12的旋转角度。
[0047]当本实施例抓取物体17时，驱动器14通过传动机构带动第一传动轮6正转，第一传动轮6相对基座I的转角为α。在第一传动件8的作用下，第一传动轮6相对第一指段2的转角与第二传动轮7相对第一指段2的转角有一定的关系。设从第一传动轮6通过第一传动件8传动到第二传动轮7的传动比为i，该传动比是相对于第一指段2，第一传动轮6转速与第二传动轮7转速之比。由于是增速传动，输出速度大于输入速度，故i小于1(例如i = 0.7)。设第一指段2绕近关节轴4转角为δ。由于第二传动轮7与第二指段3固接，本实施例装置将平衡于满足下面的公式I的位置:
[0048]α = δ(1-?)(公式 I)
[0049]由于i小于I，可以得出(公式I)是可以满足的，δ为正的某个角度，因此开始阶段的平行开合是能够实现的，第二指段3始终是一个姿态。当第一指段2接触物体17而被物体17阻挡不能再转动，进入自适应包络阶段，这时电机14驱动第二传动轮7转动，将通过第二传动件11拉动簧件13发生变形，此时第二指段3会绕远关节轴5的中心线转动，直到第二指段3接触物体17为止。
[0050]图8至图13是图1所示实施例动作过程示意图(未抓取物体时)。
[0051]图14至图22是图1所示实施例在以包络握持的方式抓取物体17的动作过程示意图，其中，图14为初始状态，图14至图18为第一指段2接触到物体17之前的动作过程一一平行开合方式动作，图19为第一指段2刚接触到物体的情况，图19至图22为第一指段2接触到物体17之后的动作过程一一自适应包络物体，直到第二指段3接触物体，如图22所示，抓取结束。
[0052]图23至图25是图1所示实施例抓取物体17的另一种可能方式一一平行捏持物体的典型动作过程，直到第二指段3接触物体17，如图25所示，抓取结束。
[0053]图26至图29是图1所示实施例依次以平行开合及自适应包络抓取物体的动作过程中的几个关键位置，展示出凸块拨盘12与限位凸块18的相对位置的变化情况:I)图26与图14情况相似，此时实施例处在初始位置，簧件13使凸块拨盘12与限位凸块18相接触，第二指段3处于竖直的初始姿态;2)图27与图18情况相似，此时实施例运动到即将用第一指段2接触待抓物体，簧件13仍然使凸块拨盘12与限位凸块18相接触，第二指段3—直处于竖直的姿态一一与初始姿态相同；3)图28与图21情况相似，此时实施例的第一指段2已经接触到物体17被阻挡而不能运动，在电机14的驱动和第一传动件8的传动等作用下，第二指段3已经绕远关节轴5转动一个角度(不再保持竖直的初始姿态)，通过第二传动件11拉动簧件12发生了变形，凸块拨盘12离开了原来一直接触的限位凸块18;4)直到图29的情况，图29与图22的情况相似，此时实施例完成对物体的两个指段的接触——实现包络抓取，此时凸块拨盘12转动了更大的角度，离开限位凸块18更多了。
[0054]本发明装置利用驱动器、合理设置传动比的两套柔性件传动机构、簧件、凸块拨盘、限位凸块和活动套接中部指段等综合实现了平行开合捏持及自适应包络抓持的功能，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;该装置采用两套传动轮系的主从驱动的方式，抓取范围大，无运动死区；同时采用欠驱动的方式，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。
【主权项】
1.一种双环柔性件平行开合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;所述近关节轴套设在基座中；所述远关节轴套设在第一指段中；所述第二指段套接在远关节轴上;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:该双环柔性件平行开合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、第一传动件、第三传动轮、第四传动轮、第二传动件、凸块拨盘、簧件和限位凸块;所述第一指段活动套接在近关节轴上;所述驱动器的输出轴与传动机构的输入端相连，所述传动机构的输出端与第一传动轮相连;所述第一传动轮活动套接在近关节轴上，所述第一传动轮与第一传动件相连，所述第一传动件与第二传动轮相连;所述第二传动轮活动套接在远关节轴上，所述第二传动轮与第二指段固接;所述第一传动件、第一传动轮和第二传动轮三者之间配合形成传动关系，所述第一传动件的传动使得第二传动轮与第一传动轮的转动方向一致;所述第三传动轮活动套接在近关节轴上;所述第四传动轮套接在远关节轴上，第四传动轮与第二指段固接;所述第二传动件连接第三传动轮和第四传动轮，所述第二传动件、第三传动轮和第四传动轮三者之间配合形成传动关系，所述第二传动件的传动使得第四传动轮与第三传动轮的转动方向一致;所述凸块拨盘活动套接在近关节轴上，所述凸块拨盘与第三传动轮固接;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;所述簧件的两端分别连接第三传动轮和基座，所述簧件使凸块拨盘靠向限位凸块;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；在双环柔性件平行开合自适应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;在所述第二传动件、第三传动轮和第四传动轮三者所构成的传动系统中，相对于第一指段，从所述第三传动轮到第四传动轮的传动比为I;在第一传动轮、第一传动件和第二传动轮三者所构成的传动系统中，相对于第一指段，从所述第一传动轮到第二传动轮的传动比小于I，即第一传动轮的转速小于通过第一传动件传动的第二传动轮的转速;所述第一传动件采用传动带、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，所述第一传动件、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，所述第一传动件形成“O”字形;所述第二传动件采用传动带、腱绳或链条，所述第三传动轮采用带轮、绳轮或链轮，所述第四传动轮采用带轮、绳轮或链轮，所述第二传动件、第三传动轮和第四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，所述第二传动件形成“O”字形。2.如权利要求1所述的双环柔性件平行开合自适应机器人手指装置，其特征在于:所述驱动器采用电机、气缸或液压缸。3.如权利要求1所述的双环柔性件平行开合自适应机器人手指装置，其特征在于:所述簧件采用拉簧、压簧、片簧或扭簧。
【专利摘要】双环柔性件平行开合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、两套柔性件轮系传动机构、凸块拨盘、簧件和限位凸块等。该装置利用单个驱动器、合理设置传动比的两套轮系传动机构、簧件、凸块拨盘、限位凸块和活动套接指段等综合实现了平行开合捏持及自适应包络抓持的功能，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；该装置采用两套柔性件传动轮系主从驱动的方式，抓取范围大，无运动死区；同时采用欠驱动的方式，仅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。
【IPC分类】B25J15/02
【公开号】CN105583836
【申请号】CN201610152543
【发明人】张文增, 梁达尧
【申请人】清华大学
【公开日】2016年5月18日
【申请日】2016年3月17日