所述指座呈圆柱形，其上端设有垂直圆柱且相互平行的左通孔和中通孔，中部设有圆柱孔腔，圆柱一侧设有轴向开槽，圆柱轴向设有中心通孔和三个圆周均布通孔；滑套8-3呈圆柱形，轴向设有中心通孔和三个圆周均布通孔，中部设有圆柱孔腔；指丝母8-4轴向设有中心螺纹通孔和三个圆周均布通孔；滑套位于指座圆柱腔内，指丝母位于滑套内，弹簧8-6两端抵在指丝母下端面和滑套内孔腔下面；三个导杆8-7滑动穿过滑套和指丝母的三个圆周均布通孔与指座固连，指电机8-1与指座下端轴向固连，指电机驱动轴穿过指座下端中心通孔与指丝杠8-5下端同轴键连接，指丝杠上端与指座上端中心通孔转动联接，指丝杠中部与指丝母螺纹联接；指架8-11是矩形板，其上设有垂直矩形板的左下通孔、右下通孔、右上通孔和平行长边的中心通孔；滑杆8-12呈圆柱形，其两端设有正交轴线且相互平行的通孔；连杆I、II、III都是长圆形板，其两端均设有垂直长圆板的通孔；所述摆指8-13是三角板，靠近其短边设有垂直三角板的左通孔和右通孔；连杆I8-8两端通孔分别与指座左上通孔和指架左下通孔由销轴转动联接，连杆II 8-9两端通孔分别与滑块上端通孔和指架右下通孔由销轴转动联接，连杆III8-10两端分别与指架右上通孔和摆指右通孔由销轴转动联接，滑杆中部与指架的中心通孔滑动联接，滑杆两端通孔分别与指座上中通孔和摆指左通孔由销轴转动联接。指丝母被驱动下移时，通过弹簧、滑块、三个连杆、指架和滑杆带动摆指柔性抓取摆动。指丝母被驱动上移时，通过滑块、三个连杆、指架和滑杆带动摆指复位摆动。本发明结构简单紧凑，驱动力大，既可实现手掌架带动五个手指相对小臂架作拟人手腕三转动，又可实现每个手指拟人三转动。

Claims (1)

1.一种拟人腕指混联机构，包括并联手腕机构和与其连接的五个结构相同的手指机构，其特征在于：所述并联手腕机构包括小臂架、三个结构相同的PSS型即移动副-球副-球副型驱动支链、中间球铰和手掌架，PSS型驱动支链包括电机、丝杠、丝母套和直杆，手掌架与小臂架上端中点球副联接，三个PSS型驱动支链在手掌架与小臂架上端呈圆周布置，小臂架呈圆柱形，其上设有三个平行轴线的圆周均布通孔；丝杠下端与小臂架下端通孔转动联接，电机与小臂架下端轴向固连，电机轴与丝杠同轴键连接，丝杠与丝母套开口端螺纹联接，丝母套外圆柱与小臂架上端通孔滑动键配合，丝母套闭口端与直杆的一端球副联接，直杆的另一端与手掌架球副联接，并联手腕机构驱动手掌架相对小臂架实现球铰三转；
所述手指机构包括指驱动装置、指座、连杆I、连杆II、连杆III、指架、滑杆、摆指，五个指座与手掌架按拟人腕指连接位置固连，所述指驱动装置包括指电机、滑套，指丝母、指丝杠、导杆和弹簧，所述指座呈圆柱形，其上端设有垂直圆柱且相互平行的左通孔和中通孔，中部设有圆柱孔腔，指座的一侧设有轴向开槽，指座轴向设有中心通孔和三个圆周均布通孔；所述滑套呈圆柱形，轴向设有中心通孔和三个圆周均布通孔，中部设有圆柱孔腔；所述指丝母轴向设有中心螺纹通孔和三个圆周均布通孔；滑套位于指座圆柱腔内，指丝母位于滑套内，弹簧两端分别抵在指丝母下端面和滑套内孔腔下面；三个导杆滑动穿过滑套和指丝母的三个圆周均布通孔，其两端与指座固连，指电机与指座下端轴向固连，指电机驱动轴穿过指座下端中心通孔与指丝杠下端同轴键连接，指丝杠上端与指座上端中心通孔转动联接，指丝杠中部与指丝母螺纹联接；所述指架是矩形板，其上设有垂直矩形板的左下通孔、右下通孔、右上通孔和平行长边的中心通孔；所述滑杆呈圆柱形，其两端设有正交轴线且相互平行的通孔；所述连杆I、II、III都是长圆形板，其两端均设有垂直长圆板的通孔；所述摆指是三角板，靠近其短边设有垂直三角板的左通孔和右通孔；连杆I两端通孔分别与指座左上通孔和指架左下通孔由销轴转动联接，连杆II两端通孔分别与滑块上端通孔和指架右下通孔由销轴转动联接，连杆III两端分别与指架右上通孔和摆指右通孔由销轴转动联接，滑杆中部与指架的中心通孔滑动联接，滑杆两端通孔分别与指座上中通孔和摆指左通孔由销轴转动联接。
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