專利名稱：機器人靈巧手手指關節齒輪耦合傳動機構的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種機器人手指的傳動機構。
背景技術：
機器人靈巧手技術作為機器人技術的一個重要分支，經過幾十年的發展， 取得了很好的成績，也相繼誕生了一些有代表性的靈巧手，這些靈巧手的進步 主要體現在機械結構、驅動、傳感、集成度以及控制等方面。目前已研制成功 的靈巧手大多采用類似人手的手指自由度布置四個關節、三個自由度。手指 根部有兩個關節(合稱為基關節)、兩個自由度，實現手指的彎曲和側擺運動； 手指部分有兩個關節、 一個自由度，手指部分兩個關節通過機構耦合運動。但 現有的機器人靈巧手手指關節的耦合傳動機構，如連桿、鋼絲等實現耦合運動 的結構，存在著結構復雜、可靠性差、手指彎曲時的運動協調性差、易于出現 耦合傳動間隙等問題。
發明內容
本發明為了解決現有的耦合傳動機構存在結構復雜、可靠性差、手指彎曲 時的運動協調性差、易于出現耦合間隙的問題，進而提供了一種機器人靈巧手 手指關節齒輪耦合傳動機構。
本發明解決上述技術問題采用的技術方案是本發明所述齒輪耦合傳動機 構由固定直齒輪、中間齒輪、從動直齒輪、中間齒輪支撐軸組成，所述固定直 齒輪、中間齒輪與從動直齒輪的模數相同，固定直齒輪與從動直齒輪的齒數相 同，中間齒輪分別與固定直齒輪和從動直齒輪同時嚙合；固定直齒輪套裝在諧 波減速器的柔輪上，固定直齒輪與諧波減速器的剛輪和第一指節右側壁三者固 接在一起，固定直齒輪與中間關節同軸，中間齒輪支撐軸位于中間指節內且其 兩端分別安裝在中間指節左側壁和中間指節右側壁上，中間齒輪安裝在中間齒 輪支撐軸上，中間齒輪支撐軸穿過中間指節傳動件，從動直齒輪安裝在指尖一 維力矩傳感器上，從動直齒輪與末端關節同軸。 本發明具有以下有益效果本發明實現了中間關節和末端關節的同向精確 1: l角度的耦合運動，具有結構簡單、.可靠性好、手指彎曲時的運動協調性好、 能夠傳遞大力矩、耦合運動間隙小的優點，在機器人靈巧手手指中應用本發明 將大大提高機器人靈巧手運動精度、抓握準確性。由于采用齒輪的嚙合來完成 手指兩關節的耦合運動，使得本發明具有結構緊湊、運動平穩、噪音小的優點， 而且成本較低，易于實現。
圖1是將本發明應用在手指關節上的立體圖，圖2是將本發明應用在手指 關節上的主剖視圖，圖3是齒輪耦合傳動原理的結構示意圖(原始狀態)，圖4
是齒輪耦合傳動原理的結構示意圖(中間關節和末端關節的同向1: l角度的耦
合運動后)。
具體實施例方式
具體實施方式
一如圖1 4所示，本實施方式所述的機器人靈巧手手指關
節齒輪耦合傳動機構由固定直齒輪IO、中間齒輪ll、從動直齒輪12、中間齒輪 支撐軸15組成，所述固定直齒輪10、中間齒輪11與從動直齒輪12的模數相同， 固定直齒輪10與從動直齒輪12的齒數相同，中間齒輪11分別與固定直齒輪10 和從動直齒輪12同時嚙合；固定直齒輪10套裝在諧波減速器3的柔輪3-1上， 固定直齒輪10與諧波減速器3的剛輪3-3和第一指節右側壁5-2三者固接在一 起，固定直齒輪10與中間關節8同軸(所述軸是指中間關節轉動軸13)，中間齒 輪支撐軸15位于中間指節6內且其兩端分別安裝在中間指節左側壁6-1和中間 指節右側壁6-2上，中間齒輪11安裝在中間齒輪支撐軸15上，中間齒輪支撐 軸15穿過中間指節傳動件4,從動直齒輪12安裝在指尖一維力矩傳感器21上， 從動直齒輪12與末端關節9同軸(所述軸是指末端關節軸14)。
所述中間指節6為主動桿，由驅動電機1通過傳動傘齒輪2、諧波減速器3 等驅動，中間指節6帶動中間齒輪11、中間齒輪支撐軸15和末端關節9 (裝有 從動直齒輪12的末端關節軸14) 一同繞中間關節8和固定直齒輪10轉動。
具體實施方式
二如圖1 4所示，本實施方式所述固定直齒輪10和中間 齒輪11的軸線距離與從動直齒輪12和中間齒輪11的軸線距離相同，均等于中
間指節6長度的1/2。其它組成及連接關系與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
三如圖1 4所示，本實施方式是將本發明所述的手指關節 齒輪耦合傳動機構安裝在機器人靈巧手手指內的一個實施例
安裝本發明后的機器人靈巧手手指主要包括齒輪耦合傳動機構(本發明)、
第一指節5、中間指節6、末端指節7、中間關節8、末端關節9、驅動電機l、 傳動傘齒輪副2、諧波減速器3、中間指節傳動件4、指尖一維力矩傳感器21， 所述傳動傘齒輪副2由小傳動傘齒輪2-1和大傳動傘齒輪2-2組成，所述齒輪 耦合傳動機構由固定直齒輪IO、中間齒輪ll、從動直齒輪12、中間齒輪支撐軸 15組成，所述固定直齒輪IO、中間齒輪11與從動直齒輪12的模數相同，固定 直齒輪10與從動直齒輪12的齒數相同；所述第一指節5與中間指節6通過中 間關節8內的中間關節轉動軸13轉動連接，中間指節6與末端指節7通過末端 關節9內的末端關節軸14轉動連接，所述的驅動電機1置于第一指節5內且與 第一指節左側壁5-1固接，小傳動傘齒輪2-1安裝在驅動電機1的輸出軸上， 小傳動傘齒輪2-1與大傳動傘齒輪2-2嚙合，大傳動傘齒輪2-2安裝在中間關 節8內的中間關節轉動軸13上，諧波減速器3安裝在中間關節轉動軸13上， 諧波減速器3的剛輪3-3與第一指節右側壁5-2固接(柔輪3-1輸出)，中間指 節傳動件4安裝在諧波減速器3上，諧波減速器3的柔輪3-1與位于中間指節6 內的傳動件4固接；固定直齒輪10套裝在諧波減速器3的柔輪3-1上，固定直 齒輪10通過銷釘20與諧波減速器3的剛輪3-3和第一指節右側壁5-2三者固 接在一起，中間齒輪支撐軸15位于中間指節6內且其兩端分別安裝在中間指節 左側壁6-1和中間指節右側壁6-2上，中間齒輪11通過第一軸承18和第二軸 承19安裝在中間齒輪支撐軸15上，中間齒輪支撐軸15穿過中間指節傳動件4， 末端關節軸14安裝在中間指節左側壁6-1和中間指節右側壁6-2上，末端關節 軸14穿過中間指節傳動件4，位于末端關節9內指尖一維力矩傳感器21通過第 三軸承16和第四軸承17安裝在末端關節軸14上，從動直齒輪12安裝在指尖 一維力矩傳感器21上；中間齒輪11分別與固定直齒輪10和從動直齒輪12同 時嚙合。
工作原理
本發明所述的手指關節齒輪耦合傳動機構應用于手指部分有兩個關節(中
間關節8和末端關節9)和一個自由度的靈巧手手指上，可實現兩個關節(中間 關節8和末端關節9)的同向轉動角度為l: l的耦合運動，即中間指節6與末 端指節7的轉動角度相同。驅動電機1帶動傳動傘齒輪副2轉動，傳動傘齒輪 副2將動力傳遞給中間關節轉動軸13，中間關節轉動軸13帶動諧波減速器3 的波發生器3-2轉動進而使諧波減速器的柔輪3-1通過中間指節傳動件4帶動 中間指節6繞中間關節轉動軸13轉動(中間關節轉動軸13與中間齒輪支撐軸 15同時繞中間關節轉動軸13轉動)，與此同時，中間齒輪11沿固定直齒輪10 向前轉動，從動直齒輪12沿中間齒輪11向前轉動，中間齒輪11帶動指尖一維 力矩傳感器21向前轉動進而帶動末端指節7繞末端關節軸14向前轉動，實現 手指的彎曲，由于所述固定直齒輪IO、中間齒輪11與從動直齒輪12的模數相 同，固定直齒輪10與從動直齒輪12的齒數相同；根據三個齒輪的嚙合原理， 當中間關節8 (中間關節轉動軸13)轉動角度A時，由于中間齒輪ll的嚙合作 用，從動直齒輪12繞末端關節9 (末端關節軸14)轉動相同的角度A，從而實 現手指兩個關節同向1: 1的耦合運動(參見圖1 4)。
權利要求
1、一種機器人靈巧手手指關節齒輪耦合傳動機構，其特征在于所述齒輪耦合傳動機構由固定直齒輪(10)、中間齒輪(11)、從動直齒輪(12)、中間齒輪支撐軸(15)組成，所述固定直齒輪(10)、中間齒輪(11)與從動直齒輪(12)的模數相同，固定直齒輪(10)與從動直齒輪(12)的齒數相同，中間齒輪(11)分別與固定直齒輪(10)和從動直齒輪(12)同時嚙合；固定直齒輪(10)套裝在諧波減速器(3)的柔輪(3-1)上，固定直齒輪(10)與諧波減速器(3)的剛輪(3-3)和第一指節右側壁(5-2)三者固接在一起，固定直齒輪(10)與中間關節(8)同軸，中間齒輪支撐軸(15)位于中間指節(6)內且其兩端分別安裝在中間指節左側壁(6-1)和中間指節右側壁(6-2)上，中間齒輪(11)安裝在中間齒輪支撐軸(15)上，中間齒輪支撐軸(15)穿過中間指節傳動件(4)，從動直齒輪(12)安裝在指尖一維力矩傳感器(21)上，從動直齒輪(12)與末端關節(9)同軸。
2、 根據權利要求1所述的機器人靈巧手手指關節齒輪耦合傳動機構，其特 征在于固定直齒輪(10)和中間齒輪(11)的軸線距離與從動直齒輪(12) 和中間齒輪(11)的軸線距離相同，均等于中間指節(6)長度的1/2。
全文摘要
機器人靈巧手手指關節齒輪耦合傳動機構，它涉及一種機器人手指的傳動機構。本發明解決了現有的耦合傳動機構存在結構復雜、可靠性差、手指彎曲時的運動協調性差、易于出現耦合間隙的問題。所述固定直齒輪、中間齒輪與從動直齒輪的模數相同，固定直齒輪與從動直齒輪的齒數相同，中間齒輪與固定直齒輪、從動直齒輪同時嚙合；固定直齒輪套裝在諧波減速器的柔輪上，中間齒輪安裝在中間齒輪支撐軸上，從動直齒輪安裝在指尖一維力矩傳感器上。本發明實現了中間關節和末端關節的同向精確1∶1角度的耦合運動，具有結構簡單、可靠性好、手指彎曲時的運動協調性好、能夠傳遞大力矩、耦合運動間隙小的優點。
文檔編號B25J15/08GK101337354SQ20081013702
公開日2009年1月7日 申請日期2008年8月29日 優先權日2008年8月29日
發明者倪風雷, 宏 劉, 劉伊威, 克 吳 申請人:哈爾濱工業大學