专利名称：双连杆滑块式耦合自适应欠驱动机器人手指装置的制作方法
双连杆滑块式耦合自适应欠驱动机器人手指装置技术领域
本发明属于机器人手技术领域，特别涉及一种双连杆滑块式耦合自适应欠驱动机 器人手指装置的结构设计。
背景技术：
机器人手作为机器人不可或缺的一部分，相对于机器人的其它部分，机器人手具 有关节自由度多、体积小，非常灵巧、控制复杂等特点与难点。机器人手主要用于对物体的 抓持和空间移动以及做手势等其它手部动作。目前现有的灵巧手虽然控制灵活，但由于其 电机和传感器数量多，其结构非常复杂，控制难度相当大，制造和维护成本非常高，这些因 素阻碍了灵巧手型机器人手在现实生活中的广泛推广应用。近年来快速发展的耦合抓取型 机器人手和欠驱动抓取型机器人手虽然不具备灵巧手的高灵活度，但是电机数量少，结构 简单，控制容易，大大降低了制造和使用成本，并且能较好抓取常见物体，成为发展和研究 白勺^^ ； ^^ ο
已有的一种双关节并联欠驱动机器人手指装置，如中国发明专利CN101633171A， 包括基座、电机、近关节轴、远关节轴和末端指段，还包括分别实现耦合和欠驱动转动的传 动机构以及多个簧件解耦装置等。当手指碰触物体前实现多关节耦合转动的效果，当手指 碰触物体后采用多关节欠驱动方式抓取物体。该装置的不足之处为该装置由于采用了两 套传动机构分别实现耦合和欠驱动抓取，使得整个手指结构复杂，制造加工成本高；该装置 耦合传动机构和欠驱动传动机构相互影响，虽然采用了 3个簧件来解耦，但内耗了电机的 功率；该装置的两套传动机构平行排列，再加上多个簧件在关节轴上安装，致使手指过于粗 大；该装置的两套传动机构均采用柔性传动件，容易松动产生间隙，传动不够精确，要实现 良好效果，还需要预紧装置，进一步增加制造、安装和维护成本和难度。
另有一种双关节异构并联欠驱动机器人手指装置，如中国发明专利 CN101^9994A，包括基座、电机、近关节轴、远关节轴和末端指段，还包括分别实现耦合和欠 驱动转动的传动机构以及多个簧件解耦装置等。当手指碰触物体前实现多关节耦合转动的 效果，当手指碰触物体后采用多关节欠驱动方式抓取物体。该装置的不足之处为该装置 近、远轴关节处两套传动装置异构，增加了其结构的复杂性；且异构会导致两关节转动角度 只能在特定范围内近似1 1耦合，使得远轴关节的转动难以预测，控制难度增大。发明内容
本发明的目的是为了克服已有技术的不足之处，提供一种双连杆滑块式耦合自适 应欠驱动机器人手指装置。该装置能实现1 1耦合转动与欠驱动转动相结合的效果，能最 大程度上的实现耦合拟人化抓取，且具备欠驱动自适应功能，结构紧凑，传动平稳精确，制 造和维护成本低，外形与人手指相似，适用于拟人机器人手。
本发明采用如下技术方案
本发明所述的一种双连杆滑块式耦合自适应欠驱动机器人手指装置，包括基座、4左近关节半轴、第一指段、远关节轴、第二指段和电机，所述的电机设置在基座中，电机的输 出轴与左近关节半轴相连；所述的左近关节半轴套设在所述的基座中，所述的远关节轴套 设在第一指段中，所述的第二指段套固在所述的远关节轴上；该双连杆滑块式耦合自适应 欠驱动机器人手指装置还包括第一拨盘、第一连杆、第一轴、第二轴、第一滑块、第二滑块、 第二连杆、第三轴、第四轴、第二拨盘和第一簧件；所述的第一指段套固在左近关节半轴上， 第一指段套设在右近关节半轴上；所述的右近关节半轴套设在基座上，右近关节半轴与左 近关节半轴共轴，右近关节半轴与第一拨盘固接，所述的第一拨盘套设在左关节半轴上，第 一拨盘与基座固接；所述的第一连杆与第一拨盘通过第一轴铰接，另一端与第一滑块通过 第二轴铰接；所述的第一滑块镶嵌在第一指段的第一滑槽中，第二滑块镶嵌在第一指段的 第二滑槽中，所述的第一滑槽和第二滑槽平行，第一滑块与第二滑块活接触；所述的第二连 杆一端与第二滑块通过第三轴铰接，另一端与第二拨盘通过第四轴铰接；所述的第二拨盘 套固在远关节轴上；所述的第一簧件设置在第一指段与第二指段之间并且第一簧件的两端 分别与第一指段和第二指段相连接，或者所述的第一簧件设置在第二滑块与第一指段之间 并且第一簧件的两端分别与第二滑块和第一指段相连接。
本发明所述的一种双连杆滑块式耦合自适应欠驱动机器人手指装置，包括基座、 左近关节半轴、第一指段、远关节轴、第二指段和电机，所述的电机设置在基座中，电机的输 出轴与左近关节半轴相连；所述的左近关节半轴套设在所述的基座中，所述的远关节轴套 设在第一指段中，所述的第二指段套固在所述的远关节轴上；该双连杆滑块式耦合自适应 欠驱动机器人手指装置还包括右近关节半轴、第一拨盘、第一连杆、第一轴、第二轴、第一滑 块、第二滑块、第二连杆、第三轴、第四轴、第二拨盘、第一簧件和第二簧件；所述的第一指段 套固在左近关节半轴上，第一指段套设在右近关节半轴上；所述的第二簧件的两端分别连 接第一指段和左近关节半轴；所述的右近关节半轴套设在基座上，右近关节半轴与左近关 节半轴共轴，右近关节半轴与第一拨盘固接，所述的第一拨盘套设在左关节半轴上，第一拨 盘与基座固接；所述的第一连杆一端与第一拨盘通过第一轴铰接，另一端与第一滑块通过 第二轴铰接；所述的第一滑块镶嵌在第一指段的第一滑槽中，第二滑块镶嵌在第一指段的 第二滑槽中，所述的第一滑槽和第二滑槽平行，第一滑块与第二滑块活接触；所述的第二连 杆一端与第二滑块通过第三轴铰接，另一端与第二拨盘通过第四轴铰接；所述的第二拨盘 套固在远关节轴上；所述的第一簧件设置在第一指段与第二指段之间并且第一簧件的两端 分别与第一指段和第二指段相连接，或者所述的第一簧件设置在第二滑块与第一指段之间 并且第一簧件的两端分别与第二滑块和第一指段相连接。
本发明所述的双连杆滑块式耦合自适应欠驱动机器人手指装置，所述的第一连 杆、第二连杆、第一拨盘和第二拨盘的结构参数符合以下关系设第一连杆的长度为L1，第 一拨盘的中心线到第二轴的中心线的距离为札；设第二连杆的长度为L2，第二拨盘的中心 线到第四轴的中心线的距离为R2，则-L1 R1 = L2 R2 = 2. 5 3. 5 1。
本发明所述的双连杆滑块式耦合自适应欠驱动机器人手指装置，所述的远关节轴 由左远关节半轴和右关节半轴组成，所述的左远关节半轴和右远关节半轴共轴套设在第一 指段中。
本发明所述的双连杆滑块式耦合自适应欠驱动机器人手指装置，所述的第一滑块 与第二滑块的活接触方式采用第一滑块与第二滑块单面接触，所述的第一滑块推动第二滑块向手指内滑移。
本发明所述的双连杆滑块式耦合自适应欠驱动机器人手指装置，所述的第一滑块 与第二滑块的活接触方式采用绳连接，所述的第一滑块拉动第二滑块向手指内滑移。
本发明所述的双连杆滑块式耦合自适应欠驱动机器人手指装置，所述的簧件采用 压簧、扭簧或弹性绳。
本发明所述的双连杆滑块式耦合自适应欠驱动机器人手指装置，还包括传动机 构，所述的传动机构包括减速器、第一齿轮和第二齿轮；所述的电机的输出轴与减速器的输 入轴相连，所述的第一齿轮套固在减速器的输出轴上，所述的第二齿轮套固在近关节轴上， 所述的第一齿轮与第二齿轮啮合。
本发明所述的双连杆滑块式耦合自适应欠驱动机器人手指装置，所述的第二滑块表面覆盖有第二滑块表面板。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和突出性效果
本发明装置利用双曲柄滑块和簧件综合实现了耦合转动与欠驱动转动紧密结合 的传动效果，不仅能够1 1耦合转动，使其最大限度地实现拟人化抓取物体，而且具备欠驱 动功能，自适应抓取不同形状、大小的物体；该装置关节处采取相同的传动装置，使其制造 加工简单，结构简洁紧凑，安装容易；该装置实现了耦合传动机构和欠驱动传动机构有机融 合，不相互影响，利用滑块活接触的多种方式实现了自然解耦，此解耦不消耗电机功率，能 量利用率高。其中第一指段的曲柄滑块机构能够将电机的大角度转动转化为第一滑块的短 距离运动，第二指段的曲柄滑块机构能够通过第二滑块的短距离运动实现第二指段大角度 的转动，上述特性大大缩减了第一指节的体积。外形与人手手指相似，可以作为拟人机器人 手的一个手指或手指的一部分，也可以用多个这样的基于双曲柄滑块的并联耦合欠驱动手 指组合成为机器人手，用以达到拟人机器人手高关节自由度、高自适应性的优良效果。
图1是本发明提供的双连杆滑块式耦合自适应欠驱动机器人手指装置的一种实 施例的侧剖视图。
图2是图1所示实施例的正剖视图(也是图1的左侧剖视图)。
图3是本发明又一种实施例(第一滑块和第二滑块之间的活接触采用绳连接的实 施例)的侧剖视图。
图4是本发明又一种实施例(具有变抓取力效果实施例)的正剖视图。
图5是图1所示实施例外观的侧视图。
图6是图1所示实施例外观的正视图。
图7是图1所示实施例外观的立体图。
图8是图1所示实施例的部分零件的立体图。
图9是图1所示实施例的三维爆炸视图。
图10、11、12、13是图1所示实施例中实现耦合抓取过程的侧面外观示意图。
图14、15、16、17是图1所示实施例中实现耦合抓取以及欠驱动自适应抓取过程的 侧面外观示意图。
图18、19、20、21是图1所示实施例中实现先耦合后自适应欠驱动的抓取方式过程的侧面外观示意图。
在图1至图21中
1-基座，11-基座架，12--基座背板，
121-第一凸块13--基座前板，-基座右支承板，
15-基座连接板，2-电机，3-近关节轴，
31-左近关节半轴，32--右近关节半轴，4-第一指段，
41-第一指段架，42--第一指段背板，421-第二二凸块，
43-第一指段右支承板，5-远关节轴，51-左远关节半轴，
52-右远关节半轴，6-第二指段，71-第--拨盘，
72-第一连杆，73-第--滑块，74-第二二滑块，
741-滑块表面板，75-第:二连杆，76-第二二拨盘，
77-第一轴，78-第:一轴，79-第三轴，
80-第四轴，81-第--簧件，82-第二二簧件，
91-减速器，92-第--齿轮，93-第二二齿轮，
94-套筒，95-销，96-绳，
97-物体。
具体实施方式
下面结合附图及实施例进一步详细说明本发明的具体结构、工作原理及工作过程。
本发明设计的一种双连杆滑块式耦合自适应欠驱动机器人手指装置的实施例，剖 视图如图1、2所示，外观如图5、6所示，立体外观如图7所示，部分零件如图8所示，三维爆 炸图如图9所示，动作原理如图10、图11、图12、图13、图14、图15、图16、图17、图18、图 19、图20、图21所示。一种双连杆滑块式耦合自适应欠驱动机器人手指装置，包括基座1、 左近关节半轴31、第一指段4、远关节轴5、第二指段6和电机2，所述的电机2设置在基座 1中，电机2的输出轴与左近关节半轴31相连；所述的左近关节半轴31套设在所述的基座 1中，所述的远关节轴5套设在第一指段4中，所述的第二指段6套固在所述的远关节轴5 上；该双连杆滑块式耦合自适应欠驱动机器人手指装置还包括右近关节半轴32、第一拨盘 71、第一连杆72、第一轴77、第二轴78、第一滑块73、第二滑块74、第二连杆75、第三轴79、 第四轴80、第二拨盘76和第一簧件81 ；所述的第一指段4套固在左近关节半轴31上，第一 指段4套设在右近关节半轴32上；所述的右近关节半轴32套设在基座1上，右近关节半轴 与左近关节半轴共轴，右近关节半轴与第一拨盘71固接，所述的第一拨盘71套设在左关节 半轴31上，第一拨盘71与基座1固接；所述的第一连杆72 —端与第一拨盘71通过第一轴 77铰接，另一端与第一滑块73通过第二轴78铰接；所述的第一滑块73镶嵌在第一指段4 的第一滑槽中，第二滑块74镶嵌在第一指段4的第二滑槽中，所述的第一滑槽和第二滑槽 平行，第一滑块73与第二滑块74活接触；所述的第二连杆75 —端与第二滑块74通过第三 轴79铰接，另一端与第二拨盘76通过第四轴80铰接；所述的第二拨盘76套固在远关节轴 5上；所述的第一簧件81设置在第一指段4与第二指段6之间并且第一簧件81的两端分 别与第一指段4和第二指段6相连接，或者所述的第一簧件81设置在第二滑块74与第一指段4之间并且第一簧件81的两端分别与第二滑块74和第一指段4相连接。另有实施例 剖视图如图3、4所示，第二簧件82的两端分别连接第一指段4和左近关节半轴31，其余结 构相同。
本实施例中，所述的第一连杆、第二连杆、第一拨盘和第二拨盘的结构参数符合以 下关系设第一连杆72的长度为L1，第一拨盘71的中心线到第二轴78的中心线的距离为 R1 ；设第二连杆75的长度为L2，第二拨盘76的中心线到第四轴80的中心线的距离为&，则 L<i · 一L<2 · 1^2 2· 5 “3· 5 · 1 ο
本实施例中，所述的远关节轴5由左远关节半轴51和右关节半轴52组成，所述的 左远关节半轴51和右远关节半轴52共轴套设在第一指段中。
本实施例中，所述的第一滑块73与第二滑块74的活接触方式采用第一滑块73与 第二滑块74单面接触，所述的第一滑块73推动第二滑块74向手指内滑移。
本实施例中，所述的第一滑块73与第二滑块74的活接触方式采用绳96连接，所 述的第一滑块73拉动第二滑块74向手指内滑移。
本实施例中，所述的簧件81采用压簧、扭簧或弹性绳。
本实施例中，还包括传动机构，所述的传动机构包括减速器91、第一齿轮92和第 二齿轮93 ；所述的电机2的输出轴与减速器91的输入轴相连，所述的第一齿轮92套固在 减速器91的输出轴上，所述的第二齿轮93套固在近关节轴3上，所述的第一齿轮92与第 二齿轮93啮合。
本实施例中，所述的第二滑块74表面覆盖有第二滑块表面板741。
本发明还提供的一种双连杆滑块式耦合自适应欠驱动机器人手指装置的实施例， 其剖视图如图3所示。第一滑块73与第二滑块74的活接触方式采用采用绳96连接，当第 一滑块73向手指里移动时，第一滑块73可拉动第二滑块74向手指里滑移。当第一指段4 碰到物体，第二滑块74向手指里移动时，第二滑块74对第一滑块73不会产生影响，实现了 自然解耦。
下面结合附图介绍图1所示的双连杆滑块式耦合自适应欠驱动机器人手指装置 的实施例的工作原理。
机器人手指的初始状态如图10所示，此时手指未接触物体97时，第一指段4相对 于基座1处于伸直状态(第一凸块121顶着第一指段4使手指不致于反向弯曲)；第一簧 件81采用的是压簧，该压簧迫使第二指段6与第一指段4之间保持伸直的初始状态，即远 关节轴5不发生转动(第二凸块421顶着第二指段6)，此时整个手指保持伸直状态。
本实施例的抓取方式有两种，分别叙述如下
(a)耦合抓取过程
当机器人手指抓取物体97时，电机2正转，通过减速器91带动第一齿轮92转动， 驱动第二齿轮93转动，使左近关节轴31正转，带动第一指段4绕左近关节轴31的中心线 正转(此正转方向是指第一指段4逐渐迎向需要抓取的物体)。由于第一拨盘71套设在左 近关节轴31上且与基座1固接，因此第一指段4的转动，会使得与第一连杆72被第一拨盘 71反向拨动(第一连杆72向手指内部平移运动)，于是镶嵌在第一指段4中的第一滑块73 随着第一连杆72向手指内部平移运动。因为第二滑块74与第一滑块73单面接触，第一滑 块73会带动第二滑块74向第一指段4里滑移；第二连杆75向手指里滑移，带动远关节轴5正转，第二指段6正转(迎向需要抓取的物体)，直到手指接触物体。
本实施例的第一拨盘71和第二拨盘76的分度圆直径相等，所以第一指段4相对 于基座1转动的角度与第二指段6相对于第一指段4转动的角度相同，即实现了 1:1的耦 合传动。综上所述，本实施例在物体不动的情况下实现了耦合抓取的功能。具体运动过程 如图10、图11、图12、图13所示。
放开物体的过程与上述抓取物体的过程相同，电机2反转，将带动第一指段4和第 二指段6同时反向转动，实现放开物体，最终回复到手指初始的伸直状态。
(b)欠驱动抓取过程
有两种欠驱动抓取过程
1)第一种欠驱动抓取过程其他手指和外力直接挤压物体，物体挤压第二滑块74 触发欠驱动抓取，最终第二指段6快速扣住物体。具体来说，当第一指段4上可滑动的第二 滑块74与物体97接触，第二指段6未与物体接触，物体在其它手指或外力作用下向手指内 推动第二滑块74时，第二滑块74向手指里滑移，因为第二滑块74与第一滑块73单面接触， 所以不会对第一滑块73产生影响，实现了自然解耦(图3所示实施例采用绳96连接方式 实现了自然解耦，原理与此相同，不再赘述)。第二滑块74的滑移会带动第二连杆75向手 指里滑动，带动远关节轴5正转，使第二指段6正转直到接触物体实现了抓取，且能够自动 适应物体的大小形状，是一种无需电机工作的自适应欠驱动抓取方式。具体运动过程如图 14、图15、图16、图17所示。
2)第二种欠驱动抓取过程物体固定不动(被手掌或其他手指、外力约束)，此时 本实施例继续转动致使第二滑块74因物体阻挡而被压入第一指段4中从而触发了欠驱动 抓取，最终第二指段6快速扣住物体。具体来说，当第一指段4上可滑动的第二滑块74与 物体97接触，第二指段6未与物体接触，此时由于物体被手掌或其他手指约束住固定不动， 第二滑块74被物体阻挡，此时第一指段4还可以转动一个很小的角度δ，此转动将产生一 个第二指段6相对于第一指段4的1:1的耦合转动角度δ (原因见前述的耦合抓取过程)， 而此时由于第二滑块74已经相对于第一指段4向手指内部滑动了一段较小的距离Ad，因 此该变化的距离将使得第二连杆75滑动，从而带动第二拨盘76和第二指段6转动一个较 大的角度θ，由于物体与第二滑块74表面的接触点到近关节轴3中心线的距离h大于第 一拨盘71的分度圆半径Γι，通过下面的计算可知，θ会大于α，从而实现第二指段6转过 的角度是一个较大的角度θ，不再是耦合转动的角度α。计算分析如下此时第一滑块73 在第一指段4的较小角度δ的转动过程中会移动一个较小的距离Clpd1 = δ τ10而第二 滑块74在第一指段4的较小角度δ的转动过程中会移动一个较大的距离(12，(12= δ -h, 由于h大于因此d2大于屯。此时第二滑块74与第一滑块73脱开，实现了自然解耦，第 二滑块74平移一个距离d2，导致第二指段6快速扣向物体，此过程直到第二指段6紧紧扣 住物体，从而实现了欠驱动抓取过程。此欠驱动抓取实现了对不同形状大小物体的抓取，具 有自适应性，减轻了对控制系统的要求。第二种欠驱动抓取过程如图18、图19、图20、图21 所示。
综合(a)和(b)耦合和自适应抓取过程可知，本实施例实现了一种特殊的先耦合 后自适应欠驱动的抓取方式，解耦方式自然，无需损耗电机功率。本发明装置利用电机、两 套曲柄滑块机构和簧件综合实现了耦合转动与欠驱动转动紧密结合的传动效果，不仅能够耦合转动比达到了 1 1，能够更拟人化地抓取物体，而且具备欠驱动功能，自适应抓取不 同形状、大小的物体；该装置由于采用了一套传动机构就同时实现了耦合和欠驱动抓取，使 得整个手指结构简洁紧凑，安装容易，制造加工成本低；该装置耦合传动机构和欠驱动传动 机构有机融合，不相互影响，利用滑块活接触的多种方式实现了自然解耦，此解耦不消耗电 机功率，能量利用率高；该装置由于采用曲柄滑块机构传动，结构简单，能将较小位移放大 为较大的转动角度；其外形与人手手指相似，可以作为拟人机器人手的一个手指或手指的 一部分，也可以用多个这样的双连杆滑块式耦合自适应欠驱动机器人手指组合成为机器人 手，用以达到拟人机器人手高关节自由度、高自适应性的优良效果。
权利要求
1.一种双连杆滑块式耦合自适应欠驱动机器人手指装置，包括基座(1)、左近关节半 轴(31)、第一指段0)、远关节轴(5)、第二指段(6)和电机O)，所述的电机( 设置在基 座(1)中，电机( 的输出轴与左近关节半轴(31)相连；所述的左近关节半轴(31)套设在 所述的基座⑴中，所述的远关节轴(5)套设在第一指段⑷中，所述的第二指段(6)套固 在所述的远关节轴(5)上；其特征在于该双连杆滑块式耦合自适应欠驱动机器人手指装 置还包括右近关节半轴(32)、第一拨盘(71)、第一连杆(72)、第一轴(77)、第二轴(78)、第 一滑块(73)、第二滑块(74)、第二连杆(75)、第三轴(79)、第四轴(80)、第二拨盘(76)和第 一簧件(81)；所述的第一指段(4)套固在左近关节半轴(31)上，第一指段(4)套设在右近 关节半轴(3 上；所述的右近关节半轴(3 套设在基座(1)上，右近关节半轴(3 与左 近关节半轴(31)共轴，右近关节半轴与第一拨盘(71)固接，所述的第一拨盘(71)套设在 左关节半轴(31)上，第一拨盘(71)与基座(1)固接；所述的第一连杆m 一端与第一拨 盘(71)通过第一轴(77)铰接，另一端与第一滑块(7 通过第二轴(78)铰接；所述的第一 滑块(7 镶嵌在第一指段的第一滑槽中，第二滑块(74)镶嵌在第一指段的第二 滑槽中，所述的第一滑槽和第二滑槽平行，第一滑块(7 与第二滑块(74)活接触；所述的 第二连杆(7 —端与第二滑块(74)通过第三轴(79)铰接，另一端与第二拨盘(76)通过 第四轴(80)铰接；所述的第二拨盘(76)套固在远关节轴( 上；所述的第一簧件(81)设 置在第一指段(4)与第二指段(6)之间并且第一簧件(81)的两端分别与第一指段(4)和 第二指段(6)相连接，或者所述的第一簧件(81)设置在第二滑块(74)与第一指段(4)之 间并且第一簧件(81)的两端分别与第二滑块(74)和第一指段(4)相连接。
2.一种双连杆滑块式耦合自适应欠驱动机器人手指装置，包括基座(1)、左近关节半 轴(31)、第一指段(4)、远关节轴(5)、第二指段(6)和电机(2)，所述的电机(2)设置在基 座(1)中，电机( 的输出轴与左近关节半轴(31)相连；所述的左近关节半轴(31)套设在 所述的基座⑴中，所述的远关节轴(5)套设在第一指段⑷中，所述的第二指段(6)套固 在所述的远关节轴( 上；其特征在于该双连杆滑块式耦合自适应欠驱动机器人手指装 置还包括右近关节半轴(32)、第一拨盘(71)、第一连杆(72)、第一轴(77)、第二轴(78)、第 一滑块(73)、第二滑块(74)、第二连杆(75)、第三轴(79)、第四轴(80)、第二拨盘(76)、第 一簧件(81)和第二簧件(8 ；所述的第一指段(4)套固在左近关节半轴(31)上，第一指段 (4)套设在右近关节半轴(3 上；所述的第二簧件(8 的两端分别连接第一指段(4)和左 近关节半轴(31)；所述的右近关节半轴(3 套设在基座(1)上，右近关节半轴(3 与左近 关节半轴(31)共轴，右近关节半轴(3 与第一拨盘(71)固接，所述的第一拨盘(71)套设 在左关节半轴(31)上，第一拨盘(71)与基座(1)固接；所述的第一连杆m 一端与第一 拨盘(71)通过第一轴(77)铰接，另一端与第一滑块(7 通过第二轴(78)铰接；所述的第 一滑块(7 镶嵌在第一指段(4)的第一滑槽中，第二滑块(74)镶嵌在第一指段(4)的第二 滑槽中，所述的第一滑槽和第二滑槽平行，第一滑块(7 与第二滑块(74)活接触；所述的 第二连杆(7 —端与第二滑块(74)通过第三轴(79)铰接，另一端与第二拨盘(76)通过 第四轴(80)铰接；所述的第二拨盘(76)套固在远关节轴( 上；所述的第一簧件(81)设 置在第一指段(4)与第二指段(6)之间并且第一簧件(81)的两端分别与第一指段(4)和 第二指段(6)相连接，或者所述的第一簧件(81)设置在第二滑块(74)与第一指段(4)之 间并且第一簧件(81)的两端分别与第二滑块(74)和第一指段(4)相连接。
3.如权利要求1或2所述的双连杆滑块式耦合自适应欠驱动机器人手指装置，其特征 在于所述的第一连杆、第二连杆、第一拨盘和第二拨盘的结构参数符合以下关系设第一 连杆(72)的长度为L1，第一拨盘(71)的中心线到第二轴(78)的中心线的距离为R1;设第 二连杆(75)的长度为L2，第二拨盘(76)的中心线到第四轴(80)的中心线的距离为R2，则 L<i · 一L<2 · 1^2 2· 5 “3· 5 · 1 ο
4.如权利要求1或2所述的双连杆滑块式耦合自适应欠驱动机器人手指装置，其特征 在于所述的远关节轴(5)由左远关节半轴(51)和右关节半轴(5 组成，所述的左远关节 半轴(51)和右远关节半轴(5 共轴套设在第一指段中。
5.如权利要求1或2所述的双连杆滑块式耦合自适应欠驱动机器人手指装置，其特征 在于所述的第一滑块(7 与第二滑块(74)的活接触方式采用第一滑块(7 与第二滑块 (74)单面接触，所述的第一滑块(7 推动第二滑块(74)向手指内滑移。
6.如权利要求1或2所述的双连杆滑块式耦合自适应欠驱动机器人手指装置，其特征 在于所述的第一滑块(7 与第二滑块(74)的活接触方式采用绳(96)连接，所述的第一 滑块(7 拉动第二滑块(74)向手指内滑移。
7.如权利要求1或2所述的双连杆滑块式耦合自适应欠驱动机器人手指装置，其特征 在于所述的第一簧件(81)采用压簧、扭簧或弹性绳。
8.如权利要求1或2所述的双连杆滑块式耦合自适应欠驱动机器人手指装置，其特征 在于该装置还包括传动机构，所述的传动机构包括减速器(91)、第一齿轮(92)和第二齿 轮(9 ；所述的电机O)的输出轴与减速器(91)的输入轴相连，所述的第一齿轮(92)套 固在减速器(91)的输出轴上，所述的第二齿轮(9 套固在近关节轴( 上，所述的第一齿 轮(92)与第二齿轮(93)啮合。
9.如权利要求1或2所述的双连杆滑块式耦合自适应欠驱动机器人手指装置，其特征 在于所述的第二滑块(74)表面覆盖有第二滑块表面板(741)。
全文摘要
双连杆滑块式耦合自适应欠驱动机器人手指装置，属于拟人机器人手技术领域。该装置包括基座、近关节轴、第一指段、远关节轴、第二指段、电机、两套曲柄滑块传动机构和簧件。该装置实现了1:1耦合转动与欠驱动转动紧密结合的传动效果，能耦合拟人化抓取，且具备欠驱动自适应功能。整个手指指节采用相同的传动机构，其结构简洁，制造加工成本低；将耦合传动与欠驱动传动有机融合起来，利用滑块活接触方式实现自然解耦，此解耦不消耗电机功率，能量利用率高。该装置结构紧凑，传动平稳精确，制造和维护成本低，外形与人手指相似，可以作为机器人手的一个手指或手指的一部分，也可以用多个手指组合成为机器人手，用以达到拟人机器人手高关节自由度、高自适应性的优良效果。
文档编号B25J15/08GK102039598SQ20101053196
公开日2011年5月4日 申请日期2010年11月4日 优先权日2010年11月4日
发明者孙杰, 张文增, 罗天宇 申请人:清华大学