并聯齒輪傳動平夾自適應機器人手指裝置的制造方法
【技術領域】
[0001 ]本發明屬于機器人手技術領域，特別涉及一種并聯齒輪傳動平夾自適應機器人手指裝置的結構設計。
【背景技術】
[0002]自適應欠驅動機器人手采用少量電機驅動多個自由度關節，由于電機數量少，藏入手掌的電機可以選擇更大的功率和體積，出力大，同時純機械式的反饋系統無需對環境敏感也可以實現穩定抓取，自動適應不同形狀尺寸的物體，沒有實時電子傳感和閉環反饋控制的需求，控制簡單方便，降低了制造成本。
[0003]在抓取物體時主要有兩種抓取方法，一種是捏持，一種是握持。捏持是用末端手指的指尖部分去夾取物體，采用兩個點或兩個軟指面去接觸物體，主要針對小尺寸物體或具有對立面的較大物體;握持是用手指的多個指段包絡環繞物體來實現多個點的接觸，達到更穩定的形狀包絡抓取。工業夾持器一般采用捏持方式，難以具有穩定握持功能，不能適應多種形狀物體的穩定包絡抓取；自適應欠驅動手指可以采用自適應包絡物體的方式握持，但是無法實施捏持抓取;耦合的多關節手可以實現多關節同時轉動，能夠實現捏持，不能實現針對多種形狀物體的穩定的多點包絡握持。上述三種手均有很大的提升空間。現實中很需要一種既具有捏持功能，又能夠實現穩定自適應包絡抓持的機器人手。
[0004]已有的一種具有雙自由度欠驅動手指的五連桿夾持裝置，如美國專利US8973958B2，包括五個連桿、彈簧、機械約束。該裝置在工作時，開始階段保持末端指段的姿態進行近關節彎曲動作，之后根據物體的位置可以實現平行捏持或自適應包絡握持的功能。其不足之處在于，該裝置采用非常復雜的多連桿機構，運動存在較大的死區，抓取范圍較小，機構體積大，缺乏柔順性，制造成本過高。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是為了克服已有技術的不足之處，提供一種并聯齒輪傳動平夾自適應機器人手指裝置。該裝置具有多種抓取模式，既能平動第二指段夾持物體，也能先后轉動第一指段和第二指段自適應包絡不同形狀、大小的物體;抓取范圍大;無需復雜的傳感和控制系統。
[0006]本發明的技術方案如下:
[0007]本發明設計的一種并聯齒輪傳動平夾自適應機器人手指裝置，包括基座、第一指段、第二指段、近關節軸、遠關節軸和驅動器;所述驅動器與基座固接;所述近關節軸的中心線與遠關節軸的中心線平行;其特征在于:該并聯齒輪傳動平夾自適應機器人手指裝置還包括傳動機構、第一主齒輪、第二主齒輪、第一齒輪組、第三主齒輪、第四主齒輪、第二齒輪組、凸塊撥盤、簧件和限位凸塊;所述近關節軸活動套設在基座中；所述遠關節軸活動套設在第一指段中；所述第一指段套接在近關節軸上;所述第二指段套接在遠關節軸上;所述傳動機構設置在基座中；所述驅動器的輸出軸與傳動機構的輸入端相連，所述傳動機構的輸出端與第一主齒輪相連;所述第一主齒輪活動套接在近關節軸上，所述第二主齒輪套接在遠關節軸上，第二主齒輪與第二指段固接;所述第一齒輪組安裝在第一指段中，所述第一齒輪組包括至少一個齒輪或相嚙合的多個齒輪，所述第一齒輪組的輸入齒輪與第一主齒輪嚙合，所述第一齒輪組的輸出齒輪與第二主齒輪相嚙合;所述第三主齒輪活動套接在近關節軸上;所述第四主齒輪套接在遠關節軸上，第四主齒輪與第二指段固接;所述第二齒輪組安裝在第一指段中，所述第二齒輪組包括至少一個齒輪或相嚙合的多個齒輪，所述第二齒輪組的輸入齒輪與第三主齒輪嚙合，所述第二齒輪組的輸出齒輪與第四主齒輪相嚙合;所述凸塊撥盤活動套接在近關節軸上，所述凸塊撥盤與第三主齒輪固接;所述限位凸塊與基座固接;所述凸塊撥盤與限位凸塊相接觸或離開一段距離;設第一指段靠向物體的轉動方向為近關節正方向，第一指段遠離物體的轉動方向為近關節反方向；在該并聯齒輪傳動平夾自適應機器人手指裝置處于初始狀態時，凸塊撥盤與限位凸塊接觸，設此時凸塊撥盤相對基座的旋轉角度為O度，從該位置開始，凸塊撥盤朝近關節正方向旋轉時的轉動角度為正，凸塊撥盤朝近關節反方向旋轉時的轉動角度為負;所述限位凸塊限制凸塊撥盤的轉動角度只能為正;所述簧件的兩端分別連接凸塊撥盤和基座;通過第一齒輪組的傳動，從第一主齒輪到第二主齒輪的傳動是同向傳動且傳動比小于I;通過第二齒輪組的傳動，從第三主齒輪到第四主齒輪的傳動是同向傳動且傳動比等于I。
[0008]本發明所述的并聯齒輪傳動平夾自適應機器人手指裝置，其特征在于:所述驅動器米用電機、氣缸或液壓缸。
[0009]本發明所述的并聯齒輪傳動平夾自適應機器人手指裝置，其特征在于:所述簧件采用拉簧、壓簧、片簧或扭簧。
[0010]本發明所述的并聯齒輪傳動平夾自適應機器人手指裝置，其特征在于:所述第一齒輪組包括第一過渡齒輪、第二過渡齒輪、第三過渡齒輪、第一中間軸、第二中間軸和第三中間軸;所述第一中間軸、第二中間軸和第三中間軸分別套設在第一指段中，所述第一過渡齒輪與第一主齒輪嚙合，所述第一過渡齒輪與第二過渡齒輪嚙合，所述第二過渡齒輪與第三過渡齒輪嚙合，所述第三過渡齒輪與第二主齒輪嚙合，所述第一過渡齒輪套接在第一中間軸上，所述第二過渡齒輪套接在第二中間軸上，所述第三過渡齒輪套接在第三中間軸上。[0011 ]本發明所述的并聯齒輪傳動平夾自適應機器人手指裝置，其特征在于:所述第二齒輪組包括第四過渡齒輪、第五過渡齒輪、第六過渡齒輪、第四中間軸、第五中間軸和第六中間軸;所述第四中間軸、第五中間軸和第六中間軸分別套設在第一指段中，所述第四過渡齒輪與第三主齒輪嚙合，所述第四過渡齒輪與第五過渡齒輪嚙合，所述第五過渡齒輪與第六過渡齒輪嚙合，所述第六過渡齒輪與第四主齒輪嚙合，所述第四過渡齒輪套接在第四中間軸上，所述第五過渡齒輪套接在第五中間軸上，所述第六過渡齒輪套接在第六中間軸上。
[0012]本發明與現有技術相比，具有以下優點和突出性效果:
[0013]本發明裝置利用驅動器、不同傳動比的多路齒輪傳動機構、簧件、凸塊撥盤和限位凸塊等綜合實現了雙關節機器人手指平行夾持及自適應抓取的功能，根據目標物體形狀和位置的不同，既能平動第二指段捏持物體或外張撐取物體，也能依次轉動第一指段和第二指段包絡不同形狀、大小的物體;該裝置抓取范圍大;采用欠驅動的方式，利用一個驅動器驅動兩個關節，無需復雜的傳感和控制系統;該裝置結構緊湊、體積小，制造和維護成本低，適用于機器人手。
【附圖說明】
[0014]圖1是本發明設計的并聯齒輪傳動平夾自適應機器人手指裝置的一種實施例的立體外觀圖。
[0015]圖2是圖1所示實施例的正面外觀圖。
[0016]圖3是圖1所示實施例的一個側面外觀圖(圖2的右視圖)。
[0017]圖4是圖1所示實施例的另一個側面外觀圖(圖2的左視圖)。
[0018]圖5是圖2的A-A剖視圖。
[0019]圖6是圖2的B-B剖視圖。
[0020]圖7是圖1所示實施例的從一個角度觀察的內部立體視圖(未畫出部分零件)。
[0021]圖8是圖1所示實施例的從另一個角度觀察的內部立體視圖(未畫出部分零件)。
[0022]圖9是圖1所示實施例的正面外觀圖(未畫出基座前板、基座表面板、第一指段前板、第一指段表面板)。
[0023]圖10是圖1所示實施例的爆炸視圖。
[0024]圖11至圖15是圖1所示實施例在以包絡握持的方式抓取物體的動作過程示意圖。
[0025]圖16至圖18是圖1所示實施例抓取物體的另一種方式一一平行開合用第二指段夾持物體(稱為平夾抓取)的動作過程示意圖。
[0026]圖19至圖21是圖1所示實施例依次以平行開合及自適應包絡抓取物體的動作過程中幾個關鍵位置時，凸塊撥盤、簧件與限位凸塊的相對位置的變化情況。
[0027]在圖1至圖21中:
[0028]I —基座，111 一基座前板，112—基座后板，113—基座左側板，
[0029]114 一基座右側板， 115—基座表而板， 116—基座底板，2—第一指段，
[0030]21—第一指段骨架， 22—第一指段左側板，23—第一指段右側板，24—第一指段表而板，[0031 ] 25—第一指段前板， 26—第一指段后板， 3—第二指段，4 一近關節軸，
[0032]5—遠關節軸，6 —第一主齒輪，61—第一過渡齒輪， 62—第二過渡齒輪，
[0033]63—第三過渡齒輪， 611 —第一中間軸