連桿平行夾持靈巧機器人手指裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于機器人手技術領域，特別涉及一種連桿平行夾持靈巧機器人手指裝置的結構設計。
【背景技術】
[0002]機器人手是機器人用于抓取和操作物體的重要終端，一般類似人手設計為多個手指。具有多指的機器人手常稱為多指機器人手，其抓取的方式主要是采用力封閉原理和形封閉原理。
[0003]在工業中常采用“平行夾持”的抓取模式(也稱為平行捏持、平捏)，即末端指段平行，從物體的兩側接觸物體并施加抓持力把物體拿起來，以此達到力封閉抓取效果。這種平行夾持抓取模式的優點是抓取定位精確，有利于機器人完成操作或裝配等后續任務，而且這種模式抓取范圍大一一可以抓取從很小到很大尺寸范圍的物體。此外，這種平行夾持抓取物體的方式在有些情況下是唯一的抓取物體方式，例如在桌面上放置的薄板零件，對于多指機器人手而言，只能采用平行夾持的方式去抓取。
[0004]另一種常用的抓取模式是包絡抓取模式(也稱為包絡握持、握持)，即利用多個指段接觸物體，以此來達到形封閉抓取效果。這種抓取模式的優點是抓取更穩定，可以施加更大的抓持力。
[0005]常見的工業夾持器一般采用末端平行的夾持方式，沒有包絡握持功能，不能適應多種形狀物體的穩定包絡抓取。
[0006]已有的自適應欠驅動手指可以采用自適應包絡物體的方式握持，但是無法實施平行夾持抓取。已有的一種欠驅動兩關節機器人手指裝置(中國發明專利CN101234489A)，包括基座、電機、中部指段、末端指段和平帶輪式第一傳動機構等。該裝置實現了雙關節自適應欠驅動握持物體的功能。其不足之處在于，該裝置不能實現平行夾持抓取模式。
[0007]已有的一種雙關節齒條耦合機器人手指裝置(中國發明專利CN101653940B)，包括基座、電機、近關節軸、中部指段、遠關節軸、末端指段、第一齒輪、第二齒輪、齒條和簧件等。該裝置實現了雙關節手指耦合抓取物體的功能。其不足之處在于，近關節與遠關節必須聯動，當近關節無法轉動時，遠關節也無法轉動，難以較好的包絡抓取不同物體。
[0008]已有的一種雙關節同向傳動復合欠驅動機器人手指裝置(中國發明專利CN102161204B)，實現了先耦合轉動多個關節，再轉動末端關節的自適應抓取功能。其不足之處在于，該裝置無法實施平行夾持，抓取范圍小。
[0009]已有的一種五連桿欠驅動機器人手指裝置，如美國發明專利US8973958B2，包括五個連桿、彈簧等。該裝置可以實現先平行夾持，然后再自適應抓取的功能。其不足之處在于，該裝置無法實現任意轉動各關節去抓取物體。

【發明內容】

[0010]本發明的目的是為了克服已有技術的不足之處，提供一種連桿平行夾持靈巧機器人手指裝置。該裝置具有兩個自由度，能實現多種抓取模式，包括:1)雙關節末端指段平行夾持抓取模式;2)雙關節獨立轉動抓取模式;3)雙關節先平行夾持轉動，之后再獨立轉動的抓取模式;4)雙關節先獨立轉動，之后再保持末端指段姿態的聯動抓取模式;能夠限制第一指段、第二指段對物體施加的抓持力，優化抓持力，抓持時保護電機。
[0011]本發明的技術方案如下:
[0012]本發明設計的一種連桿平行夾持靈巧機器人手指裝置，包括基座、第一指段、第二指段、近關節軸、遠關節軸和第一電機;所述第一電機與基座固接;所述近關節軸的中心線與遠關節軸的中心線平行;其特征在于:該連桿平行夾持靈巧機器人手指裝置還包括第二電機、第一傳動機構、第二傳動機構、第一連桿、第二連桿、第三連桿、第一軸、第二軸、第一扭矩限制器、第二扭矩限制器、凸塊撥盤和限位凸塊;所述近關節軸活動套設在基座中；所述遠關節軸活動套設在第一指段中；所述第一指段套接在近關節軸上;所述第二指段套接在遠關節軸上;所述第一傳動機構設置在基座中；所述第一電機的輸出軸與第一傳動機構的輸入端相連，所述第一傳動機構的輸出端與第一扭矩限制器的輸入端相連，所述第一扭矩限制器的輸出端與第一指段相連;所述第二電機與基座固接;所述第二傳動機構設置在基座中，所述第二電機的輸出軸與第二傳動機構的輸入端相連，所述第二傳動機構的輸出端與第二扭矩限制器的輸入端相連，所述第二扭矩限制器的輸出端與第一連桿相連;所述第一連桿活動套接在近關節軸上;所述第二連桿套接在遠關節軸上，第二連桿與第二指段固接;所述第一軸活動套設在第一連桿上，所述第二軸活動套設在第二連桿上，所述第三連桿的兩端分別套接在第一軸和第二軸上;第一連桿的長度與第二連桿的長度相同；第一連桿、第三連桿、第二連桿和第一指段四者構成平行四連桿機構;所述凸塊撥盤與第一連桿固接;所述凸塊撥盤活動套接在近關節軸上;所述限位凸塊與基座固接;所述凸塊撥盤與限位凸塊相接觸或離開一段距離;設第一指段靠向物體的轉動方向為近關節正方向，第一指段遠離物體的轉動方向為近關節反方向；在該連桿平行夾持靈巧機器人手指裝置處于初始狀態時，凸塊撥盤與限位凸塊接觸，設此時凸塊撥盤相對基座的旋轉角度為O度，從該位置開始，凸塊撥盤朝近關節正方向旋轉時的轉動角度為正，凸塊撥盤朝近關節反方向旋轉時的轉動角度為負;所述限位凸塊限制凸塊撥盤的轉動角度只能為正;所述第一傳動機構采用減速比超過100:1的減速傳動機構或者具有自鎖特性的減速傳動機構;所述第二傳動機構采用減速比超過100:1的減速傳動機構或者具有自鎖特性的減速傳動機構。
[0013]本發明所述的連桿平行夾持靈巧機器人手指裝置，其特征在于:所述第一傳動機構包括第一減速器、第一錐齒輪、第二錐齒輪、第一過渡軸、第一帶輪、第二帶輪和第一傳動帶;所述第一電機的輸出軸與第一減速器的輸入軸相連，所述第一錐齒輪套固在第一減速器的輸出軸上，所述第二錐齒輪套固在第一過渡軸上，所述第一錐齒輪與第二錐齒輪嚙合；所述第一過渡軸套設在基座中，所述第一帶輪套固在第一過渡軸上，所述第二帶輪活動套接在近關節軸上，所述第二帶輪與第一指段固接，所述第一傳動帶連接第一帶輪和第二帶輪，所述第一傳動帶、第一帶輪和第二帶輪形成帶輪傳動關系，所述傳動帶呈“O”字形。
[0014]本發明所述的連桿平行夾持靈巧機器人手指裝置，其特征在于:所述第二傳動機構包括第二減速器、第三錐齒輪、第四錐齒輪、第二過渡軸、第三帶輪、第四帶輪和第二傳動帶;所述第二電機的輸出軸與第二減速器的輸入軸相連，所述第三錐齒輪套固在第二減速器的輸出軸上，所述第四錐齒輪套固在第二過渡軸上，所述第三錐齒輪與第四錐齒輪嚙合；所述第二過渡軸套設在基座中，所述第三帶輪套固在第二過渡軸上，所述第四帶輪活動套接在近關節軸上，所述第四帶輪與第一連桿固接，所述第二傳動帶連接第三帶輪和第四帶輪，所述第二傳動帶、第三帶輪和第四帶輪形成帶輪傳動關系，所述傳動帶呈“O”字形。
[0015]本發明與現有技術相比，具有以下優點和突出性效果:
[0016]本發明裝置利用雙驅動器、連桿傳動機構、凸塊撥盤和限位凸塊等綜合實現了兩自由度的四種抓取模式:I)雙關節末端指段平行夾持聯動抓取模式;2)雙關節獨立任意轉動的抓取模式;3)雙關節先平行夾持聯動，之后再獨立轉動的抓取模式;4)雙關節先獨立轉動，之后再固