CN202668557U

CN202668557U - 新型欠驱动机器人手指机构

Info

Publication number: CN202668557U
Application number: CN 201220256639
Authority: CN
Inventors: 何小林; 何斌; 宋伟; 王延刚; 曹进涛; 吕海峰
Original assignee: University of Shanghai for Science and Technology
Current assignee: University of Shanghai for Science and Technology
Priority date: 2012-06-02
Filing date: 2012-06-02
Publication date: 2013-01-16
Anticipated expiration: 2022-06-02

Abstract

本实用新型涉及新型欠驱动机器人手指机构。它包括一个基座，一个近指节，一个中指节，一个远指节，一个齿轮齿条装置，一根钢丝绳，一个导轮。近指节、中指节、远指节分别通过转动副连接；钢丝绳一端和远指节顶端固定，中间穿过远指节，中指节，近指节，然后另外一端缠绕在导轮圆周与之固定；导轮与齿轮分别固定在同一根传动轴上。本实用新型手指机构采用欠驱动原理，提高了手指的灵活度，其结构简单、使用安全可靠，实现手指指节的相对运动，实现对不同形状的抓取。

Description

新型欠驱动机器人手指机构

技术领域

本实用新型涉及新型欠驱动机器人手指机构。

背景技术

在现实生活中，机械手能代替人类从事最繁杂，最精细的工作，从而提高劳动生产率。而实现机械手强大的功能部件在于机械手手指机构。

现有的机械手手指机构的指节弯曲转动的实现主要方式是通过电机驱动指节之间的转动副。这样直接造成机械手手指体积大，重量重，制造及使用成本高，能耗高，灵活性低，使用范围有限等缺点，解决这些缺陷，已经成为机械手研究领域的新热点。

发明内容

本实用新型的目的是针对上述现有技术存在的缺陷，提供一种新型欠驱动机器人手指机构。它采用欠驱动机构原理，其具有结构简单、体积小、重量轻、成本低、能耗低、灵活性高、易于加工，易于装配等特点。该机构可以应用于机器人手抓中。

为了达到上述目的，本实用新型的构思是：

本实用新型包括一个基座,一个近指节,一个中指节，一个远指节，一对齿轮齿条装置，一根钢丝绳，一个导轮。所述近指节与基座通过基关节转动连接，近指节与中指节通过中间关节转动连接，所述中指节与远指节通过末端关节连接，所述的齿轮齿条装置是安装在基座上的，所述的导轮是安装在齿轮轴上的，所述的钢丝绳的一端固定在远指节的顶端，然后由上往下依次穿过远指节、中指节、近指节、基座，最后与导轮缠绕固接,且钢丝绳位于远指节、中指节、近指节的外侧。

基于上述构思，本实用新型采用下述技术方案：

新型欠驱动机器人手指机构，包括一个基座,一个近指节,一个中指节，一个远指节，一个齿轮齿条装置，一根钢丝绳，一个导轮，其特征在于:所述近指节与基座通过基关节转动连接；近指节与中指节通过中间关节转动连接；所述中指节与远指节通过末端关节转动连接；所述的齿轮齿条装置是安装在基座滑槽内的，且齿轮齿条装置中的齿条与一个齿条固定块及一个齿条固定板固接，齿条与齿轮啮合，所述的导轮与齿轮分别安装在齿轮轴上。所述的齿轮轴安装在基座上；所述的钢丝绳的一端固定在远指节的顶端挂钩上，然后由上往下依次穿过远指节、中指节、近指节、基座，最后与导轮缠绕固接，并且钢丝绳位于远指节、中指节、近指节的外侧。

所述远指节上有线孔1，顶端挂钩，外侧挂钩1，后端关节轴孔1；所述的中指节上有线孔2，外侧挂钩2，前段关节轴孔2，后端关节轴孔2；所述近指节上有线孔3，外侧挂钩3，前端关节轴孔3，后端关节轴孔3；所述的基座上有通孔，线孔4，前端关节轴孔4，齿轮轴孔，外侧挂钩4，前端挂钩4；所述的齿条固定块上有后端挂钩5。

所述的齿条固定块与基座是通过一根弹簧与齿条固定块上的后端挂钩5及基座上的外侧挂钩4连接实现弹性滑动插接。

所述的钢丝绳一端与一个远指节顶端挂钩固定，然后由上往下依次穿过远指节线孔1、中指节线孔2、近指节线孔3、基座线孔4，最后与导轮上的导槽缠绕固接。

所述的远指节上的外侧挂钩1与中指节上的外侧挂钩2通过弹簧连接；中指节上的外侧挂钩2与近指节上的外侧挂钩3通过弹簧连接；近指节上的外侧挂钩3与基座上的前端挂钩4通过弹簧连接。

工作原理：

本实用新型欠驱动机器人手指机构在使用时，将钢丝绳的一端与远指节的顶端固定，另一端与导轮缠绕固接；当被夹持物体在外力的压迫下，表面接触基座上的齿条，齿条在被夹持物的压力作用推动下克服基座与之相连的弹簧的弹力，然后沿着滑槽做直线运动。齿条的直线运动转化为齿轮的转动，从而带动导轮做定轴转动。钢丝绳在导轮的拉力的作用下，将克服指节之间的弹簧的作用力，带动各个指节绕着各相应的关节转动。当手指近指节与被抓取物体接触时，基关节将不再转动，末端两个指节将在钢丝绳的拉力下继续转动，当中指节与物体接触的时候，中间关节停止转动，而远指节将继续转动，直至所有的指节均与***作物体接触，实现对物体的抓取。当被夹持物体没有压迫齿条装置的时候，齿条在基座与之相连的弹簧的弹力作用下，沿着滑槽做反向直线运动，从而齿轮，导轮定轴反转，钢丝绳松弛，各关节将在各指节之间的弹簧的作用下返回到伸直位置。

本实用新型的有益效果是：本机构采用欠驱动机械原理，具有结构简单、体积小、重量轻、成本低、能耗低、灵活性高、易于加工，易于装配等特点。该机构可以应用于机器人手抓中。

附图说明

图1，2是本实用新型的总装配图；图3是本实用新型的远指节的结构视图；图4是本实用新型的中指节的结构视图；图5是本实用新型的近指节的结构视图；图6 是基座的结构视图；图7是导轮，齿轮轴，齿轮的装配图；图8是齿条固定块与齿条的装配视图；图9是弹簧视图；图10是钢丝绳视图。

具体实施方式

本实用新型优选实施例结合附图说明如下：

实施例一：参见图1-图10，本新型欠驱动机器人手指机构由基座（17）,一个近指节（12）,一个中指节（7），一个远指节（3），一个齿轮齿条装置，一根钢丝绳（38），一个导轮（23）组成。所述近指节（12）与基座（17）通过基关节转动连接；近指节（12）与中指节（7）通过中间关节转动连接；所述中指节（7）与远指节（3）通过末端关节转动连接；所述的齿轮齿条装置是安装在基座（17）滑槽内，且齿轮齿条装置中的齿条（29）与齿条固定块（27）及齿条固定板（34）固接，齿条（29）与齿轮（25）啮合，所述的导轮（23）与齿轮（25）分别安装在齿轮轴（24）上。所述的齿轮轴（24）安装在基座（17）上；所述的钢丝绳（38）的一端固定在远指节（3）的顶端挂钩（5）上，然后由上往下依次穿过远指节（3）、中指节（7）、近指节（12）、基座（17），最后与导轮（23）缠绕固接，并且钢丝绳位于远指节（3）、中指节（7）、近指节（12）的外侧。各结构的长度及其尺寸依具体情况而定。

实施例二：本实施例与实施例一基本相同，特别之处是：远指节（3）上有线孔1（4），顶端挂钩（5），外侧挂钩1（2），后端关节轴孔1（1）；所述的中指节（7）上有线孔2（10），外侧挂钩2（9），前段关节轴孔2（6），后端关节轴孔2（8）；所述近指节（12）上有线孔3（14），外侧挂钩3（13），前端关节轴孔3（15），后端关节轴孔3（11）；所述的基座（17）上有通孔（18），线孔4（21），前端关节轴孔4（22），齿轮轴孔（16），外侧挂钩4（19），前端挂钩4（20）；所述的齿条固定块（27）上有后端挂钩5（28）。

实施例三：本实施例与实施例一基本相同，特别之处是：齿条固定块（27）与基座（17）是通过一根弹簧（33）与齿条固定块（27）上的后端挂钩5（28）及基座（17）上的外侧挂钩4（19）连接实现弹性滑动插接。

实施例四：本实施例与实施例一基本相同，特别之处是：钢丝绳（38）一端与一个远指节（3）顶端挂钩（5）固定，然后由上往下依次穿过远指节线孔1（4）、中指节线孔2（10）、近指节线孔3（14）、基座线孔4（21），最后与导轮（23）上的导槽（26）缠绕固接。

实施例五：本实施例与实施例一基本相同，特别之处是：远指节（3）上的外侧挂钩1（2）与中指节（7）上的外侧挂钩2（9）通过弹簧（30）连接；中指节（7）上的外侧挂钩2（9）与近指节（12）上的外侧挂钩3（13）通过弹簧（31）连接；近指节（12）上的外侧挂钩3（13）与基座上的前端挂钩4（20）通过弹簧（32）连接。

Claims

1.新型欠驱动机器人手指机构，包括一个基座（17）,一个近指节（12）,一个中指节（7），一个远指节（3），一个齿轮齿条装置，一根钢丝绳（38），一个导轮（23），其特征在于:所述近指节（12）与基座（17）通过基关节转动连接；近指节（12）与中指节（7）通过中间关节转动连接；所述中指节（7）与远指节（3）通过末端关节转动连接；所述的齿轮齿条装置是安装在基座（17）滑槽内的，且齿轮齿条装置中的齿条（29）与一个齿条固定块（27）及一个齿条固定板（34）固接，齿条（29）与齿轮（25）啮合，所述的导轮（23）与齿轮（25）分别安装在齿轮轴（24）上；所述的齿轮轴（24）安装在基座（17）上；所述的钢丝绳（38）的一端固定在远指节（3）的顶端挂钩（5）上，然后由上往下依次穿过远指节（3）、中指节（7）、近指节（12）、基座（17），最后与导轮（23）缠绕固接，并且钢丝绳位于远指节（3）、中指节（7）、近指节（12）的外侧。

2.根据权利要求1所述的新型欠驱动机器人手指机构，其特征在于所述远指节（3）上有线孔1（4），顶端挂钩（5），外侧挂钩1（2），后端关节轴孔1（1）；所述的中指节（7）上有线孔2（10），外侧挂钩2（9），前段关节轴孔2（6），后端关节轴孔2（8）；所述近指节（12）上有线孔3（14），外侧挂钩3（13），前端关节轴孔3（15），后端关节轴孔3（11）；所述的基座（17）上有通孔（18），线孔4（21），前端关节轴孔4（22），齿轮轴孔（16），外侧挂钩4（19），前端挂钩4（20）；所述的齿条固定块（27）上有后端挂钩5（28）。

3.根据权利要求1或2所述的新型欠驱动机器人手指机构，其特征在于所述的齿条固定块（27）与基座（17）是通过一根弹簧（33）与齿条固定块（27）上的后端挂钩5（28）及基座（17）上的外侧挂钩4（19）连接实现弹性滑动插接。

4.根据权利要求1或2所述的新型欠驱动机器人手指机构，其特征在于所述的钢丝绳（38）一端与一个远指节（3）顶端挂钩（5）固定，然后由上往下依次穿过远指节线孔1（4）、中指节线孔2（10）、近指节线孔3（14）、基座线孔4（21），最后与导轮（23）上的导槽（26）缠绕固接。

5.根据权利要求1或2所述的新型欠驱动机器人手指机构，其特征在于远指节（3）上的外侧挂钩1（2）与中指节（7）上的外侧挂钩2（9）通过弹簧（30）连接；中指节（7）上的外侧挂钩2（9）与近指节（12）上的外侧挂钩3（13）通过弹簧（31）连接；近指节（12）上的外侧挂钩3（13）与基座上的前端挂钩4（20）通过弹簧（32）连接。