CN107745389B - 刚-柔-软体测力机器人操作手指机构 - Google Patents

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Abstract

一种刚‑柔‑软体测力机器人操作手指机构，其包括电机、丝杠、丝母块、指座、柔性欠驱动杆组、软指组；其中电机与指座一端固连，电机驱动轴与丝杠一端连接，丝杠另一端与指座转动联接，丝杠中部与丝母块螺纹联接；柔性欠驱动杆组设在指座的一侧，软指组设在指座的上端；柔性欠驱动杆组包括套、传感器、弹簧、上、下杆等；软指组包括圆柱套、软体套、钢丝线套等。本发明结构简单紧凑、驱动力大；柔性欠驱动杆组驱动软指组摆动柔性抓取，避免损伤被抓取物和操作手机构，传感器能测软指抓取力，不承受弹簧预压力；手指软体与人共融安全操作，既能牢固连接软体套与指架，又能增强软体手指接触柔韧性和弹性，提高抗磨损、耐高温和抗腐蚀能力。

Description

刚-柔-软体测力机器人操作手指机构
技术领域
本发明属于机器人领域，特别涉及一种机器人操作手指机构。
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。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。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。“大力发展手术机器人”列入国家“十三五”规划纲要重大项目。手术机器人是集医学、生物学、机械力学、机器人技术等多学科于一体的新交叉研究领域，应用前景广阔。近年来，学者们在医疗手术机器人方面开展了广泛研究。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。通常的机械爪都是金属制成的，它们在操作过程中容易损坏相对脆弱物品，甚至伤害到人类。
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、易于控制的刚-柔-软体测力机器人操作手指机构。
本发明包括电机、丝杠、丝母块、指座、柔性欠驱动杆组和软指组，其中指座为矩形体，其中部设有矩形槽，一端设有通孔，另一端设有垂直通孔的水平通孔；电机与指座一端固连，电机驱动轴穿过指座通孔与丝杠一端同轴键连接，丝杠另一端与指座转动联接，丝杠中部与丝母块螺纹联接；柔性欠驱动杆组设在指座的一侧，软指组设在指座的上端；所述柔性欠驱动杆组包括套、压力传感器、弹簧、上杆、下杆、螺纹圆环、垫片，其中套的两端分别设有同轴大螺纹开孔和小通孔，其内部设有同轴大、小孔，外部设有凸台；所述上、杆两端分别设有圆柱凸台和水平通孔，上杆圆柱凸台、压力传感器和垫圈都设在套内大孔中；螺纹圆环套在上杆上，并与套大螺纹开孔螺纹连接，下杆穿过套的小通孔，其下杆的圆柱凸台设在套内小孔中，压力传感器两端抵在上杆圆柱凸台和垫圈一侧，垫圈另一侧抵在套内小孔端的外部凸台，弹簧两端抵在套外凸台和丝母块上，下杆水平通孔与丝母块转动联接；
所述软指组包括横架、圆柱套、螺母套、螺杆、指弹簧、软体套、外锥套、圆环、内锥套、螺母、钢丝线组，其中圆柱套中部设有内孔凸台，其一端设有圆柱凸台和内孔螺纹，该圆柱凸台上设有圆周均布一组小通孔；螺母，螺母套，螺杆，内、外锥套，圆环、指弹簧均同轴设在圆柱套内；螺杆中部设有圆柱凸台，两端设有螺纹；螺杆两端分别与螺母、螺母套螺纹联接；指弹簧两端抵在螺母套和圆柱套内孔凸台上，内锥套大径端抵在上螺母，内锥套与外锥套锥面接触，外锥套一端抵在螺杆中部圆柱凸台上，圆环套在内锥套小径端的螺杆上；软体套套在圆柱套外圆柱上，钢丝线组的每根钢丝线分别穿过圆柱套凸台上的每个小通孔，线组两端围绕软体套交叉编织成线套，另一端绕过圆环，利用上螺母、螺杆和圆环楔紧固定在内锥套、外锥套锥面之间，并用指弹簧和下螺母拉紧；所述横架两端设有相互平行通孔，分别与指座和欠驱动杆组的上杆的水平通孔用销轴转动联接，横架一侧设有垂直通孔螺纹圆柱，与软指组的圆柱套一端螺纹孔垂直固连。
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、柔性欠驱动杆组驱动软指组摆动柔性抓取，避免损伤被抓取物和操作手机构。
3、柔性欠驱动杆组中的传感器能测软指抓取力，不承受弹簧预压力，有效量程大，能测量很小抓取力。
4、手指软体与人共融安全操作，既能牢固连接软体套与指架，又能增强软体手指接触柔韧性和弹性，提高抗磨损、耐高温和抗腐蚀能力。
5、本发明是一种新型柔韧机器人，它结合了柔性电子、仿生力学、生物学、智能高分子材料、人工智能、3D打印等前沿技术，可用于外科手术、灾区救援、医疗按摩以及易碎物操作。
附图说明
图1本发明的剖视示意简图。
图中：1-电机、2-丝母块、3-丝杠、4-指座、5-1-下杆、5-2-弹簧、5-3-套、5-4-垫圈、5-5-压力传感器、5-6-螺纹圆环、5-7-上杆、6-1-横架、6-2-圆柱套、6-3-螺母套、6-4-螺杆、6-5-指弹簧、6-6-软体套、6-7-外锥套、6-8-圆环、6-9-内锥套、6-10-螺母、6-11-钢丝线组。
具体实施方式
在图1所示的刚-柔-软体测力机器人操作手指机构示意图中，指座4为矩形体，其中部设有矩形槽，一端设有通孔，另一端设有垂直通孔的水平通孔；电机1与指座一端固连，电机驱动轴穿过指座通孔与丝杠3一端同轴键连接，丝杠另一端与指座转动联接，丝杠中部与丝母块2螺纹联接；柔性欠驱动杆组设在指座的一侧，软指组设在指座的上端；所述柔性欠驱动杆组中的套5-3的两端分别设有同轴大螺纹开孔和小通孔，其内部设有同轴大、小孔，外部设有凸台；上杆5-7和下杆5-1两端分别设有圆柱凸台和水平通孔，上杆圆柱凸台、压力传感器5-5和垫圈5-4都设在套内大孔中，螺纹圆,5-6套在上杆上，并与套大螺纹开孔螺纹连接，下杆穿过套的小通孔，其下杆的圆柱凸台设在套内小孔中，压力传感器两端抵在上杆圆柱凸台和垫圈一侧，垫圈另一侧抵在套内小孔端的外部凸台，弹簧5-2两端抵在套外凸台和丝母块上，下杆水平通孔与丝母块转动联接；软指组中的圆柱套6-2中部设有内孔凸台，其一端设有圆柱凸台和内孔螺纹，该圆柱凸台上设有圆周均布一组小通孔；螺母、螺母套、螺杆、内锥套、外锥套、圆环、指弹簧均同轴设在圆柱套内；螺杆6-4中部设有圆柱凸台，两端设有螺纹，螺杆的两端分别与螺母6-10、螺母套6-3螺纹联接；指弹簧6-5的两端抵在螺母套和圆柱套内孔凸台上，内锥套6-9大径端抵在螺母上，内锥套与外锥套6-7锥面接触，外锥套一端抵在螺杆中部圆柱凸台上，圆环6-8套在内锥套小径端的螺杆上；软体套6-6套在圆柱套外圆柱上，钢丝线组6-11的每根钢丝线分别穿过圆柱套凸台上的每个小通孔，钢丝线的两端围绕软体套交叉编织成线套，另一端绕过圆环，利用螺母、螺杆和圆环楔紧固定在内锥套、外锥套锥面之间，并用指弹簧和螺母套拉紧；横架6-1两端设有相互平行通孔，分别与指座和欠驱动杆组的上杆的水平通孔用销轴转动联接，横架一侧设有垂直通孔螺纹圆柱，与软指组的圆柱套一端螺纹孔垂直固连。

Claims (1)

1.一种刚-柔-软体测力机器人操作手指机构，其包括电机、丝杠、丝母块、指座、柔性欠驱动杆组和软指组，其特征在于：所述指座为矩形体，其中部设有矩形槽，一端设有通孔，另一端设有垂直通孔的水平通孔；电机与指座一端固连，电机驱动轴穿过指座通孔与丝杠一端同轴键连接，丝杠另一端与指座转动联接，丝杠中部与丝母块螺纹联接；柔性欠驱动杆组设在指座的一侧，软指组设在指座的上端；
所述柔性欠驱动杆组包括套、压力传感器、弹簧、上杆、下杆、螺纹圆环、垫片，其中套的两端分别设有同轴大螺纹开孔和小通孔，其内部设有同轴大、小孔，外部设有凸台；所述上杆两端分别设有圆柱凸台和水平通孔，上杆圆柱凸台、压力传感器和垫圈都设在套内大孔中；螺纹圆环套在上杆上，并与套大螺纹开孔螺纹连接，下杆穿过套的小通孔，其下杆的圆柱凸台设在套内小孔中，压力传感器两端抵在上杆圆柱凸台和垫圈一侧，垫圈另一侧抵在套内小孔端的外部凸台，弹簧两端抵在套外凸台和丝母块上，下杆水平通孔与丝母块转动联接；
所述软指组包括横架、圆柱套、螺母套、螺杆、指弹簧、软体套、外锥套、圆环、内锥套、螺母、钢丝线组，其中圆柱套中部设有内孔凸台，其一端设有圆柱凸台和内孔螺纹，该圆柱凸台上设有圆周均布一组小通孔；螺母，螺母套，螺杆，内、外锥套，圆环、指弹簧均同轴设在圆柱套内；螺杆中部设有圆柱凸台，两端设有螺纹；螺杆两端分别与螺母、螺母套螺纹联接；指弹簧两端抵在螺母套和圆柱套内孔凸台上，内锥套大径端抵在螺母，内锥套与外锥套锥面接触，外锥套一端抵在螺杆中部圆柱凸台上，圆环套在内锥套小径端的螺杆上；软体套套在圆柱套外圆柱上，钢丝线组的每根钢丝线分别穿过圆柱套凸台上的每个小通孔，线组两端围绕软体套交叉编织成线套，另一端绕过圆环，利用螺母、螺杆和圆环楔紧固定在内锥套、外锥套锥面之间，并用指弹簧和螺母拉紧；所述横架两端设有相互平行通孔，分别与指座和柔性 欠驱动杆组的上杆的水平通孔用销轴转动联接，横架一侧设有垂直通孔螺纹圆柱，与软指组的圆柱套一端螺纹孔垂直固连。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108994863B (zh) * 2018-08-08 2020-06-09 燕山大学 一种机器人手指机构
CN109551507B (zh) * 2019-01-15 2020-12-29 中国海洋大学 一种基于机器学习的软体机械手
CN109877861B (zh) * 2019-03-20 2021-05-18 燕山大学 一种机器人手指机构
CN114224686B (zh) * 2022-01-05 2023-02-14 燕山大学 一种柔性驱动的可穿戴手部康复机器人

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101678553A (zh) * 2008-01-28 2010-03-24 松下电器产业株式会社 柔软致动器以及使用了该柔软致动器的关节驱动单元
WO2012030721A1 (en) * 2010-09-02 2012-03-08 Hollister Incorporated Soft, flexible connector
CN103395065A (zh) * 2013-08-07 2013-11-20 长春工业大学 基于双参数奇异摄动的液压刚柔机械臂控制方法
CN104029208A (zh) * 2013-03-08 2014-09-10 河北农业大学 刚柔混联欠驱动草莓采摘机械手末端执行器装置
CN105881571A (zh) * 2016-05-27 2016-08-24 燕山大学 柔性耦合单驱动拟人手指
CN106346464A (zh) * 2016-11-10 2017-01-25 燕山大学 刚柔混联的横向缩放式柔性机械臂
CN205928703U (zh) * 2016-04-26 2017-02-08 江南大学 刚柔耦合可转位手指的欠驱动机械手
CN106826879A (zh) * 2017-02-14 2017-06-13 清华大学 一种刚性柔性可切换的机械手

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101678553A (zh) * 2008-01-28 2010-03-24 松下电器产业株式会社 柔软致动器以及使用了该柔软致动器的关节驱动单元
WO2012030721A1 (en) * 2010-09-02 2012-03-08 Hollister Incorporated Soft, flexible connector
CN104029208A (zh) * 2013-03-08 2014-09-10 河北农业大学 刚柔混联欠驱动草莓采摘机械手末端执行器装置
CN103395065A (zh) * 2013-08-07 2013-11-20 长春工业大学 基于双参数奇异摄动的液压刚柔机械臂控制方法
CN205928703U (zh) * 2016-04-26 2017-02-08 江南大学 刚柔耦合可转位手指的欠驱动机械手
CN105881571A (zh) * 2016-05-27 2016-08-24 燕山大学 柔性耦合单驱动拟人手指
CN106346464A (zh) * 2016-11-10 2017-01-25 燕山大学 刚柔混联的横向缩放式柔性机械臂
CN106826879A (zh) * 2017-02-14 2017-06-13 清华大学 一种刚性柔性可切换的机械手

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