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(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102179818A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102179818A(43)申请公布日2011.09.14(21)申请号201110131672.2(22)申请日2011.05.20(71)申请人清华大学地址100084北京市海淀区北京市100084信箱82分箱清华大学专利办公室(72)发明人刘晗张文增(74)专利代理机构北京鸿元知识产权代理有限公司11327代理人邸更岩(51)Int.Cl.B25J15/08(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图2页(54)发明名称差动锥齿轮系复合欠驱动双关节机器人手指装置(57)摘要差动锥齿轮系复合欠驱动双关节机器人手指装置,属于仿人机器人手技术领域,包括基座、电机、减速器、基座轴、近关节轴、中部指段、远关节轴、末端指段、双联锥齿轮和簧件。本发明装置采用单个电机、差动锥齿轮系传动机构及簧件等综合实现了复合欠驱动抓取效果:手指先耦合转动抓向物体然后再自适应抓取物体;抓取过程拟人,动作灵巧,抓取物体稳定,可自动适应抓取不同尺寸、形状的物体,对控制系统要求低,操控容易;同时结构简单、紧凑,控制精确、能量损耗小,传动效率高,成本低廉,装配维护便利,且外形与人手指相近,适用于仿人机器手。CN102798ACCNN110217981802179820A权利要求书1/1页1.一种差动锥齿轮系复合欠驱动双关节机器人手指装置,包括电机(1)、减速器(2)、近关节轴(3)、基座(4)、远关节轴(5)、中部指段(6)和末端指段(7);所述电机(1)和减速器(2)均固接在基座(4)上,电机的输出轴与减速器的输入轴相连;所述近关节轴(3)活动套接于基座(4)中,所述远关节轴(5)活动套接于中部指段(6)中,所述中部指段(6)套固在近关节轴(3)上;所述末端指段(7)套固在远关节轴(5)上;其特征在于:该差动锥齿轮系复合欠驱动双关节机器人手指装置还包括第一锥齿轮(21)、第二锥齿轮(31)、第三锥齿轮(32)、第四锥齿轮(51)、簧件(33)和双联锥齿轮;所述双锥齿轮由中间轴(81)、下锥齿轮(82)和上锥齿轮(83)组成;所述第一锥齿轮(21)套固在减速器(2)的输出轴上,所述第二锥齿轮(31)活动套接在近关节轴(3)上,所述第三锥齿轮(32)活动套接在近关节轴(3)上,所述第四锥齿轮(51)套固在远关节轴(5)上;所述第一锥齿轮(21)分别与第二锥齿轮(31)、第三锥齿轮(32)啮合;所述中间轴(81)活动套设于中间轴套筒(61)中,所述下锥齿轮(82)套固在所述中间轴(81)下端,所述上锥齿轮(83)套固在中间轴(81)的上端,所述下锥齿轮(82)与第三锥齿轮(32)啮合,所述上锥齿轮(83)与第四锥齿轮(51)啮合;所述中间轴(81)的中心线与近关节轴(3)的中心线相互垂直;所述第三锥齿轮(32)和第四锥齿轮(51)位于中间轴(81)轴线的同一侧;所述簧件(33)的两端分别连接第二锥齿轮(31)与近关节轴(3)。2.如权利要求1所述差动锥齿轮系复合欠驱动双关节机器人手指装置,其特征在于:所述簧件(33)采用拉簧、压簧、扭簧或弹性绳。2CCNN110217981802179820A说明书1/4页差动锥齿轮系复合欠驱动双关节机器人手指装置技术领域[0001]本发明属于仿人机器人手技术领域,特别涉及一种差动锥齿轮系复合欠驱动双关节机器人手指装置的结构设计。背景技术[0002]手对人来说是非常重要的器官,在仿人机器人领域,增强机器人手的机能具有非常重要的意义。一方面,通过增加关节数目、驱动数目可以使机器手动作更多样精确,但同时这样又会使机构复杂繁琐;另一方面,如果过分追求机构精简,则势必对机器手的灵活性及抓取动作的精确性产生负面影响。同时,机器人手要求同时保证小巧灵活与足够的抓取力。目前在这一领域仍存在着许多技术难题。[0003]欠驱动机构是指该机构的驱动器数目少于关节自由度数目。诸多的仿人灵巧手也可以归类为欠驱动手,广义的欠驱动手指包括耦合欠驱动手指和自适应欠驱动手指。耦合欠驱动手指常称为耦合手指,自适应欠驱动手指简称为自适应手指或欠驱动手指。[0004]欠驱动机构的核心优势在于引入了自适应抓取的动作模式。这种自适应抓取模式的引入,使机器手在保证拟人化动作的同时,大大地降低了对于手部实时控制和传感系统的要求,使机器手具有结构简单、控制精确、控制稳定、外观拟人和造价低廉等的优点。由于自适应欠驱动机器手的优点,近十年来引起了国内外研究人员的广泛兴趣,使自适应欠驱动机器手领域飞速发展。[0005]自适应欠驱动手存在如下较大的不足:[0006]1)该手指初始构形是固定(伸直或呈某个弯曲角度),这与人手抓取方式有较大不同,不够拟人化,不便于对某些尺寸、形状的物