CN109910038A - 触发式四连杆平夹自适应机器人手指装置 - Google Patents
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Abstract
触发式四连杆平夹自适应机器人手指装置，包括基座、电机、传动机构、两个关节轴、两个指段、两个转轴、三个过渡轴、两个连杆、四个齿轮、三个摩擦轮、三个簧件、导轨、限位块、滑块和推板。该装置实现了双关节平行夹持与自适应抓取功能：既能实现第二指段平行夹持物体，也能针对不同形状、尺寸的物体实现自适应抓取；同时利用滑块触发和摩擦轮配合，使电机动力传递到第二指段，无需复杂的传动系统。该装置结构简单，成本低，加工维修方便，抓取范围广，适用于机器人手。
Description
技术领域
本发明属于机器人手技术领域，特别涉及一种触发式四连杆平夹自适应机器人手指装置的结构设计。
背景技术
机器人手是机器人领域的重点研究方向，机器人手的结构设计和功能改进等关键技术对机器人行业的发展至关重要。现有的自适应机器人手已经有了非常广泛的应用，主要分为耦合自适应手、平夹自适应手、直线平夹自适应手、耦合平夹切换自适应手。
已有的一种四连杆平夹自适应机器人手指装置(发明专利CN105881565B)，手指部分主要包括括基座、第一指段、第二指段、近关节轴、远关节轴、驱动器、第一连杆、第二连杆、第三连杆、第一杆轴、第二杆轴、凸块拨盘、拨轮、传动机构、第一簧件、第二簧件和限位凸块。抓取物体时，依靠拨轮拨动两个凸块拨盘实现。
该装置的不足之处在于：
(1)该装置对目标物体进行自适应抓取时，若第一指段接触到物体，拨轮将驱动传动凸块运动，在与第二凸块相碰前会出现空载过程，第二指段并不会立刻包络物体，物体可能会掉落；
(2)传动凸块驱动第二凸块时，由于两凸块间接触面积小，力在传递过程中无法完全传递；
(3)该装置在振动状态下可能无法实现抓取。
发明内容
本发明的目的是为了克服平夹自适应机器人手指装置这一领域已有技术中所存在的不足，提供一种触发式四连杆平夹自适应机器人手指装置，该装置具有两个关节，可以实现平行夹持，并且自动适应抓取不同形状、大小的物体，同时利用单个电机驱动两个关节转动，达到欠驱动效果。
本发明采用如下技术方案：
一种触发式四连杆平夹自适应机器人手指装置，包括基座、电机、传动机构、近关节轴、远关节轴、第一指段和第二指段；所述电机与基座固接；所述传动机构设置在基座中；所述电机的输出轴与传动机构的输入端相连；所述近关节轴活动套设在基座中；所述第一指段活动套接在近关节轴上；所述远关节轴活动套设在第一指段中；所述第二指段活动套接在远关节轴上；所述近关节轴的中心线与远关节轴的中心线平行；该触发式四连杆平夹自适应机器人手指装置还包括第一转轴、第二转轴、第一过渡轴、第二过渡轴、第三过渡轴、第一连杆、第二连杆、第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮、第一摩擦轮、第二摩擦轮、第三摩擦轮、第一簧件、第二簧件、第三簧件、导轨、限位块、滑块和推板；所述传动机构的输出端与第一齿轮相连；所述第一转轴活动套设在基座中；所述第一过渡轴、第三过渡轴分别活动套设在第一指段中；所述第二过渡轴活动套设在滑块中；所述第一连杆的一端套接在第一转轴上、另一端套接在第二转轴上；所述第二连杆的一端套接在第二转轴上、另一端套接在远关节轴上；所述第一齿轮套接在近关节轴上；所述第二齿轮套接在第一过渡轴上；所述第三齿轮套接在第三过渡轴上；所述第四齿轮套接在远关节轴上；所述第一摩擦轮套接在第一过渡轴上；所述第二摩擦轮套接在第二过渡轴上；所述第三摩擦轮套接在第三过渡轴上；所述第一齿轮与第二齿轮啮合；所述第二齿轮与第一摩擦轮固接；在滑块被物体挤压朝第一指段内滑动行程中，所述第一摩擦轮与第二摩擦轮相接触并形成摩擦传动关系，并且所述第二摩擦轮与第三摩擦轮相接触并形成摩擦传动关系；所述第三摩擦轮与第三齿轮固接；所述第三齿轮与第四齿轮啮合；所述第四齿轮与第二指段固接；所述第一齿轮传动半径大于第四齿轮传动半径；设近关节轴、远关节轴、第二转轴、第一转轴的中心点分别为A、B、C、D，线段AB、BC、CD和DA形成平行四边形；所述第一簧件套装在近关节轴上，其两端分别连接第一齿轮、第一指段；所述第二簧件的两端分别连接第二指段、第二连杆；所述第三簧件的两端分别连接推板、第一指段；所述限位块与第二连杆固接，在初始状态时，所述第二指段与限位块相接触；所述导轨固接在第一指段上；所述滑块滑动镶嵌在导轨中；所述推板固接在滑块上并位于第二指段的外部。
本发明所述的触发式四连杆平夹自适应机器人手指装置，所述传动机构为减速传动机构。
本发明与现有技术相比，具有以下突出特点：
本发明装置利用电机、传动机构、多个齿轮、多个摩擦轮、多个簧件、导轨、限位块、滑块和推板等综合实现了双关节平行夹持与自适应抓取功能。该装置既能实现第二指段平行夹持物体，也能针对不同形状、尺寸的物体实现自适应抓取，同时利用滑块触发和摩擦轮配合，使电机动力传递到第二指段，无需复杂的传动系统，结构简单，成本低，加工维修方便，抓取范围广，适用于机器人手。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
图1是本发明提供的触发式四连杆平夹自适应机器人手指装置的一种实施例的立体图。
图2是图1所示实施例的内部立体视图(未画出部分零件)。
图3是图1所示实施例的正视图。
图4是图1所示实施例的后视图。
图5是图3的左视图。
图6是图5的A-A剖视图。
图7至图9是图1所示实施例以平行夹持(简称平夹)模式抓取物体的动作过程示意图。
图10至图13是图1所示实施例以自适应模式抓取物体的动作过程示意图。
图14是图1所示实施例触发(物体挤压推板使得摩擦轮接触配合)的工作原理。
图15是图14中的B部分的放大图。
在图1至图15中：
1-基座 2-第一指段 3-第二指段 4-第一齿轮
5-第二齿轮 6-第三齿轮 7-第四齿轮 8-第一摩擦轮
9-第二摩擦轮 10-第三摩擦轮 11-近关节轴 12-第一过渡轴
13-第二过渡轴 14-第三过渡轴 15-远关节轴 16-第一转轴
17-第二转轴 18-第一连杆 19-第二连杆 20-限位块
21-第一簧件 22-第二簧件 23-第三簧件 25-滑块
26-推板 27-物体 28-电机 29-传动机构
具体实施方式
下面结合附图及实施例进一步详细说明本发明的具体结构、工作原理及工作过程。
本发明设计的触发式四连杆平夹自适应机器人手指装置的一种实施例，如图1、图2、图3、图4、图5、图6所示，包括基座1、第一指段2、第二指段3、近关节轴11、远关节轴15、电机28和传动机构29；所述电机28与基座1固接；所述传动机构29设置在基座1中；所述电机28的输出轴与传动机构29的输入端相连；所述近关节轴11活动套设在基座1中；所述第一指段2活动套接在近关节轴11上；所述远关节轴15活动套设在第一指段2中；所述第二指段3活动套接在远关节轴15上；所述近关节轴11的中心线与远关节轴15的中心线平行。
更进一步的，本实施例中传动机构为减速传动机构。
该触发式四连杆平夹自适应机器人手指装置还包括第一齿轮4、第二齿轮5、第三齿轮6、第四齿轮7、第一摩擦轮8、第二摩擦轮9、第三摩擦轮10、第一过渡轴12、第二过渡轴13、第三过渡轴14、第一转轴16、第二转轴17、第一连杆18、第二连杆19、限位块20、第一簧件21、第二簧件22、第三簧件23、导轨、滑块25和推板26；所述传动机构29的输出端与第一齿轮4相连，驱动第一齿轮4转动；所述第一转轴16活动套设在基座1中；所述第一过渡轴12、第三过渡轴14分别活动套设在第一指段2中；所述第二过渡轴13活动套设在滑块25中；所述第一连杆18的一端套接在第一转轴16上，第一连杆18的另一端套接在第二转轴17上；所述第二连杆19的一端套接在第二转轴17上，第二连杆19的另一端套接在远关节轴15上；所述第一齿轮4套接在近关节轴11上；所述第二齿轮5套接在第一过渡轴12上；所述第三齿轮6套接在第三过渡轴14上；所述第四齿轮7套接在远关节轴15上；所述第一摩擦轮8套接在第一过渡轴12上；所述第二摩擦轮9套接在第二过渡轴13上；所述第三摩擦轮10套接在第三过渡轴14上；所述第一齿轮4与第二齿轮5啮合；所述第二齿轮5与第一摩擦轮8固接；在滑块25被物体27挤压朝第一指段2内滑动行程中，所述第一摩擦轮8与第二摩擦轮9相接触并形成摩擦传动关系，同时所述第二摩擦轮9与第三摩擦轮10相接触并形成摩擦传动关系；所述第三齿轮6与第三摩擦轮10固接；所述第三齿轮6与第四齿轮7啮合；所述第四齿轮7与第二指段3固接；所述第一齿轮4传动半径大于第四齿轮7传动半径；设近关节轴11、远关节轴15、第二转轴17、第一转轴16的中心点分别为A、B、C、D，线段AB、BC、CD和DA形成平行四边形；所述第一簧件22套装在近关节轴11上，其两端分别连接第一指段2、第一齿轮4；所述第二簧件22的两端分别连接第二指段2、第二连杆19；所述第三簧件23的两端分别连接第一指段2、推板26；所述限位块20与第二连杆19固接，在初始状态时，所述第二指段2与限位块20相接触,；所述导轨固接在第一指段2上，所述滑块25滑动镶嵌在导轨24中，在导轨的导向下滑块受挤压时会朝第一指段内部滑动使第二摩擦轮9分别与第一摩擦轮8、第三摩擦轮10接触形成摩擦传动关系；所述推板26固接在滑块25上并位于第一指段2的外部用于在自适应抓取模式下首先碰触物体27，从而挤压滑块25。本实施例的工作原理，结合附图，叙述如下：
本实施例处于初始状态时，如图1所示。
电机28转动，通过传动机构29带动第一齿轮4转动，第一齿轮4带动第二齿轮5转动，第二齿轮5带动第一摩擦轮8转动，通过第一簧件21拉动第一指段2绕近关节轴11转动；此时推板26没有接触到物体27，并不会推动滑块25挤压第二摩擦轮9，故第三齿轮6、第四齿轮7、第三摩擦轮10、第二过渡轴13处于静止状态；在限位块20、第二簧件22的作用下，第二连杆19和第二指段3相对静止，所以第二指段3相对于基座1只进行平动而不会旋转，始终保持初始状态。
a)第二指段3接触物体27的平夹抓取模式：
如果第二指段3接触物体27，则是平夹抓取模式，动作过程如图7至图9所示。
电机28继续转动，线段AB绕A旋转，线段BC仍然保持水平，故第二指段3会持续保持平动，直到接触物体，电机28停转，抓取结束。
平夹抓取模式适合以第二指段3去夹持物体27。
b)第一指段2接触物体27的自适应抓取模式：
第一阶段的平夹抓取与第二阶段的自适应抓取合称为平夹自适应抓取模式。
如果第一指段2接触物体27而被物体27阻挡而不能再转动，将自动进入自适应抓取模式，动作过程如图10至图13所示。
物体27将挤压推板26，推板26推动滑块25沿导轨朝第一指段2内运动，从而使第二摩擦轮9与第一摩擦轮8、第三摩擦轮10相接触，通过第一摩擦轮8、第二摩擦轮9、第三摩擦轮10和第三齿轮6的转动，带动第四齿轮7转动，第二指段3转动，第二簧件22被拉伸，直到第二指段3接触物体27，电机28停转，抓取结束，完成自适应抓取物体的效果。
当物体直接挤压推板，使得第二摩擦轮9与第一摩擦轮8、第三摩擦轮10相接触的情况如图14所示，其中B部分的放大图如图15所示。
针对不同形状、大小的物体，本实施例具有自适应性，能够抓取多种物体。
释放物体27的过程：电机28反转，后续过程与上述抓取物体27的过程刚好相反，不再赘述。
本发明装置利用电机、传动机构、多个齿轮、多个摩擦轮、多个簧件、导轨、限位块、滑块和推板等综合实现了双关节平行夹持与自适应抓取功能。该装置既能实现第二指段平行夹持物体，也能针对不同形状、尺寸的物体实现自适应抓取。同时利用滑块触发和摩擦轮配合，使电机动力传递到第二指段，无需复杂的传动系统，结构简单，成本低，加工维修方便，抓取范围广，适用于机器人手。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的设计和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (2)
1.一种触发式四连杆平夹自适应机器人手指装置，包括基座、电机、传动机构、近关节轴、远关节轴、第一指段和第二指段；所述电机与基座固接；所述传动机构设置在基座中；所述电机的输出轴与传动机构的输入端相连；所述近关节轴活动套设在基座中；所述第一指段活动套接在近关节轴上；所述远关节轴活动套设在第一指段中；所述第二指段活动套接在远关节轴上；所述近关节轴的中心线与远关节轴的中心线平行；其特征在于：该触发式四连杆平夹自适应机器人手指装置还包括第一转轴、第二转轴、第一过渡轴、第二过渡轴、第三过渡轴、第一连杆、第二连杆、第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮、第一摩擦轮、第二摩擦轮、第三摩擦轮、第一簧件、第二簧件、第三簧件、导轨、限位块、滑块和推板；所述传动机构的输出端与第一齿轮相连；所述第一转轴活动套设在基座中；所述第一过渡轴、第三过渡轴分别活动套设在第一指段中；所述第二过渡轴活动套设在滑块中；所述第一连杆的一端套接在第一转轴上、另一端套接在第二转轴上；所述第二连杆的一端套接在第二转轴上、另一端套接在远关节轴上；所述第一齿轮套接在近关节轴上；所述第二齿轮套接在第一过渡轴上；所述第三齿轮套接在第三过渡轴上；所述第四齿轮套接在远关节轴上；所述第一摩擦轮套接在第一过渡轴上；所述第二摩擦轮套接在第二过渡轴上；所述第三摩擦轮套接在第三过渡轴上；所述第一齿轮与第二齿轮啮合；所述第二齿轮与第一摩擦轮固接；在滑块被物体挤压朝第一指段内滑动行程中，所述第一摩擦轮与第二摩擦轮相接触并形成摩擦传动关系，并且所述第二摩擦轮与第三摩擦轮相接触并形成摩擦传动关系；所述第三摩擦轮与第三齿轮固接；所述第三齿轮与第四齿轮啮合；所述第四齿轮与第二指段固接；所述第一齿轮传动半径大于第四齿轮传动半径；设近关节轴、远关节轴、第二转轴、第一转轴的中心点分别为A、B、C、D，线段AB、BC、CD和DA形成平行四边形；所述第一簧件套装在近关节轴上，其两端分别连接第一齿轮、第一指段；所述第二簧件的两端分别连接第二指段、第二连杆；所述第三簧件的两端分别连接推板、第一指段；所述限位块与第二连杆固接，在初始状态时，所述第二指段与限位块相接触；所述导轨固接在第一指段上；所述滑块滑动镶嵌在导轨中；所述推板固接在滑块上并位于第一指段的外部。
2.如权利要求1所述的触发式四连杆平夹自适应机器人手指装置，其特征在于：所述传动机构为减速传动机构。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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