CN212146478U - 五杆滑槽直线平夹自适应机器人手指装置 - Google Patents

Abstract

五杆滑槽直线平夹自适应机器人手指装置，属于机器人手技术领域，包括基座、第一指段、第二指段、电机、滑块、滑槽、远关节轴、两个连杆、三个转轴、簧件和两个限位凸块等。该装置实现了机器人手指直线平行夹持与自适应复合抓取的功能，该装置可以平动第一指段和第二指段，以平夹捏持方式夹持物体；能够实现自适应握持物体，对不同形状、尺寸的物体具有自适应性；可以实现内部抓取。该装置在平行夹持阶段能够达到第二指段末端沿直线精确运动，从而适应在工作台面上平行夹持抓取不同尺寸的物体，而无需调整机器人手整体的位置，降低了成本。该装置抓取范围广，仅采用单个电机驱动，无需复杂的传感和实时控制系统。

Description

五杆滑槽直线平夹自适应机器人手指装置

技术领域

本实用新型属于机器人手技术领域，特别涉及一种五杆滑槽直线平夹自适应机器人手指装置的结构设计。

背景技术

传统的具有平夹自适应功能的欠驱动机器人手优点是能够实现平行夹持和自适应两种抓取模式，但是末端呈现圆弧轨迹，使得这种机器人手在抓取工作台面上的不同尺寸物体时需要不同的手掌位置，虽然利用机械臂能够调整机器人手的整体位置，但是在高速抓取和操作中，这是不利的，会导致降低工作效率，增加工作时间的问题。

一种机器人手装置(美国发明专利US2014/0265401A1)采用多个连杆实现了平行夹持和自适应复合抓取的功能，其不足在于：该装置在实现平行夹持的过程中，第一指段绕近关节轴转动，产生了远关节轴和第二指段呈圆弧轨迹的平动，带来第二指段末端的位置下降，导致利用该装置在工作台面抓取物体时，不能适应尺寸变化较大的物体。如果抓取不同尺寸的物体需要重新调整整个机器人手(手掌基座)相对于工作台面的位置，这样就带来了额外的机器人臂编程任务，也需要有调整机器人手位置的时间，不利于机器人高速抓取与操作。

发明内容

本实用新型的目的是为了克服已有技术的不足之处，提供一种五杆滑槽直线平夹自适应机器人手指装置。该装置具有多种抓取模式，既能平动手指用平夹捏持方式夹持物体，也能在第一指段接触物体后弯曲第二指段去自适应包络物体，对不同形状、尺寸的物体具有自适应性；该装置在平行夹持阶段能够达到第二指段末端沿直线精确运动，从而适应在工作台面上平行夹持抓取不同尺寸的物体，而无需调整机器人手整体的位置，降低了成本；采用单个电机驱动，无需复杂的传感和实时控制系统。

本实用新型的目的是采用以下技术方案来实现。依据本实用新型提出的一种五杆滑槽直线平夹自适应机器人手指装置，包括基座、两个第一指段、两个第二指段、两个远关节轴、传动机构和电机；所述电机固定安装在基座中；两个第一指段及两个第二指段呈相对设置，第i个远关节轴活动套设在第i个第一指段中，第i个第二指段套接在第i个远关节轴上；所述电机的输出轴与传动机构的输入端相连；该五杆滑槽直线平夹自适应机器人手指装置还包括两个滑块、两个第一连杆、两个第二连杆、两个第一转轴、两个第二转轴、两个第三转轴、两个簧件、两个第一限位凸块和两个第二限位凸块；所述基座上设有固定的滑槽，两个滑块滑动镶嵌在滑槽中且所述滑块的滑动方向与所述远关节轴的中心线垂直；第i个第一指段的端部与第i个滑块固接，两个第一指段的滑动方向相反；所述传动机构的输出端与两个第一连杆相连；第i个第一转轴套设在基座中，第i个第一连杆的一端套接在第i个第一转轴上、另一端套接在第i个第二转轴上，第i个第二连杆的一端套接在第i个第二转轴上、另一端套接在第i个第三转轴上；第i个簧件的两端分别连接第i个第一指段、第i个第二指段；第i个第一限位凸块与第i个第一指段固接，第i个第二限位凸块与第i个第二指段固接，初始状态时在第i个簧件的弹力下第i个第一限位凸块与第i个第二限位凸块相接触；第i个第二指段的一端套接在第i个第三转轴上；所述第一转轴、第二转轴、第三转轴和远关节轴的中心线互相平行；其中，i＝1,2。

进一步的，所述传动机构包括两个齿轮、两个带轮、一个过渡轴，所述过渡轴活动套设在基座中；所述电机的输出轴与一个第一转轴相连，第一齿轮套固在该第一转轴上，第一连杆的一端与第一齿轮固接；第二齿轮、第一带轮均套接在所述过渡轴上且二者固接，所述第一齿轮与第二齿轮啮接，实现反向同速转动；第二带轮套接在另一个第一转轴上，另一个第一连杆的一端与第二带轮固接；第一带轮与第二带轮通过O型皮带连接，实现同向同速转动。

进一步的，所述第二指段包括用于对目标物体进行抓取的抓取部、端部套接在相应的第三转轴上的连杆部，所述第二限位凸块与相应的第二指段固接并靠近连杆部。

进一步的，所述簧件为柱形弹簧或扭簧。

本方案具有如下突出效果和明显特点：

该装置采用电机、多个连杆、多个转轴、滑槽、簧件和两个限位凸块等实现了机器人手指直线平行夹持与自适应复合抓取的功能，具有三种抓取模式：(1)该装置可以平动第一指段和第二指段，以平夹捏持方式夹持物体；(2)该装置能够实现自适应握持物体，在第一指段平动接触物体被阻挡后，第二指段自动绕远关节轴转动，直到接触物体，达到自适应包络握持物体的效果，对不同形状、尺寸的物体具有自适应性；(3)该装置可以实现内部抓取，第一指段与第二指段向外张开时可以撑取中空物体。该装置在平行夹持阶段能够达到第二指段末端沿直线精确运动，从而适应在工作台面上平行夹持抓取不同尺寸的物体，而无需调整机器人手整体的位置，降低了成本。该装置结构简单，制造成本低，抓取范围广，仅采用单个电机驱动，无需复杂的传感和实时控制系统，适用于各种需要抓取不同物体的机器人。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其他目的、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是本实用新型设计的五杆滑槽直线平夹自适应机器人手指装置的一种实施例的立体外观图。

图2是图1所示实施例的部分零件位置图。

图3是图1所示实施例的后视图。

图4是图1所示实施例的爆炸视图。

图5A至5B是图1所示实施例实现内部抓取，第一指段与第二指段向外张开时撑取中空物体的动作过程示意图。

图6A至6B是图1所示实施例以平行夹持的方式抓取物体的动作过程示意图。

图7A至7C是图1所示实施例以自适应包络握持的方式抓取物体的动作过程示意图。

【附图标记】

1-基座，11-滑槽，21-第一指段，211-滑块，22-第二指段，

3-远关节轴，4-电机，61-第一连杆，62-第二连杆，71-第一转轴，

72-第二转轴，73-第三转轴，8-簧件，91-第一限位凸块， 92-第二限位凸块。

具体实施方式

下面结合附图及实施例进一步详细介绍本实用新型的具体结构、工作原理的内容。

请参阅图1至图4，为本实用新型设计的五杆滑槽直线平夹自适应机器人手指装置的一种实施例，本实施例将第二指段所在的位置定义为“上”、基座所在的位置定义为“下”。本实施例包括基座1、两个第一指段21、两个第二指段22、两个远关节轴3、传动机构和电机4；所述电机4固定安装在基座1中；两个第一指段21及第二指段22呈相对设置，第i个远关节轴3活动套设在第i个第一指段21中，第i个第二指段22套接在第i个远关节轴3上；所述电机4的输出轴与传动机构的输入端相连。本实施例还包括两个滑块211、两个第一连杆61、两个第二连杆62、两个第一转轴71、两个第二转轴72、两个第三转轴73、两个簧件8、两个第一限位凸块91和两个第二限位凸块92；所述基座1上设有固定的滑槽11，两个滑块211滑动镶嵌在滑槽11中且所述滑块211的滑动方向与所述远关节轴3的中心线垂直；第i个第一指段21的下端与第i个滑块211固接，两个第一指段21的滑动方向相反；所述传动机构的输出端与两个第一连杆61相连；第i个第一转轴71套设在基座1中；第i个第一连杆61的一端套接在第i个第一转轴71上，第i个第一连杆61的另一端套接在第i个第二转轴72上；第i个第二连杆62的一端套接在第i个第二转轴72上，第i个第二连杆62的另一端套接在第i个第三转轴73上；第i个簧件8的两端分别连接第i个第一指段21、第i个第二指段22；第i个第一限位凸块91与第i个第一指段21固接，第i个第二限位凸块92与第i个第二指段22固接；初始状态时，在第i个簧件8的弹力下第i个第一限位凸块91与第i个第二限位凸块92相接触；第i个第二指段22的一端套接在第i个第三转轴73上；所述第一转轴71、第二转轴72、第三转轴73和远关节轴3的中心线互相平行；其中，i＝1,2。

本实施例中，所述传动机构包括两个齿轮、两个带轮、一个过渡轴，所述过渡轴活动套设在基座1中；所述电机4的输出轴与位于左侧的第一转轴71相连；第一齿轮套固在位于左侧的第一转轴71上，第一连杆61的一端与第一齿轮固接；第二齿轮、第一带轮均套接在所述过渡轴上，所述第二齿轮与第一带轮固接；所述第一齿轮与第二齿轮啮接，实现反向同速转动；第二带轮套接在位于右侧的第一转轴71上，另一个第一连杆61的一端与第二带轮固接；第一带轮与第二带轮通过O型皮带连接，实现同向同速转动。当然在本实用新型的其他实施例中，所述传动机构可以是其他的很多种常规的传动机构，例如齿轮传动机构、带轮传动机构等等，还可以是一级传动机构或二级以上的传动机构，只要将驱动器(电机)的动力传递给第一连杆即可。

本实施例中，所述第二指段22呈V型，包括抓取部、连杆部，抓取部用于对目标物体进行抓取；连杆部的端部套接在相应的第三转轴73上。所述第二限位凸块92与相应的第二指段22固接并靠近连杆部。

本实施例中，所述簧件8为柱形弹簧，当然在其他实施例中也可以是扭簧。

本实用新型的工作原理，结合附图介绍如下：

初始状态时在簧件8的弹力下第一限位凸块91与第二限位凸块92相接触，如图5A、图6A、图7A所示。

本实施例抓取物体时，电机4转动，通过传动机构带动第一连杆61转动，由于初始状态时第一限位凸块91和第二限位凸块92相接触，所以第二指段22不会绕远关节轴3转动，此时，由于簧件8的约束、第一指段21和第二指段22构成近似刚体结构，从而在第二连杆62的推动下实现了第一指段21和第二指段22一起沿直线运动的效果。在两个第一指段作相背运动时，当第二指段22接触物体时，实现内部抓取，动作过程如图5A至图5B所示。在两个第一指段作相向运动时，当第二指段22接触物体时，实现平行夹持抓取，动作过程如图6A至图6B所示；当第二指段22未接触物体，而第一指段21接触物体时，电机4继续转动，通过传动机构带动第一连杆61继续转动、第二连杆62继续推动，此时簧件8发生变形，第二连杆62与第一连杆61之间的角度发生变化，位于左侧的第二指段22绕远关节轴3的中心线顺时针转动、位于右侧的第二指段22绕远关节轴3的中心线逆时针转动，直到两个第二指段22接触物体，抓取结束，动作过程如图7A至图7C所示。该装置实现了自适应抓取效果，该过程对不同形状、尺寸物体有适应性，抓取稳定。

本实施例释放物体时，电机反转，释放物体过程与上述过程相反，不再赘述。

该装置采用电机、多个连杆、多个转轴、滑槽、簧件和两个限位凸块等实现了机器人手指直线平行夹持与自适应复合抓取的功能，具有三种抓取模式：(1)该装置可以平动第一指段和第二指段，以平夹捏持方式夹持物体；(2)该装置能够实现自适应握持物体，在第一指段平动接触物体被阻挡后，第二指段自动绕远关节轴转动，直到接触物体，达到自适应包络握持物体的效果，对不同形状、尺寸的物体具有自适应性；(3)该装置可以实现内部抓取，第一指段与第二指段向外张开时可以撑取中空物体。该装置在平行夹持阶段能够达到第二指段末端沿直线精确运动，从而适应在工作台面上平行夹持抓取不同尺寸的物体，而无需调整机器人手整体的位置，降低了成本。该装置结构简单，制造成本低，抓取范围广，仅采用单个电机驱动，无需复杂的传感和实时控制系统，适用于各种需要抓取不同物体的机器人。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本实用新型技术方案的设计和范围，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.一种五杆滑槽直线平夹自适应机器人手指装置，包括基座、两个第一指段、两个第二指段、两个远关节轴、传动机构和电机；所述电机固定安装在基座中；两个第一指段及两个第二指段呈相对设置，第i个远关节轴活动套设在第i个第一指段中，第i个第二指段套接在第i个远关节轴上；所述电机的输出轴与传动机构的输入端相连；其特征在于：该五杆滑槽直线平夹自适应机器人手指装置还包括两个滑块、两个第一连杆、两个第二连杆、两个第一转轴、两个第二转轴、两个第三转轴、两个簧件、两个第一限位凸块和两个第二限位凸块；所述基座上设有固定的滑槽，两个滑块滑动镶嵌在滑槽中且所述滑块的滑动方向与所述远关节轴的中心线垂直；第i个第一指段的端部与第i个滑块固接，两个第一指段的滑动方向相反；所述传动机构的输出端与两个第一连杆相连；第i个第一转轴套设在基座中，第i个第一连杆的一端套接在第i个第一转轴上、另一端套接在第i个第二转轴上，第i个第二连杆的一端套接在第i个第二转轴上、另一端套接在第i个第三转轴上；第i个簧件的两端分别连接第i个第一指段、第i个第二指段；第i个第一限位凸块与第i个第一指段固接，第i个第二限位凸块与第i个第二指段固接，初始状态时在第i个簧件的弹力下第i个第一限位凸块与第i个第二限位凸块相接触；第i个第二指段的一端套接在第i个第三转轴上；所述第一转轴、第二转轴、第三转轴和远关节轴的中心线互相平行；其中，i＝1,2。

2.根据权利要求1所述的五杆滑槽直线平夹自适应机器人手指装置，其特征在于：所述传动机构包括两个齿轮、两个带轮、一个过渡轴，所述过渡轴活动套设在基座中；所述电机的输出轴与一个第一转轴相连，第一齿轮套固在该第一转轴上，第一连杆的一端与第一齿轮固接；第二齿轮、第一带轮均套接在所述过渡轴上且二者固接，所述第一齿轮与第二齿轮啮接，实现反向同速转动；第二带轮套接在另一个第一转轴上，另一个第一连杆的一端与第二带轮固接；第一带轮与第二带轮通过O型皮带连接，实现同向同速转动。

3.根据权利要求1所述的五杆滑槽直线平夹自适应机器人手指装置，其特征在于：所述第二指段包括用于对目标物体进行抓取的抓取部、端部套接在相应的第三转轴上的连杆部，所述第二限位凸块与相应的第二指段固接并靠近连杆部。

4.根据权利要求1所述的五杆滑槽直线平夹自适应机器人手指装置，其特征在于：所述簧件为柱形弹簧或扭簧。

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