柔性件流体平夹自适应机器人手指装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN105643646A(43)申请公布日2016.06.08(21)申请号201610153373.1(22)申请日2016.03.17(71)申请人清华大学地址100084北京市海淀区清华园1号(72)发明人张文增(74)专利代理机构北京三聚阳光知识产权代理有限公司11250代理人张建纲(51)Int.Cl.B25J15/08(2006.01)权利要求书2页说明书8页附图6页(54)发明名称柔性件流体平夹自适应机器人手指装置(57)摘要柔性件流体平夹自适应机器人手指装置，属于机器人手技术领域，包括基座、两个指段、两个关节轴、驱动器、柔性传动件、两个传动轮、两个柔性管、流体、凸块拨盘、两个簧件和两个限位凸块等。该装置综合实现了平行夹持及通用抓取的功能，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，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。CN105643646ACN105643646A权利要求书1/2页1.一种柔性件流体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：该柔性件流体平夹自适应机器人手指装置还包括传动机构、第一传动轮、第二传动轮、柔性传动件、第一柔性管、第二柔性管、流体、凸块拨盘、第一指段凸块、第一簧件、第二簧件、第一限位凸块和第二限位凸块；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；所述柔性传动件的一端与传动机构的输出端相连，所述柔性传动件的另一端与第二指段固接；所述第一传动轮活动套接在近关节轴上，所述第二传动轮套接在远关节轴上，第二传动轮与第二指段固接；定义该柔性件流体平夹自适应机器人手指装置抓取物体的一侧为该装置的前方，相对的另一侧即远离抓取物体的那一侧为该装置的后方；所述柔性传动件依次从前方缠绕经过第一传动轮，穿过第一指段，从前方缠绕经过第二传动轮；所述第一柔性管和第二柔性管均分别包括第一端盖、第二端盖和具有伸缩和弯曲柔性的伸缩管，所述伸缩管为空心结构，伸缩管的两端分别固接第一端盖和第二端盖，所述第一端盖上设有通孔；所述第一指段上设有通孔；所述第一柔性管的第二端盖与凸块拨盘固接，第一柔性管的第一端盖与第一指段固接，第一柔性管的第一端盖上的通孔与第一指段的通孔相连通；所述第二柔性管的第二端盖与第二指段固接，第二柔性管的第一端盖与第一指段固接，第二柔性管的第一端盖上的通孔与第一指段的通孔相连通；所述流体密封在第一柔性管、第一指段的通孔和第二柔性管中；定义所述凸块拨盘相对于第一指段的转动速度为ω1，定义所述第二指段相对于第一指段的转动速度为ω2，通过第一柔性管、流体、第一指段通孔和第二柔性管四者的传动，ω1等于ω2；所述凸块拨盘相对于第一指段的转动方向与第二指段相对于第一指段的转动方向相同；所述凸块拨盘活动套接在近关节轴上；所述第一限位凸块与基座固接；所述凸块拨盘与第一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；在该柔性件流体平夹自适应机器人手指装置处于初始状态时，凸块拨盘与第一限位凸块接触，设此时凸块拨盘相对基座的旋转角度为0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；所述第一限位凸块限制凸块拨盘的转动角度只能为正；所述第一簧件的两端分别连接凸块拨盘和基座；所述柔性传动件采用传动带、腱绳或链条，所述第一传动轮采用带轮、绳轮或链轮，所述第二传动轮采用带轮、绳轮或链轮，所述柔性传动件、第一传动轮和第二传动轮三者之间配合形成带轮传动关系、绳轮传动关系或链轮传动关系；第一传动轮的传动半径大于第二传动轮的传动半径；所述第二簧件的两端分别连接第一指段和基座；所述第一指段凸块与第一指段固接，所述第二限位凸块与基座固接，所述第一指段凸块与第二限位凸块相接触或离开一段距离；在该柔性件流体平夹自适应机器人手指装置处于初始状态时，第一指段凸块与第二限位凸块接触，设此时第一指段凸块相对基座的旋转角度为0度，从该位置开始，第一指段凸块朝近关节正方向旋转时的转动角度为正，第一指段凸块朝近关节反方向旋转时的转动角度为负；所述第二限位凸块限制第一指段凸块的转动角度只能为正。2.如权利要求1所述的柔性件流体平夹自