连杆平行夹持灵巧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，特别涉及一种连杆平行夹持灵巧机器人手指装置的结构设计。
【背景技术】
[0002]机器人手是机器人用于抓取和操作物体的重要终端，一般类似人手设计为多个手指。具有多指的机器人手常称为多指机器人手，其抓取的方式主要是采用力封闭原理和形封闭原理。
[0003]在工业中常采用“平行夹持”的抓取模式(也称为平行捏持、平捏)，即末端指段平行，从物体的两侧接触物体并施加抓持力把物体拿起来，以此达到力封闭抓取效果。这种平行夹持抓取模式的优点是抓取定位精确，有利于机器人完成操作或装配等后续任务，而且这种模式抓取范围大一一可以抓取从很小到很大尺寸范围的物体。此外，这种平行夹持抓取物体的方式在有些情况下是唯一的抓取物体方式，例如在桌面上放置的薄板零件，对于多指机器人手而言，只能采用平行夹持的方式去抓取。
[0004]另一种常用的抓取模式是包络抓取模式(也称为包络握持、握持)，即利用多个指段接触物体，以此来达到形封闭抓取效果。这种抓取模式的优点是抓取更稳定，可以施加更大的抓持力。
[0005]常见的工业夹持器一般采用末端平行的夹持方式，没有包络握持功能，不能适应多种形状物体的稳定包络抓取。
[0006]已有的自适应欠驱动手指可以采用自适应包络物体的方式握持，但是无法实施平行夹持抓取。已有的一种欠驱动两关节机器人手指装置(中国发明专利CN101234489A)，包括基座、电机、中部指段、末端指段和平带轮式第一传动机构等。该装置实现了双关节自适应欠驱动握持物体的功能。其不足之处在于，该装置不能实现平行夹持抓取模式。
[0007]已有的一种双关节齿条耦合机器人手指装置(中国发明专利CN101653940B)，包括基座、电机、近关节轴、中部指段、远关节轴、末端指段、第一齿轮、第二齿轮、齿条和簧件等。该装置实现了双关节手指耦合抓取物体的功能。其不足之处在于，近关节与远关节必须联动，当近关节无法转动时，远关节也无法转动，难以较好的包络抓取不同物体。
[0008]已有的一种双关节同向传动复合欠驱动机器人手指装置(中国发明专利CN102161204B)，实现了先耦合转动多个关节，再转动末端关节的自适应抓取功能。其不足之处在于，该装置无法实施平行夹持，抓取范围小。
[0009]已有的一种五连杆欠驱动机器人手指装置，如美国发明专利US8973958B2，包括五个连杆、弹簧等。该装置可以实现先平行夹持，然后再自适应抓取的功能。其不足之处在于，该装置无法实现任意转动各关节去抓取物体。
【发明内容】
[0010]本发明的目的是为了克服已有技术的不足之处，提供一种连杆平行夹持灵巧机器人手指装置。该装置具有两个自由度，能实现多种抓取模式，包括:1)双关节末端指段平行夹持抓取模式;2)双关节独立转动抓取模式;3)双关节先平行夹持转动，之后再独立转动的抓取模式;4)双关节先独立转动，之后再保持末端指段姿态的联动抓取模式;能够限制第一指段、第二指段对物体施加的抓持力，优化抓持力，抓持时保护电机。
[0011]本发明的技术方案如下:
[0012]本发明设计的一种连杆平行夹持灵巧机器人手指装置，包括基座、第一指段、第二指段、近关节轴、远关节轴和第一电机;所述第一电机与基座固接;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:该连杆平行夹持灵巧机器人手指装置还包括第二电机、第一传动机构、第二传动机构、第一连杆、第二连杆、第三连杆、第一轴、第二轴、第一扭矩限制器、第二扭矩限制器、凸块拨盘和限位凸块;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;所述第一传动机构设置在基座中；所述第一电机的输出轴与第一传动机构的输入端相连，所述第一传动机构的输出端与第一扭矩限制器的输入端相连，所述第一扭矩限制器的输出端与第一指段相连;所述第二电机与基座固接;所述第二传动机构设置在基座中，所述第二电机的输出轴与第二传动机构的输入端相连，所述第二传动机构的输出端与第二扭矩限制器的输入端相连，所述第二扭矩限制器的输出端与第一连杆相连;所述第一连杆活动套接在近关节轴上;所述第二连杆套接在远关节轴上，第二连杆与第二指段固接;所述第一轴活动套设在第一连杆上，所述第二轴活动套设在第二连杆上，所述第三连杆的两端分别套接在第一轴和第二轴上;第一连杆的长度与第二连杆的长度相同；第一连杆、第三连杆、第二连杆和第一指段四者构成平行四连杆机构;所述凸块拨盘与第一连杆固接;所述凸块拨盘活动套接在近关节轴上;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；在该连杆平行夹持灵巧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;所述第一传动机构采用减速比超过100:1的减速传动机构或者具有自锁特性的减速传动机构;所述第二传动机构采用减速比超过100:1的减速传动机构或者具有自锁特性的减速传动机构。
[0013]本发明所述的连杆平行夹持灵巧机器人手指装置，其特征在于:所述第一传动机构包括第一减速器、第一锥齿轮、第二锥齿轮、第一过渡轴、第一带轮、第二带轮和第一传动带;所述第一电机的输出轴与第一减速器的输入轴相连，所述第一锥齿轮套固在第一减速器的输出轴上，所述第二锥齿轮套固在第一过渡轴上，所述第一锥齿轮与第二锥齿轮啮合；所述第一过渡轴套设在基座中，所述第一带轮套固在第一过渡轴上，所述第二带轮活动套接在近关节轴上，所述第二带轮与第一指段固接，所述第一传动带连接第一带轮和第二带轮，所述第一传动带、第一带轮和第二带轮形成带轮传动关系，所述传动带呈“O”字形。
[0014]本发明所述的连杆平行夹持灵巧机器人手指装置，其特征在于:所述第二传动机构包括第二减速器、第三锥齿轮、第四锥齿轮、第二过渡轴、第三带轮、第四带轮和第二传动带;所述第二电机的输出轴与第二减速器的输入轴相连，所述第三锥齿轮套固在第二减速器的输出轴上，所述第四锥齿轮套固在第二过渡轴上，所述第三锥齿轮与第四锥齿轮啮合；所述第二过渡轴套设在基座中，所述第三带轮套固在第二过渡轴上，所述第四带轮活动套接在近关节轴上，所述第四带轮与第一连杆固接，所述第二传动带连接第三带轮和第四带轮，所述第二传动带、第三带轮和第四带轮形成带轮传动关系，所述传动带呈“O”字形。
[0015]本发明与现有技术相比，具有以下优点和突出性效果:
[0016]本发明装置利用双驱动器、连杆传动机构、凸块拨盘和限位凸块等综合实现了两自由度的四种抓取模式:I)双关节末端指段平行夹持联动抓取模式;2)双关节独立任意转动的抓取模式;3)双关节先平行夹持联动，之后再独立转动的抓取模式;4)双关节先独立转动，之后再固