連桿流體平夾自適應(yīng)機(jī)器人手指裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于機(jī)器人手技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種連桿流體平夾自適應(yīng)機(jī)器人手指裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
【背景技術(shù)】
[0002]自適應(yīng)欠驅(qū)動機(jī)器人手采用少量電機(jī)驅(qū)動多個自由度關(guān)節(jié)，由于電機(jī)數(shù)量少，藏入手掌的電機(jī)可以選擇更大的功率和體積，出力大，同時純機(jī)械式的反饋系統(tǒng)無需對環(huán)境敏感也可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定抓取，自動適應(yīng)不同形狀尺寸的物體，沒有實(shí)時電子傳感和閉環(huán)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(diǎn)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(luò)環(huán)繞物體來實(shí)現(xiàn)多個點(diǎn)的接觸，達(dá)到更穩(wěn)定的形狀包絡(luò)抓取。工業(yè)夾持器一般采用末端平行的夾持方式，難以具有包絡(luò)握持功能，不能適應(yīng)多種形狀物體的穩(wěn)定包絡(luò)抓??；自適應(yīng)欠驅(qū)動手指可以采用自適應(yīng)包絡(luò)物體的方式握持，但是無法實(shí)施末端平行夾持抓取，例如，已有的一種欠驅(qū)動兩關(guān)節(jié)機(jī)器人手指裝置(中國發(fā)明專利CN101234489A)，包括基座、電機(jī)、中部指段、末端指段和平帶輪式傳動機(jī)構(gòu)等。該裝置實(shí)現(xiàn)了雙關(guān)節(jié)欠驅(qū)動手指彎曲抓取物體的特殊效果，具有自適應(yīng)性。該欠驅(qū)動機(jī)械手指裝置的不足之處為:手指在未碰觸物體前始終呈現(xiàn)伸直狀態(tài)，抓取方式主要為握持方式，難實(shí)現(xiàn)較好的末端平行夾持抓取效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是為了克服已有技術(shù)的不足之處，提供一種連桿流體平夾自適應(yīng)機(jī)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(zhuǎn)動第一指段和第二指段自適應(yīng)包絡(luò)不同形狀、大小的物體;抓取范圍大;無需復(fù)雜的傳感和控制系統(tǒng)。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0006]本發(fā)明設(shè)計(jì)的一種連桿流體平夾自適應(yīng)機(jī)器人手指裝置，包括基座、第一指段、第二指段、近關(guān)節(jié)軸、遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸和驅(qū)動器;所述驅(qū)動器與基座固接;所述近關(guān)節(jié)軸的中心線與遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸的中心線平行;其特征在于:該連桿流體平夾自適應(yīng)機(jī)器人手指裝置還包括傳動機(jī)構(gòu)、第一傳動桿、第二傳動桿、第三傳動桿、第一桿軸、第二桿軸、第一柔性管、第二柔性管、流體、凸塊撥盤、簧件和限位凸塊;所述近關(guān)節(jié)軸活動套設(shè)在基座中；所述遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸活動套設(shè)在第一指段中；所述第一指段套接在近關(guān)節(jié)軸上;所述第二指段套接在遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸上;所述傳動機(jī)構(gòu)設(shè)置在基座中；所述驅(qū)動器的輸出軸與傳動機(jī)構(gòu)的輸入端相連，所述傳動機(jī)構(gòu)的輸出端與第一傳動桿相連;所述第一傳動桿活動套接在近關(guān)節(jié)軸上，所述第二傳動桿套接在遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸上，第二傳動桿與第二指段固接;所述第一桿軸套設(shè)在第一傳動桿上，所述第三傳動桿的一端套接在第一桿軸上，第三傳動桿的另一端套接在第二桿軸上，所述第二桿軸套設(shè)在第二傳動桿上;所述第一傳動桿、第三傳動桿、第二傳動桿和第一指段構(gòu)成不等邊“口”字形四連桿機(jī)構(gòu)，所述第一傳動桿的連桿長度大于第二傳動桿的連桿長度;所述第一柔性管和第二柔性管均分別包括第一端蓋、第二端蓋和具有伸縮和彎曲柔性的伸縮管，所述伸縮管為空心結(jié)構(gòu)，伸縮管的兩端分別固接第一端蓋和第二端蓋，所述第一端蓋上設(shè)有通孔;所述第一指段上設(shè)有通孔;所述第一柔性管的第二端蓋與凸塊撥盤固接，第一柔性管的第一端蓋與第一指段固接，第一柔性管的第一端蓋上的通孔與第一指段的通孔相連通；所述第二柔性管的第二端蓋與第二指段固接，第二柔性管的第一端蓋與第一指段固接，第二柔性管的第一端蓋上的通孔與第一指段的通孔相連通;所述流體密封在第一柔性管、第一指段的通孔和第二柔性管中；所述第一柔性管和第二柔性管同時位于該裝置抓取物體的一側(cè)或者同時位于該裝置遠(yuǎn)離抓取物體的一側(cè);設(shè)所述第一柔性管的伸縮管的中心線與近關(guān)節(jié)軸的中心線的距離為a，第二柔性管的伸縮管的中心線與遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸的中心線的距離為b，a與b相等;所述第一柔性管的伸縮管的內(nèi)徑與第二柔性管的伸縮管的內(nèi)徑相等;所述凸塊撥盤活動套接在近關(guān)節(jié)軸上;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(shè)第一指段靠向物體的轉(zhuǎn)動方向?yàn)榻P(guān)節(jié)正方向，第一指段遠(yuǎn)離物體的轉(zhuǎn)動方向?yàn)榻P(guān)節(jié)反方向；在該連桿流體平夾自適應(yīng)機(jī)器人手指裝置處于初始狀態(tài)時，凸塊撥盤與限位凸塊接觸，設(shè)此時凸塊撥盤相對基座的旋轉(zhuǎn)角度為O度，從該位置開始，凸塊撥盤朝近關(guān)節(jié)正方向旋轉(zhuǎn)時的轉(zhuǎn)動角度為正，凸塊撥盤朝近關(guān)節(jié)反方向旋轉(zhuǎn)時的轉(zhuǎn)動角度為負(fù);所述限位凸塊限制凸塊撥盤的轉(zhuǎn)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。
[0007]本發(fā)明所述的連桿流體平夾自適應(yīng)機(jī)器人手指裝置，其特征在于:所述驅(qū)動器采用電機(jī)、氣缸或液壓缸O
[0008]本發(fā)明所述的連桿流體平夾自適應(yīng)機(jī)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。
[0009]本發(fā)明所述的連桿流體平夾自適應(yīng)機(jī)器人手指裝置，其特征在于:所述伸縮管采用嵌簧絲膠管、套簧絲膠管或波紋管。
[0010]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)和突出性效果:
[0011]本發(fā)明裝置利用驅(qū)動器、連桿傳動機(jī)構(gòu)、柔性管、流體、簧件、凸塊撥盤和限位凸塊等綜合實(shí)現(xiàn)了雙關(guān)節(jié)機(jī)器人手指平行夾持及自適應(yīng)抓取的功能，根據(jù)目標(biāo)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(zhuǎn)動第一指段和第二指段包絡(luò)不同形狀、大小的物體;該裝置抓取范圍大;采用欠驅(qū)動的方式，利用一個驅(qū)動器驅(qū)動兩個關(guān)節(jié)，無需復(fù)雜的傳感和控制系統(tǒng);該裝置結(jié)構(gòu)緊湊、體積小，制造和維護(hù)成本低，適用于機(jī)器人手。
【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明設(shè)計(jì)的連桿流體平夾自適應(yīng)機(jī)器人手指裝置的一種實(shí)施例的立體外觀圖。
[0013I圖2是圖1所示實(shí)施例的正面外觀圖。
[0014]圖3是圖1所示實(shí)施例的一個側(cè)面外觀圖(圖2的右視圖)。
[0015]圖4是圖1所示實(shí)施例的另一個側(cè)面外觀圖(圖2的左視圖)。
[0016]圖5是圖2的A-A剖視圖。
[0017]圖6是圖2的B-B剖視圖。
[0018]圖7是圖1所示實(shí)施例的從一個角度觀察的內(nèi)部立體視圖(未畫出部分零件)。
[0019]圖8是圖1所示實(shí)施例的從另一個角度觀察的內(nèi)部立體視圖(未畫出部分零件)。
[0020]圖9是圖1所示實(shí)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)。
[0021]圖10是圖1所示實(shí)施例的爆炸視圖。
[0022]圖11至圖15是圖1所示實(shí)施例在以包絡(luò)握持的方式抓取物體的動作過程示意圖。
[0023]圖16至圖18是圖1所示實(shí)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。
[0024]圖19至圖21是圖1所示實(shí)施例依次以平行開合及自適應(yīng)包絡(luò)抓取物體的動作過程中幾個關(guān)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。
[0025]圖22是采用嵌簧絲膠管的第一柔性管或第二柔性管的局部剖視圖。
[0026]圖23是圖22的剖視圖。
[0027]圖24是采用套簧絲膠管的第一柔性管或第二柔性管立體外觀圖。
[0028]圖25是圖24的剖視圖。
[0029]圖26是采用波紋管的第一柔性管或第二柔性管立體外觀圖。
[0030]圖27是圖26的剖視圖。
[0031]圖28是第一柔性管的伸縮管的中心線與近關(guān)節(jié)軸的中心線的距離示意圖。
[0032]圖29是第二柔性管的伸縮管的中心線與遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸的中心線的距離示意圖。
[0033]在圖1至圖29中:
[0034]I —基座，111 一基座前板，112—基座后板，113 —基座左側(cè)板，
[0035]114 —基座右側(cè)板，115 —基座表面板，116—基座底板，2—第一指段，
[0036]21 一第一指段骨架，22—第一指段左側(cè)板，23—第一指段右側(cè)板，24—第一指段表面板，
[0037]25—第一指段前板，26—第一指段后板，27 —通孔，3—第二指段，
[0038]4—近關(guān)節(jié)軸，5—遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸，6—第一傳動桿，61—第一桿軸，
[0039]62一第二桿軸，7 —第二傳動桿，71 —第一端蓋，72 —第二端蓋，
[0040]73—嵌簧絲橡膠管，74—套簧絲橡膠管，75—波紋管，711 —通孔，
[0041]731 —膠管，732—彈簧絲，741 —膠管，742—彈簧絲，
[0042]8 —第三傳動桿，83 —軸承，84 —套筒，85 —螺釘，
[0043]86 —銷釘，9一第一柔性管，10 —第二柔性管，11 一流體，
[0044]12 —凸塊撥盤，13 —簧件，14 —驅(qū)動器(電機(jī))，141—減速器，
[0045]142 —第一錐齒輪，143 —第二錐齒輪，144 一過渡齒輪軸，145—第一帶輪，
[0046]146一第二帶輪，I4