并联齿轮传动平夹自适应机器人手指装置的制造方法
【技术领域】
[0001 ]本发明属于机器人手技术领域，特别涉及一种并联齿轮传动平夹自适应机器人手指装置的结构设计。
【背景技术】
[0002]自适应欠驱动机器人手采用少量电机驱动多个自由度关节，由于电机数量少，藏入手掌的电机可以选择更大的功率和体积，出力大，同时纯机械式的反馈系统无需对环境敏感也可以实现稳定抓取，自动适应不同形状尺寸的物体，没有实时电子传感和闭环反馈控制的需求，控制简单方便，降低了制造成本。
[0003]在抓取物体时主要有两种抓取方法，一种是捏持，一种是握持。捏持是用末端手指的指尖部分去夹取物体，采用两个点或两个软指面去接触物体，主要针对小尺寸物体或具有对立面的较大物体;握持是用手指的多个指段包络环绕物体来实现多个点的接触，达到更稳定的形状包络抓取。工业夹持器一般采用捏持方式，难以具有稳定握持功能，不能适应多种形状物体的稳定包络抓取；自适应欠驱动手指可以采用自适应包络物体的方式握持，但是无法实施捏持抓取;耦合的多关节手可以实现多关节同时转动，能够实现捏持，不能实现针对多种形状物体的稳定的多点包络握持。上述三种手均有很大的提升空间。现实中很需要一种既具有捏持功能，又能够实现稳定自适应包络抓持的机器人手。
[0004]已有的一种具有双自由度欠驱动手指的五连杆夹持装置，如美国专利US8973958B2，包括五个连杆、弹簧、机械约束。该装置在工作时，开始阶段保持末端指段的姿态进行近关节弯曲动作，之后根据物体的位置可以实现平行捏持或自适应包络握持的功能。其不足之处在于，该装置采用非常复杂的多连杆机构，运动存在较大的死区，抓取范围较小，机构体积大，缺乏柔顺性，制造成本过高。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是为了克服已有技术的不足之处，提供一种并联齿轮传动平夹自适应机器人手指装置。该装置具有多种抓取模式，既能平动第二指段夹持物体，也能先后转动第一指段和第二指段自适应包络不同形状、大小的物体;抓取范围大;无需复杂的传感和控制系统。
[0006]本发明的技术方案如下:
[0007]本发明设计的一种并联齿轮传动平夹自适应机器人手指装置，包括基座、第一指段、第二指段、近关节轴、远关节轴和驱动器;所述驱动器与基座固接;所述近关节轴的中心线与远关节轴的中心线平行;其特征在于:该并联齿轮传动平夹自适应机器人手指装置还包括传动机构、第一主齿轮、第二主齿轮、第一齿轮组、第三主齿轮、第四主齿轮、第二齿轮组、凸块拨盘、簧件和限位凸块;所述近关节轴活动套设在基座中；所述远关节轴活动套设在第一指段中；所述第一指段套接在近关节轴上;所述第二指段套接在远关节轴上;所述传动机构设置在基座中；所述驱动器的输出轴与传动机构的输入端相连，所述传动机构的输出端与第一主齿轮相连;所述第一主齿轮活动套接在近关节轴上，所述第二主齿轮套接在远关节轴上，第二主齿轮与第二指段固接;所述第一齿轮组安装在第一指段中，所述第一齿轮组包括至少一个齿轮或相啮合的多个齿轮，所述第一齿轮组的输入齿轮与第一主齿轮啮合，所述第一齿轮组的输出齿轮与第二主齿轮相啮合;所述第三主齿轮活动套接在近关节轴上;所述第四主齿轮套接在远关节轴上，第四主齿轮与第二指段固接;所述第二齿轮组安装在第一指段中，所述第二齿轮组包括至少一个齿轮或相啮合的多个齿轮，所述第二齿轮组的输入齿轮与第三主齿轮啮合，所述第二齿轮组的输出齿轮与第四主齿轮相啮合;所述凸块拨盘活动套接在近关节轴上，所述凸块拨盘与第三主齿轮固接;所述限位凸块与基座固接;所述凸块拨盘与限位凸块相接触或离开一段距离;设第一指段靠向物体的转动方向为近关节正方向，第一指段远离物体的转动方向为近关节反方向；在该并联齿轮传动平夹自适应机器人手指装置处于初始状态时，凸块拨盘与限位凸块接触，设此时凸块拨盘相对基座的旋转角度为O度，从该位置开始，凸块拨盘朝近关节正方向旋转时的转动角度为正，凸块拨盘朝近关节反方向旋转时的转动角度为负;所述限位凸块限制凸块拨盘的转动角度只能为正;所述簧件的两端分别连接凸块拨盘和基座;通过第一齿轮组的传动，从第一主齿轮到第二主齿轮的传动是同向传动且传动比小于I;通过第二齿轮组的传动，从第三主齿轮到第四主齿轮的传动是同向传动且传动比等于I。
[0008]本发明所述的并联齿轮传动平夹自适应机器人手指装置，其特征在于:所述驱动器米用电机、气缸或液压缸。
[0009]本发明所述的并联齿轮传动平夹自适应机器人手指装置，其特征在于:所述簧件采用拉簧、压簧、片簧或扭簧。
[0010]本发明所述的并联齿轮传动平夹自适应机器人手指装置，其特征在于:所述第一齿轮组包括第一过渡齿轮、第二过渡齿轮、第三过渡齿轮、第一中间轴、第二中间轴和第三中间轴;所述第一中间轴、第二中间轴和第三中间轴分别套设在第一指段中，所述第一过渡齿轮与第一主齿轮啮合，所述第一过渡齿轮与第二过渡齿轮啮合，所述第二过渡齿轮与第三过渡齿轮啮合，所述第三过渡齿轮与第二主齿轮啮合，所述第一过渡齿轮套接在第一中间轴上，所述第二过渡齿轮套接在第二中间轴上，所述第三过渡齿轮套接在第三中间轴上。[0011 ]本发明所述的并联齿轮传动平夹自适应机器人手指装置，其特征在于:所述第二齿轮组包括第四过渡齿轮、第五过渡齿轮、第六过渡齿轮、第四中间轴、第五中间轴和第六中间轴;所述第四中间轴、第五中间轴和第六中间轴分别套设在第一指段中，所述第四过渡齿轮与第三主齿轮啮合，所述第四过渡齿轮与第五过渡齿轮啮合，所述第五过渡齿轮与第六过渡齿轮啮合，所述第六过渡齿轮与第四主齿轮啮合，所述第四过渡齿轮套接在第四中间轴上，所述第五过渡齿轮套接在第五中间轴上，所述第六过渡齿轮套接在第六中间轴上。
[0012]本发明与现有技术相比，具有以下优点和突出性效果:
[0013]本发明装置利用驱动器、不同传动比的多路齿轮传动机构、簧件、凸块拨盘和限位凸块等综合实现了双关节机器人手指平行夹持及自适应抓取的功能，根据目标物体形状和位置的不同，既能平动第二指段捏持物体或外张撑取物体，也能依次转动第一指段和第二指段包络不同形状、大小的物体;该装置抓取范围大;采用欠驱动的方式，利用一个驱动器驱动两个关节，无需复杂的传感和控制系统;该装置结构紧凑、体积小，制造和维护成本低，适用于机器人手。
【附图说明】
[0014]图1是本发明设计的并联齿轮传动平夹自适应机器人手指装置的一种实施例的立体外观图。
[0015]图2是图1所示实施例的正面外观图。
[0016]图3是图1所示实施例的一个侧面外观图(图2的右视图)。
[0017]图4是图1所示实施例的另一个侧面外观图(图2的左视图)。
[0018]图5是图2的A-A剖视图。
[0019]图6是图2的B-B剖视图。
[0020]图7是图1所示实施例的从一个角度观察的内部立体视图(未画出部分零件)。
[0021]图8是图1所示实施例的从另一个角度观察的内部立体视图(未画出部分零件)。
[0022]图9是图1所示实施例的正面外观图(未画出基座前板、基座表面板、第一指段前板、第一指段表面板)。
[0023]图10是图1所示实施例的爆炸视图。
[0024]图11至图15是图1所示实施例在以包络握持的方式抓取物体的动作过程示意图。
[0025]图16至图18是图1所示实施例抓取物体的另一种方式一一平行开合用第二指段夹持物体(称为平夹抓取)的动作过程示意图。
[0026]图19至图21是图1所示实施例依次以平行开合及自适应包络抓取物体的动作过程中几个关键位置时，凸块拨盘、簧件与限位凸块的相对位置的变化情况。
[0027]在图1至图21中:
[0028]I —基座，111 一基座前板，112—基座后板，113—基座左侧板，
[0029]114 一基座右侧板， 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—第一指段左侧板，23—第一指段右侧板，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 一近关节轴，
[0032]5—远关节轴，6 —第一主齿轮，61—第一过渡齿轮， 62—第二过渡齿轮，
[0033]63—第三过渡齿轮， 611 —第一中间轴