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(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN103213137A*(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103213137103213137A(43)申请公布日2013.07.24(21)申请号201310130745.5(22)申请日2013.04.16(71)申请人清华大学地址100084北京市100084信箱82分箱清华大学专利办公室(72)发明人李灵张文增(51)Int.Cl.B25J15/10(2006.01)B25J13/08(2006.01)权权利要求书2页利要求书2页说明书10页说明书10页附图9页附图9页(54)发明名称凸轮式快速抓取欠驱动机器人手装置(57)摘要凸轮式快速抓取欠驱动机器人手装置,属于机器人手技术领域,主要包括手掌、至少两个手指、主轴、电机、减速器、第一锥齿轮、第二锥齿轮、不完全沟槽凸轮、活动板、手指张开到位检测的传感器、物体到位检测的传感器和控制模块等。手指为腱绳-扭簧式多关节手指。本发明装置具有自动快速抓取物体的功能,抓取过程包括手指储能张开、手指张开到位检测、物体到位检测和瞬时释放抓取四个过程;该装置能实现快速抓取;检测到物体后可自动抓取;具有自适应抓取不同形状和尺寸物体;结构紧凑,手掌体积小,抓取空间大;传动平稳精确,传动效率高;仅采用一个电机驱动多个手指的多个关节,外观和动作模仿人手;可用于拟人机器人上。CN103213137ACN10327ACN103213137A权利要求书1/2页1.一种凸轮式快速抓取欠驱动机器人手装置,包括电机、减速器、手掌和至少两个手指,所述手掌为中空状的框架结构;所述电机固接于手掌中,电机的输出轴与减速器的输入轴相连;所述每个手指包括一根腱绳、n个指段、n个关节轴、n个绳轮和n个扭簧,其中,n至少为2,各手指的指段数量相同或不同;在每个手指中,所有关节轴两两相互平行,第1个关节轴活动套设于手掌中,第1个指段活动套接在第1个关节轴上,第i个关节轴活动套设于第i-1个指段中,第i个指段活动套接在第i个关节轴上,其中,i为2至n中的整数,其特征在于:该凸轮式快速抓取欠驱动机器人手装置还包括第一锥齿轮、第二锥齿轮、不完全沟槽凸轮、凸轮轴、下挂钩和活动板;所述第一锥齿轮固定套接在减速器的输出轴上,所述第二锥齿轮固定套接在凸轮轴上,第一锥齿轮与第二锥齿轮相啮合;所述凸轮轴活动套设在手掌中;所述不完全沟槽凸轮固定套接在凸轮轴上;所述下挂钩的一端与不完全沟槽凸轮的沟槽相配合,下挂钩的另一端固定安装在活动板上;在每个手指中,第j个绳轮活动套接在第j个关节轴上,其中,j为1至n中的整数;在每个手指中,第1个扭簧套在第1个关节轴上,第1个扭簧的两端分别连接手掌和第1个指段,第k个扭簧套在第k个关节轴上,第k个扭簧的两端分别连接第k-1个指段和第k个指段,其中,k为2至n中的整数;当扭簧松弛时,手指呈弯曲抓紧状态;在每个手指中,所述腱绳的一端与活动板直接固接或者穿过活动板与第1个指段固接,所述腱绳依次缠绕经过第1个绳轮、穿过第1个指段,依次缠绕经过第2个绳轮、穿过第2个指段……,依次缠绕经过第m个绳轮、穿过第m个指段……,依次缠绕经过第n个绳轮、穿过第n个指段,腱绳的另一端与第n个指段固接,其中,m为从1到n的整数。2.如权利要求1所述的凸轮式快速抓取欠驱动机器人手装置,其特征在于,还包括q个活动板上挂钩、q个手指挂钩;所述上挂钩均分别固定安装在活动板上;所述手指挂钩均分别固定安装在手指的第1个指段上;所述腱绳的一端与第1个指段挂钩固接,依次穿过第1个活动板上挂钩、穿过第2个手指挂钩……穿过第p-1个活动板上挂钩、穿过第p个手指挂钩……穿过第q个活动板上挂钩、穿过第1个指段,依次缠绕经过第2个绳轮、穿过第2个指段……,依次缠绕经过第m个绳轮、穿过第m个指段……,依次缠绕经过第n个绳轮、穿过第n个指段,腱绳的另一端与第n个指段固接;其中,n为手指的指段数量,m为从1到n的整数,q为正整数,p为从1到q的整数。3.如权利要求1或2所述的凸轮式快速抓取欠驱动机器人手装置,其特征在于,还包括控制系统,该控制系统包括电机驱动模块、控制模块、第一传感器和第二传感器;所述第一传感器和第二传感器安装在手掌或手指中,第一传感器和第二传感器分别通过信号线与控制模块输入端相连,第一传感器检测手指打开状态并反馈给控制模块;第二传感器检测物体到位状态并反馈给控制模块;所述控制模块的输出端通过信号线和电机驱动模块与电机相连。4.如权利要求3所述的凸轮式快速抓取欠驱动机器人手装置,其特征在于:所述第一传感器采用角位移传感器、直线位移传感器、压力传感器和接近传感器中的一种或多种的组合。5.如权利要求3所述的凸轮式快速抓取欠驱动机器人手装置,其特征在于:所述第二传感器采用角位移传感器、直线