CN111872963A - 一种欠驱动式机器人灵巧手手指 - Google Patents

一种欠驱动式机器人灵巧手手指 Download PDF

Info

Publication number
CN111872963A
CN111872963A CN202010881035.6A CN202010881035A CN111872963A CN 111872963 A CN111872963 A CN 111872963A CN 202010881035 A CN202010881035 A CN 202010881035A CN 111872963 A CN111872963 A CN 111872963A
Authority
CN
China
Prior art keywords
knuckle
rotating shaft
limiting plate
cavity
iii
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202010881035.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111872963B (zh
Inventor
马书根
赖家鑫
袁建军
鲍晟
贾文川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
University of Shanghai for Science and Technology
Original Assignee
University of Shanghai for Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by University of Shanghai for Science and Technology filed Critical University of Shanghai for Science and Technology
Priority to CN202010881035.6A priority Critical patent/CN111872963B/zh
Publication of CN111872963A publication Critical patent/CN111872963A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111872963B publication Critical patent/CN111872963B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J15/00—Gripping heads and other end effectors
    • B25J15/0009—Gripping heads and other end effectors comprising multi-articulated fingers, e.g. resembling a human hand

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Abstract

一种欠驱动式机器人灵巧手手指，属于机器人自动化设备技术领域，解决了现有机器人灵巧手存在的控制系统复杂、制造成本高、手指的力量比较生硬、易抓坏易碎物体等技术问题。本发明的技术方案为：一种欠驱动式机器人灵巧手手指，其中：包括驱动件、牵引条、远离掌心的第一指节、与第一指节通过转轴Ⅰ连接的第二指节、与第二指节通过转轴Ⅱ连接的第三指节和与第三指节通过转轴Ⅲ连接的基座；所述牵引条一端与驱动件连接，所述牵引条另一端与销轴固定连接。与现有技术相比，本发明具有结构简单、操作安全、控制方便等优点。

Description

一种欠驱动式机器人灵巧手手指
技术领域
本发明属于机器人自动化设备技术领域，具体涉及的是一种欠驱动式机器人灵巧手手指。
背景技术
随着科技的发展，机器人的应用范围不断扩大，作业水平不断提高。越来越多的应用场景要求机器人的末端执行器能够实现更加复杂和智能的操作，对其灵活性提出了较高要求。传统的机器人的末端执行器是根据特定的工作任务而设计的，自由度少，只能对特定的某些物体进行抓取，不具有通用性，极大限制了其应用范围。机器人灵巧手和人手相似，具有灵巧性、稳定性好，通用性强等优点，能够完成更精细的动作，适应更复杂的场景，成为机器人领域一个热门的研究方向之一。
机器人灵巧手按照驱动方式可以分为全驱式和欠驱式。若要给手指的每个关节配置一个电机驱动，并进行单独的控制，这会导致控制系统的复杂性上升；大量的控制器件也使得机械手的重量、体积增大，制造成本的大幅增加。若对每个手指进行欠驱动，用一个电机驱动多个关节的转动，可以对此问题得到有效改善，但是这种驱动方式无法控制手指的弯曲程度，会使手指的力量变得比较生硬，很容易抓坏易碎物体，同时抓取较硬物体时会有掉落危险。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种欠驱动式机器人灵巧手手指，解决现有机器人灵巧手存在的控制系统复杂、制造成本高、手指的力量比较生硬、易抓坏易碎物体等技术问题。
为了解决上述问题，本发明的技术方案为：一种欠驱动式机器人灵巧手手指，其中：包括驱动件、牵引条、远离掌心的第一指节、与第一指节通过转轴Ⅰ连接的第二指节、与第二指节通过转轴Ⅱ连接的第三指节和与第三指节通过转轴Ⅲ连接的基座；
所述第一指节、第二指节、第三指节和基座的腔体相互连通；所述转轴Ⅰ与第一指节转动连接，转轴Ⅰ与第二指节过盈连接；所述转轴Ⅱ与第二指节转动连接，转轴Ⅱ与第三指节过盈连接；所述转轴Ⅲ与第三指节转动连接，转轴Ⅱ与基座过盈连接；所述第一指节、第二指节、第三指节和基座底部靠近转轴Ⅰ、转轴Ⅱ和转轴Ⅲ的位置处均设置有限位口；
所述第一指节内腔远离转轴Ⅰ一端底部设有销轴，所述第一指节内腔下部设有与第一指节腔体底部相平行的限位板Ⅰ，所述第二指节内腔下部设有与第二指节腔体底部相平行的限位板Ⅱ，第三指节内腔下部设有与第三指节腔体底部相平行的限位板Ⅲ，基座内腔下部设有与基座腔体底部相平行的限位板Ⅳ；
所述牵引条一端与驱动件连接，所述牵引条另一端依次穿过基座腔体底部与限位板Ⅳ之间的通道、第三指节腔体底部与限位板Ⅲ之间的通道、第二指节腔体底部与限位板Ⅱ之间的通道、第一指节腔体底部与限位板Ⅰ之间的通道后与销轴固定连接；所述转轴Ⅰ、转轴Ⅱ和转轴Ⅲ均设在牵引条上方；
所述第一指节、第二指节、第三指节和基座底面中部均设有力传感器，所述转轴Ⅰ、转轴Ⅱ和转轴Ⅲ位置处均安装有编码器。
进一步，所述第一指节、第二指节、第三指节和基座的外壳均由左右两部分拼接而成，所述销轴、限位板Ⅰ分别固定于第一指节左侧外壳上，所述限位板Ⅱ固定于第二指节左侧外壳上，所述限位板Ⅲ固定于第三指节左侧外壳上，所述限位板Ⅳ固定于基座左侧外壳上。
进一步，所述转轴Ⅰ位置处安装的编码器的内衬套与转轴Ⅰ过盈连接、读头固定安装在第一指节上；所述转轴Ⅱ位置处安装的编码器的内衬套与转轴Ⅱ过盈连接、读头固定安装在第二指节上；所述转轴Ⅲ位置处安装的编码器的内衬套与转轴Ⅲ过盈连接、读头固定安装在第三指节上。
进一步，所述驱动件的动力输出端通过丝杆和安装在丝杆上的螺母滑块与牵引条连接。
本发明采用欠驱动方式，具有自适应的效果；编码器的设置可以读取手指三个关节的转动角度，进行位置反馈；力传感器的设置，可对灵巧手在抓取时进行力反馈。本发明所述驱动件沿着远离手指基座方向拖拽所述牵引条可以完成手指的弯曲，所述驱动件沿着靠近手指基座的方向推动所述牵引条可以完成手指的伸直。驱动件根据编码器的位置反馈和力传感器的力反馈可控制灵巧手抓取物体的力度以及手指弯曲伸展的程度。与现有技术相比，本发明具有结构简单、操作安全、控制方便等优点。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的俯视图；
图3为图2的A-A剖面示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细描述。
如图1至图3所示的一种欠驱动式机器人灵巧手手指，其中：包括驱动件6、牵引条5、远离掌心的第一指节1、与第一指节1通过转轴Ⅰ7连接的第二指节2、与第二指节2通过转轴Ⅱ8连接的第三指节3和与第三指节3通过转轴Ⅲ9连接的基座4；
所述第一指节1、第二指节2、第三指节3和基座4的腔体相互连通；所述转轴Ⅰ7与第一指节1转动连接，转轴Ⅰ7与第二指节2过盈连接；所述转轴Ⅱ8与第二指节2转动连接，转轴Ⅱ8与第三指节3过盈连接；所述转轴Ⅲ9与第三指节3转动连接，转轴Ⅱ8与基座4过盈连接；所述第一指节1、第二指节2、第三指节3和基座4底部靠近转轴Ⅰ7、转轴Ⅱ8和转轴Ⅲ9的位置处均设置有限位口10；
所述第一指节1内腔远离转轴Ⅰ7一端底部设有销轴11，所述第一指节1内腔下部设有与第一指节1腔体底部相平行的限位板Ⅰ12，所述第二指节2内腔下部设有与第二指节2腔体底部相平行的限位板Ⅱ13，第三指节3内腔下部设有与第三指节3腔体底部相平行的限位板Ⅲ14，基座4内腔下部设有与基座4腔体底部相平行的限位板Ⅳ15；
所述牵引条5一端与驱动件6连接，所述牵引条5另一端依次穿过基座4腔体底部与限位板Ⅳ15之间的通道、第三指节3腔体底部与限位板Ⅲ14之间的通道、第二指节2腔体底部与限位板Ⅱ13之间的通道、第一指节1腔体底部与限位板Ⅰ12之间的通道后与销轴11固定连接；所述转轴Ⅰ7、转轴Ⅱ8和转轴Ⅲ9均设在牵引条5上方；
所述第一指节1、第二指节2、第三指节3和基座4底面中部均设有力传感器16，所述转轴Ⅰ7、转轴Ⅱ8和转轴Ⅲ9位置处均安装有编码器。
进一步，所述第一指节1、第二指节2、第三指节3和基座4的外壳均由左右两部分拼接而成，所述销轴11、限位板Ⅰ12分别固定于第一指节1左侧外壳上，所述限位板Ⅱ13固定于第二指节2左侧外壳上，所述限位板Ⅲ14固定于第三指节3左侧外壳上，所述限位板Ⅳ15固定于基座4左侧外壳上。
进一步，所述转轴Ⅰ7位置处安装的编码器的内衬套与转轴Ⅰ7过盈连接、读头固定安装在第一指节1上；所述转轴Ⅱ8位置处安装的编码器的内衬套与转轴Ⅱ8过盈连接、读头固定安装在第二指节2上；所述转轴Ⅲ9位置处安装的编码器的内衬套与转轴Ⅲ9过盈连接、读头固定安装在第三指节3上。
进一步，所述驱动件6的动力输出端通过丝杆和安装在丝杆上的螺母滑块与牵引条5连接。
本发明的工作原理和工作流程是：
使用时，驱动件6沿着远离基座4方向的竖直拖拽牵引条5，牵引条5作用于销轴11，对转轴Ⅰ12、转轴Ⅱ13、转轴Ⅲ14均产生使手指弯曲的力矩，使手指弯曲，实现对物体的抓取，具有自适应的效果，在无阻碍的情况下直到达到限位角度；在这个过程中，根据编码器读取的数据分析，当三个指节的转动角度在一定小范围内同时稳定、力传感器的力反馈达到预期值则视为手指已抓紧物体或达到限位角度，驱动件6停止拖拽牵引条5；
驱动件6沿着靠近基座4的方向竖直推动牵引条5，牵引条5作用于销轴11，对转轴Ⅰ12、转轴Ⅱ13、转轴Ⅲ14均产生使手指伸直的力矩，使手指逐渐伸直，直到达到限位角度，在这个过程中，驱动件6可以根据编码器读取的数据控制手指伸展的程度。

Claims (4)

1.一种欠驱动式机器人灵巧手手指，其特征在于：包括驱动件(6)、牵引条(5)、远离掌心的第一指节(1)、与第一指节(1)通过转轴Ⅰ(7)连接的第二指节(2)、与第二指节(2)通过转轴Ⅱ(8)连接的第三指节(3)和与第三指节(3)通过转轴Ⅲ(9)连接的基座(4)；
所述第一指节(1)、第二指节(2)、第三指节(3)和基座(4)的腔体相互连通；所述转轴Ⅰ(7)与第一指节(1)转动连接，转轴Ⅰ(7)与第二指节(2)过盈连接；所述转轴Ⅱ(8)与第二指节(2)转动连接，转轴Ⅱ(8)与第三指节(3)过盈连接；所述转轴Ⅲ(9)与第三指节(3)转动连接，转轴Ⅱ(8)与基座(4)过盈连接；所述第一指节(1)、第二指节(2)、第三指节(3)和基座(4)底部靠近转轴Ⅰ(7)、转轴Ⅱ(8)和转轴Ⅲ(9)的位置处均设置有限位口(10)；
所述第一指节(1)内腔远离转轴Ⅰ(7)一端底部设有销轴(11)，所述第一指节(1)内腔下部设有与第一指节(1)腔体底部相平行的限位板Ⅰ(12)，所述第二指节(2)内腔下部设有与第二指节(2)腔体底部相平行的限位板Ⅱ(13)，第三指节(3)内腔下部设有与第三指节(3)腔体底部相平行的限位板Ⅲ(14)，基座(4)内腔下部设有与基座(4)腔体底部相平行的限位板Ⅳ(15)；
所述牵引条(5)一端与驱动件(6)连接，所述牵引条(5)另一端依次穿过基座(4)腔体底部与限位板Ⅳ(15)之间的通道、第三指节(3)腔体底部与限位板Ⅲ(14)之间的通道、第二指节(2)腔体底部与限位板Ⅱ(13)之间的通道、第一指节(1)腔体底部与限位板Ⅰ(12)之间的通道后与销轴(11)固定连接；所述转轴Ⅰ(7)、转轴Ⅱ(8)和转轴Ⅲ(9)均设在牵引条(5)上方；
所述第一指节(1)、第二指节(2)、第三指节(3)和基座(4)底面中部均设有力传感器(16)，所述转轴Ⅰ(7)、转轴Ⅱ(8)和转轴Ⅲ(9)位置处均安装有编码器。
2.根据权利要求1所述的一种欠驱动式机器人灵巧手手指，其特征在于：所述第一指节(1)、第二指节(2)、第三指节(3)和基座(4)的外壳均由左右两部分拼接而成，所述销轴(11)、限位板Ⅰ(12)分别固定于第一指节(1)左侧外壳上，所述限位板Ⅱ(13)固定于第二指节(2)左侧外壳上，所述限位板Ⅲ(14)固定于第三指节(3)左侧外壳上，所述限位板Ⅳ(15)固定于基座(4)左侧外壳上。
3.根据权利要求1所述的一种欠驱动式机器人灵巧手手指，其特征在于：所述转轴Ⅰ(7)位置处安装的编码器的内衬套与转轴Ⅰ(7)过盈连接、读头固定安装在第一指节(1)上；所述转轴Ⅱ(8)位置处安装的编码器的内衬套与转轴Ⅱ(8)过盈连接、读头固定安装在第二指节(2)上；所述转轴Ⅲ(9)位置处安装的编码器的内衬套与转轴Ⅲ(9)过盈连接、读头固定安装在第三指节(3)上。
4.根据权利要求1所述的一种欠驱动式机器人灵巧手手指，其特征在于：所述驱动件(6)的动力输出端通过丝杆和安装在丝杆上的螺母滑块与牵引条(5)连接。
CN202010881035.6A 2020-08-27 2020-08-27 一种欠驱动式机器人灵巧手手指 Active CN111872963B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010881035.6A CN111872963B (zh) 2020-08-27 2020-08-27 一种欠驱动式机器人灵巧手手指

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010881035.6A CN111872963B (zh) 2020-08-27 2020-08-27 一种欠驱动式机器人灵巧手手指

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111872963A true CN111872963A (zh) 2020-11-03
CN111872963B CN111872963B (zh) 2022-11-25

Family

ID=73199855

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010881035.6A Active CN111872963B (zh) 2020-08-27 2020-08-27 一种欠驱动式机器人灵巧手手指

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111872963B (zh)

Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010269397A (ja) * 2009-05-21 2010-12-02 Honda Motor Co Ltd ロボットハンド装置
US20150028613A1 (en) * 2013-07-26 2015-01-29 Fanuc Corporation Robot gripping device
CN104802181A (zh) * 2015-04-09 2015-07-29 上海大学 机器人的三指灵巧手执行装置
CN205219103U (zh) * 2015-11-10 2016-05-11 山东科技大学 一种新型欠驱动三指灵巧手
CN106826771A (zh) * 2017-03-23 2017-06-13 江苏安格尔机器人有限公司 一种驱动外置的线驱动灵巧手
CN106976101A (zh) * 2017-05-15 2017-07-25 福州大学 一种欠驱动二指抓取灵巧手及其工作方法
CN107081777A (zh) * 2017-05-10 2017-08-22 中国科学技术大学 基于形状记忆合金柔体智能数字复合结构的仿人灵巧手
CN107139192A (zh) * 2017-06-16 2017-09-08 北京理工大学 一种用于五指灵巧手自适应抓取的触滑觉传感网
US20170282379A1 (en) * 2016-04-04 2017-10-05 Fanuc Corporation Robot gripping device
WO2018076303A1 (zh) * 2016-10-28 2018-05-03 深圳蓝胖子机器人有限公司 机械手及机器人
CN207593821U (zh) * 2017-12-21 2018-07-10 大连大华中天科技有限公司 一种仿人五指灵巧手装置
CN108453778A (zh) * 2018-02-05 2018-08-28 中国科学技术大学 一种具有多种抓取模式的欠驱动真空吸盘手爪
CN111098323A (zh) * 2020-01-19 2020-05-05 浙江工业大学 一种基于力与位移模糊混合控制的五指灵巧手及其控制方法
CN111376286A (zh) * 2018-12-29 2020-07-07 深圳市优必选科技有限公司 手指驱动机构及灵巧手

Patent Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010269397A (ja) * 2009-05-21 2010-12-02 Honda Motor Co Ltd ロボットハンド装置
US20150028613A1 (en) * 2013-07-26 2015-01-29 Fanuc Corporation Robot gripping device
CN104802181A (zh) * 2015-04-09 2015-07-29 上海大学 机器人的三指灵巧手执行装置
CN205219103U (zh) * 2015-11-10 2016-05-11 山东科技大学 一种新型欠驱动三指灵巧手
US20170282379A1 (en) * 2016-04-04 2017-10-05 Fanuc Corporation Robot gripping device
WO2018076303A1 (zh) * 2016-10-28 2018-05-03 深圳蓝胖子机器人有限公司 机械手及机器人
CN106826771A (zh) * 2017-03-23 2017-06-13 江苏安格尔机器人有限公司 一种驱动外置的线驱动灵巧手
CN107081777A (zh) * 2017-05-10 2017-08-22 中国科学技术大学 基于形状记忆合金柔体智能数字复合结构的仿人灵巧手
CN106976101A (zh) * 2017-05-15 2017-07-25 福州大学 一种欠驱动二指抓取灵巧手及其工作方法
CN107139192A (zh) * 2017-06-16 2017-09-08 北京理工大学 一种用于五指灵巧手自适应抓取的触滑觉传感网
CN207593821U (zh) * 2017-12-21 2018-07-10 大连大华中天科技有限公司 一种仿人五指灵巧手装置
CN108453778A (zh) * 2018-02-05 2018-08-28 中国科学技术大学 一种具有多种抓取模式的欠驱动真空吸盘手爪
CN111376286A (zh) * 2018-12-29 2020-07-07 深圳市优必选科技有限公司 手指驱动机构及灵巧手
CN111098323A (zh) * 2020-01-19 2020-05-05 浙江工业大学 一种基于力与位移模糊混合控制的五指灵巧手及其控制方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
叶军: "欠腱驱动多指灵巧手的设计", 《机械设计与研究》 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN111872963B (zh) 2022-11-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN206029936U (zh) 一种新型工业机器人抓手
CN107182443B (zh) 全驱动仿人手三指果蔬采摘末端执行器
WO2020248587A1 (zh) 一种驱控一体化的智能电动机械手
CN212193200U (zh) 一种滑轮式欠驱动三关节机械手
CN211491600U (zh) 一种智能机器人关节臂抓手
CN212421348U (zh) 一种可变行程软体气动夹持装置
CN111872963B (zh) 一种欠驱动式机器人灵巧手手指
CN213054885U (zh) 一种抓握力量可调式智能机械手
CN207290132U (zh) 一种机器人抓取装置
CN214238279U (zh) 一种三指关节欠驱动自适应电驱机械爪
CN212825441U (zh) 一种绳驱动欠驱五指机械手
CN108858164B (zh) 一种工业机器人大手臂结构
CN110561467A (zh) 多传感器反馈控制直线平夹自适应机器人手指装置
CN216464653U (zh) 多指仿形机械手
CN108189053B (zh) 杠杆式末端精确直线复合抓取机器人手指装置
CN213616765U (zh) 一种多抓取方式和驱动方式的气动三指机械手
CN215789956U (zh) 一种小臂可伸缩式关节机械手
CN112621806B (zh) 连杆滑动座补偿式线性平夹自适应欠驱动手
CN113618761A (zh) 柔性件传动变位自适应机器人手指装置
CN205255027U (zh) 一种大范围抓取欠驱动多适应机械手
CN211709342U (zh) 一种新式的工业机器人用抓取装置
CN210307854U (zh) 一种欠驱动机械手
CN212331062U (zh) 一种滑块式欠驱动三关节机械手
CN211916865U (zh) 一种双臂搬运定位机器人
CN209533384U (zh) 具有3t、2t1r和1r2t运动模式的并联机构

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant