CN111002334B - 一种机器人仿生手爪 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种机器人仿生手爪,包括基座和用于抓取的手爪部件,该手爪部件为设置在基座上的三爪,其包括两个上爪和位于两个上爪中部下方的下爪;所述三爪为面对称结构分布在基座上;还包括用于驱动两个上爪运动的上爪驱动机构,以及用于驱动下爪运动的下爪驱动机构;两个所述上爪通过上爪驱动机构以联动的方式同步运动,或者两个所述上爪通过上爪驱动机构以单独驱动的方式运动;所述下爪通过下爪驱动机构以单独驱动的方式运动,或者所述下爪通过下爪驱动机构以作为两个上爪的从动机构实现运动。本发明机器人仿生手爪结构紧凑,驱动简单,而且可适用于不同直径的类圆柱体或类球体的抓取,从而提高通用性和实用性。

Description

一种机器人仿生手爪
技术领域
本发明涉及机器人技术领域,更具体地说,涉及一种机器人仿生手爪。
背景技术
机械手爪作为机器人关键零部件之一,它是机器人与环境相互作用的最后环节和执行部件,其性能的优劣在很大程度上决定了整个机器人的工作性能。
目前,机械手爪大多用于夹持具有平整表面的多面体物品而设计;因此其夹持端的夹持面通常为平面或平面带防滑纹的设计。虽然具有一定的通用性,但是应用这类常规机械手爪夹持球类物品或圆柱体物品时,受夹持面与待夹物品为点接触影响,必然会出现滑脱现象。而且,对于这类机械手爪,即使通过改造夹持端的夹持面结构,实现球类物品的夹持;其夹持端夹持面通常为特殊定制式设计,仅适用于夹持特定尺寸的物品,导致适用范围有限,通用性不够理想。
另外,现有机械手爪的传动部件复杂,导致机械手爪结构繁琐不紧凑,体积偏大,不仅不利于机械手腕部结构紧凑化和小型化设计,而且也无法满足一些场合的使用。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的缺点与不足,提供一种机器人仿生手爪,该机器人仿生手爪结构紧凑,驱动简单,而且可适用于不同直径的类圆柱体或类球体的抓取,从而提高通用性和实用性。
为了达到上述目的,本发明通过下述技术方案予以实现:一种机器人仿生手爪,包括基座和用于抓取的手爪部件;所述手爪部件为设置在基座上的三爪,其包括两个上爪和位于两个上爪中部下方的下爪;所述三爪为面对称结构分布在基座上;
还包括用于驱动两个上爪运动的上爪驱动机构,以及用于驱动下爪运动的下爪驱动机构;两个所述上爪通过上爪驱动机构以联动的方式同步运动,或者两个所述上爪通过上爪驱动机构以单独驱动的方式运动;所述下爪通过下爪驱动机构以单独驱动的方式运动,或者所述下爪通过下爪驱动机构以作为两个上爪的从动机构实现运动。
在上述方案中,本发明的三爪为面对称结构分布设计,不仅可大大提高抓取的稳定性,而且使得手爪可适用于不同直径的类圆柱体或类球体的抓取,从而提高通用性和实用性。同时,上爪可以通过上爪驱动机构以联动的方式同步运动,下爪可以通过下爪驱动机构以作为两个上爪的从动机构实现运动,该方式不仅可以进一步提高抓取的稳定性,而且可以使得机器人仿生手爪驱动简单,结构紧凑,有利于机械手腕部结构紧凑化和小型化设计,可以满足一些场合的使用。
具体地说,两个上爪均包括与基座固定连接的上固定指节一、与上固定指节一连接的上固定指节二、上中指节和上尾指节;所述上固定指节二、上中指节和上尾指节依次铰接;所述下爪包括与基座固定连接的下固定指节、与下固定指节连接的下中指节、以及与下中指节铰接的下尾指节。
所述上爪为平行面对称结构分布在基座上;两个所述上爪通过上爪驱动机构以联动的方式同步运动是指:所述上爪驱动机构包括用于驱动两个上爪的上中指节同步运动的驱动装置一,以及用于驱动两个上爪的上尾指节同步运动的驱动装置二。
本发明两个上爪通过上爪驱动机构以联动的方式同步运动的方式有两种,第一种为:
所述驱动装置一包括设置在基座底部的动力源一、主动齿轮轴一、从动齿轮轴一、直齿轮组、以及两个上爪上中指节从动齿轮轴;两个上爪上中指节从动齿轮轴分别与两个上爪的上中指节与上固定指节二铰接处连接;所述主动齿轮轴一的一端与动力源一连接,另一端与一个上爪上中指节从动齿轮轴啮合连接;所述直齿轮组包括相互啮合连接的直齿轮一和直齿轮二,直齿轮一与主动齿轮轴一同轴连接,从动齿轮轴一的一端与直齿轮二同轴连接,另一端与另一个上爪上中指节从动齿轮轴啮合连接;所述主动齿轮轴一通过直齿轮组带动从动齿轮轴一转动,使得另一个上爪上中指节从动齿轮轴转动,实现带动两个上爪的上中指节同步运动;
所述驱动装置二包括动力源二、主动齿轮轴二、从动齿轮轴二、通过皮带连接的两个皮带轮和传动轴;所述从动齿轮轴二与一个上爪的上中指节连接,并与其中一个皮带轮同轴连接;所述传动轴分别与两个上爪的上中指节与上尾指节铰接处连接,并与另一个皮带轮同轴连接;所述主动齿轮轴二的一端与动力源二连接,另一端与从动齿轮轴二啮合连接,实现通过带动皮带轮和通过传动轴的传动实现两个上爪的上尾指节同步运动。
第二种为:
所述驱动装置一包括动力源一和转动轴一;所述转动轴一分别与两个上爪的上固定指节二与上中指节铰接处连接,动力源一与转动轴一连接,实现带动两个上爪的上中指节同步运动;
所述驱动装置二包括动力源二和转动轴二;所述转动轴二分别与两个上爪的上中指节与上尾指节铰接处连接,动力源二与转动轴二连接,实现带动两个上爪的上尾指节同步运动。
所述上爪为斜交面对称结构分布在基座上;两个所述上爪通过上爪驱动机构以联动的方式同步运动是指:所述上爪驱动机构包括用于驱动两个上爪的上中指节同步运动的驱动装置一,以及用于驱动两个上爪的上尾指节同步运动的驱动装置二;
所述驱动装置一包括设置在基座底部的动力源一、主动齿轮轴一、从动齿轮轴一、直齿轮组、以及两个上爪上中指节从动齿轮轴;两个上爪上中指节从动齿轮轴分别与两个上爪的上中指节与上固定指节二铰接处连接;所述主动齿轮轴一的一端与动力源一连接,另一端与一个上爪上中指节从动齿轮轴啮合连接;所述直齿轮组包括相互啮合连接的直齿轮一和直齿轮二,直齿轮一与主动齿轮轴一同轴连接,从动齿轮轴一的一端与直齿轮二同轴连接,另一端与另一个上爪上中指节从动齿轮轴啮合连接;所述主动齿轮轴一通过直齿轮组带动从动齿轮轴一转动,使得另一个上爪上中指节从动齿轮轴转动,实现带动两个上爪的上中指节同步运动;
所述驱动装置二包括设置在基座底部的主动齿轮、动力源二和两个分别与两个上爪的上中指节与上尾指节铰接处连接的从动部件;两个从动部件分别位于主动齿轮两侧,主动齿轮与动力源二连接,并与两个从动部件连接,实现驱动两个上爪的上尾指节同步运动;
所述两个从动部件结构相同,分别包括从动齿轮、主动齿轮轴二、转轴、从动齿轮轴二以及均由皮带轮和皮带组成的同步带部件一和同步带部件二;每个从动部件的从动齿轮与同步带部件一的皮带轮同轴连接并与主动齿轮啮合连接;所述主动齿轮轴二的一端与同步带部件一的另一皮带轮同轴连接,另一端与从动齿轮轴二啮合连接;所述从动齿轮轴二与上爪的上中指节连接并与同步带部件二的皮带轮连接,同步带部件二的另一皮带轮通过转轴与上爪的上中指节与上尾指节铰接处连接。
所述下爪通过下爪驱动机构以单独驱动的方式运动是指:所述下爪驱动机构包括动力源三、主动齿轮轴三和从动齿轮轴三;所述从动齿轮轴三与下爪的下中指节与下尾指节铰接处连接;所述主动齿轮轴三一端与动力源三连接,另一端与从动齿轮轴三啮合连接,实现带动下爪的下尾指节运动。
或者,所述下爪通过下爪驱动机构以单独驱动的方式运动是指:所述下爪驱动机构包括动力源三和转动轴三;所述转动轴三与下爪的下中指节与下尾指节铰接处连接,动力源三与转动轴三连接,实现带动下爪的下尾指节运动。
所述下爪通过下爪驱动机构以作为两个上爪的从动机构实现运动是指:所述下爪驱动机构包括齿条一、齿条二、转动轴、齿轮三、主动齿轮轴三、从动齿轮轴三、与动力源一同轴连接的齿轮一、以及与动力源二同轴连接的齿轮二;所述齿条一和齿条二分别与齿轮一和齿轮二啮合连接;所述转动轴两端分别与齿条一和齿条二可转动连接,转动轴设置有凸台,并通过凸台与齿轮三连接;所述从动齿轮轴三与下爪的下中指节与下尾指节铰接处连接;所述主动齿轮轴三的一端与齿轮三啮合连接,另一端与从动齿轮轴三啮合连接,实现转动轴随齿条一和齿条二运动带动齿轮三转动,通过与齿轮三啮合的主动齿轮轴三带动下爪的下尾指节运动。
两个上爪中,所述上固定指节一与上固定指节二之间具有折角;所述下爪的下固定指节与下中指节具有折角;
两个上爪的上固定指节二相对于上固定指节一朝基座中心向外折;下爪的下中指节相对于下固定指节朝基座中心向外折。
该设计可以便于上爪与下爪之间的空间调节,提高抓取的通用性。
本发明两个上爪的两种联动方式可以减少动力源,从而简化手爪的结构。而且两个上爪采用双自由度驱动的方式,可适应不同尺寸及形状物品的抓取,较之单自由度驱动有更高的可适应性。同时,通过下爪通过下爪驱动机构以作为两个上爪的从动机构实现运动的方式,可以使得上爪同时同步运动,这样可以大大提高抓取的稳定性。另外,两个上爪平行面对称较为适用于类圆柱体物品的夹取,两个上爪斜交面对称较为适用于类球体物品的夹取。
本发明两个上爪分别作为平面A和平面B,下爪作为平面C,其中,平面A和平面B是关于平面C对称的,即称为面对称;
当平面A与平面B平行时,简称为平行面对称结构;
当平面A与平面B倾斜相交于平面C时,简称为斜交面对称结构。
与现有技术相比,本发明具有如下优点与有益效果:
1、本发明机器人仿生手爪结构紧凑,驱动简单,而且可适用于不同直径的类圆柱体或类球体的抓取,从而提高通用性和实用性。
2、本发明机器人仿生手爪的三爪可以通过联动的方式实现同步运动,从而提高手爪抓取的稳定性和稳固性。
附图说明
图1是实施例一中机器人仿生手爪的示意图一;
图2是实施例一中机器人仿生手爪的示意图二;
图3是实施例一中机器人仿生手爪的示意图三;
图4是实施例二中机器人仿生手爪的示意图;
图5是实施例三中机器人仿生手爪的示意图;
图6是实施例三中转动轴示意图;
图7是实施例四中机器人仿生手爪的示意图一;
图8是实施例四中机器人仿生手爪的示意图二;
其中,1为基座、2为上固定指节一、3为上固定指节二、4为上中指节、5为上尾指节、6为下固定指节、7为下中指节、8为下尾指节、9为动力源一、10为主动齿轮轴一、11为上爪上中指节从动齿轮轴、12为动力源二、13为主动齿轮轴二、14为从动齿轮轴二、15为皮带、16为皮带轮、17为传动轴、18为动力源三、19为主动齿轮轴三、20为从动齿轮轴三、21为转动轴一、22为转动轴二、24为齿轮一、25为齿轮二、26为齿条一、27为齿条二、28为转动轴、29为齿轮三、30为主动齿轮、31为从动齿轮、32为转轴、33为凸台、34为滑块、35为从动齿轮轴一、36为直齿轮一、37为直齿轮二。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的描述。
实施例一
本实施例以两个上爪为平行面对称结构分布在基座上,两个上爪联动同步运动,下爪单独驱动的方式运动为例,对下面进行说明。
如图1至图3所示,本发明机器人仿生手爪包括基座1和用于抓取的手爪部件,其中,手爪部件为设置在基座1上的三爪,其包括两个上爪和位于两个上爪中部下方的下爪,该三爪为平行面对称结构分布在基座1上。
本发明还包括用于驱动两个上爪运动的上爪驱动机构,以及用于驱动下爪运动的下爪驱动机构;两个上爪通过上爪驱动机构以联动的方式同步运动,下爪通过下爪驱动机构以单独驱动的方式运动。
具体地说,两个上爪均包括与基座1固定连接的上固定指节一2、与上固定指节一2连接的上固定指节二3、上中指节4和上尾指节5,其中,上固定指节二3、上中指节4和上尾指节5依次铰接。该下爪包括与基座1固定连接的下固定指节6、与下固定指节6连接的下中指节7、以及与下中指节7铰接的下尾指节8。本发明上爪驱动机构包括用于驱动两个上爪的上中指节4同步运动的驱动装置一,以及用于驱动两个上爪的上尾指节5同步运动的驱动装置二。
其中, 驱动装置一包括设置在基座1底部的动力源一9、主动齿轮轴一10、从动齿轮轴一35、直齿轮组、以及两个上爪上中指节从动齿轮轴11,两个上爪上中指节从动齿轮轴11分别与两个上爪的上中指节4与上固定指节二3铰接处连接;主动齿轮轴一10的一端与动力源一9连接,另一端与一个上爪上中指节从动齿轮轴11啮合连接;直齿轮组包括相互啮合连接的直齿轮一36和直齿轮二37,直齿轮一36与主动齿轮轴一10同轴连接,从动齿轮轴一35的一端与直齿轮二37同轴连接,另一端与另一个上爪上中指节从动齿轮轴11啮合连接;主动齿轮轴一10通过直齿轮组带动从动齿轮轴一35转动,使得另一个上爪上中指节从动齿轮轴11转动,实现带动两个上爪的上中指节4同步运动。在工作时,主动齿轮轴一10和从动齿轮轴一35同步反方向转动,以同步驱动两个上爪上中指节从动齿轮轴11同方向转动,实现两个上爪的上中指节4同步运动。
驱动装置二包括动力源二12、主动齿轮轴二13、从动齿轮轴二14、通过皮带15连接的两个皮带轮16和传动轴17,从动齿轮轴二14与一个上爪的上中指节4连接,并与其中一个皮带轮16同轴连接,传动轴17分别与两个上爪的上中指节4与上尾指节5铰接处连接,并与另一个皮带轮16同轴连接,主动齿轮轴二13的一端与动力源二12连接,另一端与从动齿轮轴二14啮合连接,实现通过带动皮带轮16和通过传动轴17的传动实现两个上爪的上尾指节5同步运动。
本发明的下爪驱动机构包括动力源三18、主动齿轮轴三19和从动齿轮轴三20,其中,从动齿轮轴三20与下爪的下中指节7与下尾指节8铰接处连接,主动齿轮轴三19一端与动力源三18连接,另一端与从动齿轮轴三20啮合连接,实现带动下爪的下尾指节8运动。
本发明的两个上爪中,上固定指节一2与上固定指节二3之间具有折角,下爪的下固定指节6与下中指节7具有折角。两个上爪的上固定指节二3相对于上固定指节一2朝基座1中心向外折,下爪的下中指节7相对于下固定指节6朝基座1中心向外折。
本实施例中两个上爪平行面对称较为适用于类圆柱体物品的夹取。该动力源一9、动力源二12和动力源三18均可采用电机。本实施例中,两个上爪的上固定指节一2、上固定指节二3、上中指节4和上尾指节5分别形成了平面A和平面B,下爪的下固定指节6、下中指节7和下尾指节8形成了平面C,其中,平面A和平面B是关于平面C对称的,即称为面对称;当平面A与平面B平行时,简称为平行面对称结构。
实施例二
如图4所示,本实施例与实施例一不同之处仅在于:
本实施例的驱动装置一包括动力源一9和转动轴一21,该转动轴一21分别与两个上爪的上固定指节二3与上中指节4铰接处连接,动力源一9与转动轴一21连接,实现带动两个上爪的上中指节4同步运动。
驱动装置二包括动力源二12和转动轴二22,该转动轴二22分别与两个上爪的上中指节4与上尾指节5铰接处连接,动力源二12与转动轴二22连接,实现带动两个上爪的上尾指节5同步运动。
下爪驱动机构包括动力源三18和转动轴三,该转动轴三与下爪的下中指节7与下尾指节8铰接处连接,动力源三18与转动轴三连接,实现带动下爪的下尾指节8运动。
本实施例的其它结构与实施例一一致。
实施例三
本实施例与实施例一不同之处仅在于:本实施例的下爪通过下爪驱动机构以作为两个上爪的从动机构实现运动。
如图5和图6所示,本实施例的下爪驱动机构包括与动力源一9同轴连接的齿轮一24、与动力源二12同轴连接的齿轮二25、齿条一26、齿条二27、转动轴28、齿轮三29、主动齿轮轴三19和从动齿轮轴三20,其中,齿条一26和齿条二27分别与齿轮一24和齿轮二25啮合连接,转动轴28两端分别与齿条一26和齿条二27可转动连接,转动轴28设置有凸台33,并通过凸台33与齿轮三29固定连接,而从动齿轮轴三20与下爪的下中指节与下尾指节8铰接处连接,主动齿轮轴三19的一端与齿轮三29啮合连接,另一端与从动齿轮轴三20啮合连接,实现转动轴28随齿条一26和齿条二27运动带动齿轮三29转动,通过与齿轮三29啮合的主动齿轮轴三19带动下爪的下尾指节8运动。
本实施例中,转动轴28两端分别与齿条一26和齿条二27可转动连接是指:齿条一26和齿条二27均固定连接有滑块34,转动轴28两端分别穿设在滑块34上,实现齿条一26和齿条二27运动通过滑块34推动转动轴28,以使得转动轴28两端分别与滑块34滑动连接,从而实现转动轴28转动。在使用过程中,为了运动的耦合,齿条一26和齿条二27通过同步相反方向运动,带动转动轴28顺时针或逆时针转动以使得齿轮三29转动,通过与齿轮三29啮合的主动齿轮轴三19带动下爪的下尾指节8夹持运动或张开运动。
本实施例两个上爪采用联动方式可以减少动力源,从而简化手爪的结构。而且两个上爪采用双自由度驱动的方式,可适应不同尺寸及形状物品的抓取,较之单自由度驱动有更高的可适应性。同时,通过下爪通过下爪驱动机构以同时作为两个上爪的从动机构实现运动的方式,可以使得上爪同时同步运动,这样可以大大提高抓取的稳定性。
实施例四
本实施例以两个上爪为斜交面对称结构分布在基座上,两个上爪联动同步运动,下爪单独驱动的方式运动为例,对下面进行说明。
如图7和图8所示,本发明机器人仿生手爪包括基座1和用于抓取的手爪部件,其中,手爪部件为设置在基座1上的三爪,其包括两个上爪和位于两个上爪中部下方的下爪,该三爪为平行面对称结构分布在基座1上。
本发明还包括用于驱动两个上爪运动的上爪驱动机构,以及用于驱动下爪运动的下爪驱动机构;两个上爪通过上爪驱动机构以联动的方式同步运动,下爪通过下爪驱动机构以单独驱动的方式运动。
具体地说,两个上爪均包括与基座1固定连接的上固定指节一2、与上固定指节一2连接的上固定指节二3、以及依次与上固定指节二3铰接的上中指节4和上尾指节5。该下爪包括与基座1固定连接的下固定指节6、与下固定指节6连接的下中指节7、以及与下中指节7铰接的下尾指节8。本发明上爪驱动机构包括用于驱动两个上爪的上中指节4同步运动的驱动装置一,以及用于驱动两个上爪的上尾指节5同步运动的驱动装置二。
本实施例的驱动装置一包括设置在基座1底部的动力源一9、主动齿轮轴一10、从动齿轮轴一35、直齿轮组、以及两个上爪上中指节从动齿轮轴11,两个上爪上中指节从动齿轮轴11分别与两个上爪的上中指节4与上固定指节二3铰接处连接;主动齿轮轴一10的一端与动力源一9连接,另一端与一个上爪上中指节从动齿轮轴11啮合连接;直齿轮组包括相互啮合连接的直齿轮一36和直齿轮二37,直齿轮一36与主动齿轮轴一10同轴连接,从动齿轮轴一35的一端与直齿轮二37同轴连接,另一端与另一个上爪上中指节从动齿轮轴11啮合连接;主动齿轮轴一10通过直齿轮组带动从动齿轮轴一35转动,使得另一个上爪上中指节从动齿轮轴11转动,实现带动两个上爪的上中指节4同步运动。在工作时,主动齿轮轴一10和从动齿轮轴一35同步反方向转动,以同步驱动两个上爪上中指节从动齿轮轴11同方向转动,实现两个上爪的上中指节4同步运动。
驱动装置二包括设置在基座1底部的主动齿轮30、动力源二12和两个分别与两个上爪的上中指节4与上尾指节5铰接处连接的从动部件;两个从动部件分别位于主动齿轮30两侧,主动齿轮30与动力源二12连接,并与两个从动部件连接,实现驱动两个上爪的上尾指节5同步运动。其中,两个从动部件结构相同,分别包括从动齿轮31、主动齿轮轴二13、转轴32、从动齿轮轴二14以及均由皮带轮16和皮带15组成的同步带部件一和同步带部件二;每个从动部件的从动齿轮31与同步带部件一的皮带轮16同轴连接并与主动齿轮30啮合连接,主动齿轮轴二13的一端与同步带部件一的另一皮带轮16同轴连接,另一端与从动齿轮轴二14啮合连接,从动齿轮轴二14与上爪的上中指节4连接并与同步带部件二的皮带轮16连接,同步带部件二的另一皮带轮16通过转轴32与上爪的上中指节4与上尾指节5铰接处连接。
本发明的下爪驱动机构包括动力源三18、主动齿轮轴三19和从动齿轮轴三20,其中,从动齿轮轴三20与下爪的下中指节7与下尾指节8铰接处连接,主动齿轮轴三19一端与动力源三18连接,另一端与从动齿轮轴三20啮合连接,实现带动下爪的下尾指节8运动。
本发明的两个上爪中,上固定指节一2与上固定指节二3之间具有折角,下爪的下固定指节6与下中指节7具有折角。两个上爪的上固定指节二3相对于上固定指节一2朝基座1中心向外折,下爪的下中指节7相对于下固定指节6朝基座1中心向外折。
本实施例两个上爪斜交面对称较为适用于类球体物品的夹取。该动力源一9、动力源二12和动力源三18均可采用电机。本实施例中,两个上爪的上固定指节一2、上固定指节二3、上中指节4和上尾指节5分别形成了平面A和平面B,下爪的下固定指节6、下中指节7和下尾指节8形成了平面C,其中,平面A和平面B是关于平面C对称的,即称为面对称;当平面A与平面B倾斜相交于平面C时,简称为斜交面对称结构。
实施例五
本实施例与实施例一不同之处仅在于:两个上爪可通过上爪驱动机构以单独驱动的方式运动。
本实施例的其它结构与实施例一一致。
实施例六
本实施例与实施例一不同之处仅在于:本实施例的下爪通过下爪驱动机构以作为两个上爪其中一个的从动机构实现运动。
本实施例的其它结构与实施例一一致。
上述实施例为本发明较佳的实施方式,但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制,其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种机器人仿生手爪,其特征在于:包括基座和用于抓取的手爪部件;所述手爪部件为设置在基座上的三爪,其包括两个上爪和位于两个上爪中部下方的下爪;所述三爪为面对称结构分布在基座上;
还包括用于驱动两个上爪运动的上爪驱动机构,以及用于驱动下爪运动的下爪驱动机构;两个所述上爪通过上爪驱动机构以联动的方式同步运动;所述下爪通过下爪驱动机构以作为两个上爪的从动机构实现运动;
两个上爪均包括与基座固定连接的上固定指节一、与上固定指节一连接的上固定指节二、上中指节和上尾指节;所述上固定指节二、上中指节和上尾指节依次铰接;所述下爪包括与基座固定连接的下固定指节、与下固定指节连接的下中指节、以及与下中指节铰接的下尾指节;
所述上爪为平行面对称结构分布在基座上;两个所述上爪通过上爪驱动机构以联动的方式同步运动是指:所述上爪驱动机构包括用于驱动两个上爪的上中指节同步运动的驱动装置一,以及用于驱动两个上爪的上尾指节同步运动的驱动装置二;
所述驱动装置一包括设置在基座底部的动力源一、主动齿轮轴一、从动齿轮轴一、直齿轮组、以及两个上爪上中指节从动齿轮轴;两个上爪上中指节从动齿轮轴分别与两个上爪的上中指节与上固定指节二铰接处连接;所述主动齿轮轴一的一端与动力源一连接,另一端与一个上爪上中指节从动齿轮轴啮合连接;所述直齿轮组包括相互啮合连接的直齿轮一和直齿轮二,直齿轮一与主动齿轮轴一同轴连接,从动齿轮轴一的一端与直齿轮二同轴连接,另一端与另一个上爪上中指节从动齿轮轴啮合连接;所述主动齿轮轴一通过直齿轮组带动从动齿轮轴一转动,使得另一个上爪上中指节从动齿轮轴转动,实现带动两个上爪的上中指节同步运动;
所述驱动装置二包括动力源二、主动齿轮轴二、从动齿轮轴二、通过皮带连接的两个皮带轮和传动轴;所述从动齿轮轴二与一个上爪的上中指节连接,并与其中一个皮带轮同轴连接;所述传动轴分别与两个上爪的上中指节与上尾指节铰接处连接,并与另一个皮带轮同轴连接;所述主动齿轮轴二的一端与动力源二连接,另一端与从动齿轮轴二啮合连接,实现通过带动皮带轮和通过传动轴的传动实现两个上爪的上尾指节同步运动;
所述下爪通过下爪驱动机构以作为两个上爪的从动机构实现运动是指:所述下爪驱动机构包括齿条一、齿条二、转动轴、齿轮三、主动齿轮轴三、从动齿轮轴三、与动力源一同轴连接的齿轮一、以及与动力源二同轴连接的齿轮二;所述齿条一和齿条二分别与齿轮一和齿轮二啮合连接;所述转动轴两端分别与齿条一和齿条二可转动连接,转动轴设置有凸台,并通过凸台与齿轮三连接;所述从动齿轮轴三与下爪的下中指节与下尾指节铰接处连接;所述主动齿轮轴三的一端与齿轮三啮合连接,另一端与从动齿轮轴三啮合连接,实现转动轴随齿条一和齿条二运动带动齿轮三转动,通过与齿轮三啮合的主动齿轮轴三带动下爪的下尾指节运动。
2.根据权利要求1所述的机器人仿生手爪,其特征在于:所述上爪为斜交面对称结构分布在基座上;两个所述上爪通过上爪驱动机构以联动的方式同步运动是指:所述上爪驱动机构包括用于驱动两个上爪的上中指节同步运动的驱动装置一,以及用于驱动两个上爪的上尾指节同步运动的驱动装置二;
所述驱动装置一包括设置在基座底部的动力源一、主动齿轮轴一、从动齿轮轴一、直齿轮组、以及两个上爪上中指节从动齿轮轴;两个上爪上中指节从动齿轮轴分别与两个上爪的上中指节与上固定指节二铰接处连接;所述主动齿轮轴一的一端与动力源一连接,另一端与一个上爪上中指节从动齿轮轴啮合连接;所述直齿轮组包括相互啮合连接的直齿轮一和直齿轮二,直齿轮一与主动齿轮轴一同轴连接,从动齿轮轴一的一端与直齿轮二同轴连接,另一端与另一个上爪上中指节从动齿轮轴啮合连接;所述主动齿轮轴一通过直齿轮组带动从动齿轮轴一转动,使得另一个上爪上中指节从动齿轮轴转动,实现带动两个上爪的上中指节同步运动;
所述驱动装置二包括设置在基座底部的主动齿轮、动力源二和两个分别与两个上爪的上中指节与上尾指节铰接处连接的从动部件;两个从动部件分别位于主动齿轮两侧,主动齿轮与动力源二连接,并与两个从动部件连接,实现驱动两个上爪的上尾指节同步运动;
所述两个从动部件结构相同,分别包括从动齿轮、主动齿轮轴二、转轴、从动齿轮轴二以及均由皮带轮和皮带组成的同步带部件一和同步带部件二;每个从动部件的从动齿轮与同步带部件一的皮带轮同轴连接并与主动齿轮啮合连接;所述主动齿轮轴二的一端与同步带部件一的另一皮带轮同轴连接,另一端与从动齿轮轴二啮合连接;所述从动齿轮轴二与上爪的上中指节连接并与同步带部件二的皮带轮连接,同步带部件二的另一皮带轮通过转轴与上爪的上中指节与上尾指节铰接处连接。
3.根据权利要求1所述的机器人仿生手爪,其特征在于:两个上爪中,所述上固定指节一与上固定指节二之间具有折角;所述下爪的下固定指节与下中指节具有折角;
两个上爪的上固定指节二相对于上固定指节一朝基座中心向外折;下爪的下中指节相对于下固定指节朝基座中心向外折。
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