盤49的連接點設(shè)為D點，C與D不重合;所述第一摩擦塊61滑動鑲嵌在第一指段11中；所述第一摩擦塊61與第一指段11相接觸或離開一段距離;所述第二摩擦塊64滑動鑲嵌在第二指段12中；所述第二摩擦塊64與第二指段12相接觸或離開一段距離。
[0052]本實施例中，所述第一關(guān)節(jié)簧件51和第二關(guān)節(jié)簧件52均為扭簧，所述第一鎖定簧件53和第二鎖定簧件54均為壓簧。
[0053]本實施例中，所述關(guān)節(jié)滑塊和摩擦塊可以采用彈性材料。又一種實施例中，所述關(guān)節(jié)滑塊和摩擦塊兩者相接觸的表面均為粗糙表面。
[0054]本實施例的工作原理如圖7至圖13所示，敘述如下:
[0055]圖7至圖9主要表達(dá)了該手指裝置拉伸和彎曲的過程原理示意圖。首先電機(jī)3啟動，經(jīng)減速器31、第一錐齒輪32、第二錐齒輪33和過渡軸34帶動繞繩輪4轉(zhuǎn)動，使得縱向腱繩41被拉緊，手指由彎曲狀態(tài)被拉伸至伸直狀態(tài)，準(zhǔn)備抓取物體;接著電機(jī)3反向轉(zhuǎn)動，使得繞繩輪4跟著反向轉(zhuǎn)動，此時縱向腱繩4被放松，第一關(guān)節(jié)簧件51和第二關(guān)節(jié)簧件52的彈性力使得手指逐漸彎曲；當(dāng)縱向腱繩4被完全放松后，在沒有抓取物體的情況下手指完全彎曲成握緊狀態(tài)。
[0056]圖10和圖12主要表達(dá)了該手指在未鎖定關(guān)節(jié)時的第二關(guān)節(jié)處示意圖，圖11和圖13主要表達(dá)了該手指在鎖定關(guān)節(jié)時第二關(guān)節(jié)處示意圖。當(dāng)電機(jī)3啟動，經(jīng)減速器31、第一錐齒輪32、第二錐齒輪33和過渡軸34帶動第一主動輪42轉(zhuǎn)動，通過第一傳動帶44帶動第一從動輪43轉(zhuǎn)動；由于第一從動輪43與第二主動輪45固接，當(dāng)?shù)谝粡膭虞?3開始轉(zhuǎn)動，第二主動輪45同時轉(zhuǎn)動，通過第二傳動帶47帶動第二從動輪46轉(zhuǎn)動；由于第二撥盤49與第二從動輪46固接，故當(dāng)?shù)诙膭虞?6轉(zhuǎn)動時，帶動撥盤轉(zhuǎn)動;第二上腱繩65與第二下腱繩66的兩端分別連接第二撥盤49和第二摩擦塊64，故當(dāng)撥盤轉(zhuǎn)動，第二上腱繩65與第二下腱繩66纏繞在第二關(guān)節(jié)軸22上，拉動第二摩擦塊64向撥盤方向滑動，從而擠壓第二指段12。由于兩者表面在本實施例中采用彈性材料，故兩者會產(chǎn)生很強的靜摩擦力，使得第一指段11和第二指段12很難接著互相轉(zhuǎn)動，這樣就形成了鎖定關(guān)節(jié)的效果。
[0057]本實施例的工作過程如圖14至圖20所示，表達(dá)了本實施例的抓取不同形狀、尺寸和重量的情況，具體敘述如下:
[0058]第一種情況如圖14、圖15和圖16所示，為本實施例自適應(yīng)抓取物體的示意圖。首先，拉動縱向腱繩使手指伸直，接著移動手指使其靠近物體;放松縱向腱繩，手指逐漸彎曲；在手指彎曲的同時，撥盤同時轉(zhuǎn)動，使摩擦塊向撥盤方向滑動；當(dāng)?shù)谝恢付?1和第二指段12先后接觸物體，第一摩擦塊接觸第一指段，第二摩擦塊接觸第二指段，使關(guān)節(jié)鎖定，整個手指裝置便自適應(yīng)地完成了抓取物體的過程。
[0059]第二種情況如圖17、圖18、圖19和圖20所示，為抓取重量較大物體并移動的過程。抓取與第一種基本類似，通過自適應(yīng)抓取加多關(guān)節(jié)同步鎖定兩個過程，使得手指可以抓取較重物體，且抓取過程快速、穩(wěn)定。
[0060]本發(fā)明裝置利用電機(jī)、腱繩、簧件、柔性件傳動機(jī)構(gòu)、雙絞線鎖定機(jī)構(gòu)綜合實現(xiàn)自適應(yīng)抓取和連續(xù)同步鎖定多個關(guān)節(jié)的功能。該裝置用于抓取物體，可以自動適應(yīng)物體的形狀、尺寸，適應(yīng)能力強;抓取物體后可以采取鎖定關(guān)節(jié)的方式，特別對不同材質(zhì)、重量的物體具有很強的適應(yīng)能力;抓取過程快速穩(wěn)定，抓取后鎖定關(guān)節(jié)，一方面防止手指回彈失穩(wěn)，使得抓取物體時不會出現(xiàn)沖撞物體、擠跑物體;另一方面，可以提供較大的抓取力，鎖定裝置具有自鎖效果，鎖定后的手指裝置可近似看作一個剛體，其承載力方面能夠更好地匹配與之相連的手臂裝置，實施對比較沉重物體(比如行李箱)的提取;能夠同步鎖定多個關(guān)節(jié);可鎖定的關(guān)節(jié)角度是連續(xù)的；該裝置結(jié)構(gòu)簡單，體積小，重量輕，控制容易，設(shè)計、制造、裝配和維護(hù)成本低。
【主權(quán)項】
1.一種雙絞線同步鎖定自適應(yīng)機(jī)器人手指裝置，包括電機(jī)、減速器、第一傳動機(jī)構(gòu)、縱向腱繩、拉繩件、N個指段、N-1個關(guān)節(jié)軸、N-1個關(guān)節(jié)簧件和N-1個關(guān)節(jié)滑輪;所述電機(jī)與第一個指段固接;所述電機(jī)的輸出軸和減速器的輸入軸相連，所述減速器的輸出軸和第一傳動機(jī)構(gòu)的輸入端相連，所述第一傳動機(jī)構(gòu)的輸出端和拉繩件相連;所述拉繩件滑動或轉(zhuǎn)動設(shè)置在第一指段中；所述縱向腱繩的一端與拉繩件相連，縱向腱繩的另一端與最后一個指段相連;所述縱向腱繩繞過所有關(guān)節(jié)滑輪，縱向腱繩穿過中間的所有指段;所述第i個關(guān)節(jié)軸套設(shè)在第i個指段中，所述第i + Ι個指段套接在第i個關(guān)節(jié)軸上，所述第i個關(guān)節(jié)滑輪套接在第i個關(guān)節(jié)軸上，所述第i個關(guān)節(jié)簧件的兩端分別連接第i個指段和第i+Ι個指段;所有所述關(guān)節(jié)軸相互平行;其特征在于:該裝置還包括第二傳動機(jī)構(gòu)、N-2個主動輪、N-2個從動輪、N-2個柔性傳動件、N-1個撥盤、N-1個上腱繩、N-1個下腱繩、N-1個摩擦塊和N-1鎖定簧件;所述減速器的輸出軸與第二傳動機(jī)構(gòu)的輸入端相連，所述第二傳動機(jī)構(gòu)的輸出端與第一關(guān)節(jié)軸相連，所述第j個主動輪套固在第j個關(guān)節(jié)軸上，所述第j個從動輪套固在第j+Ι個關(guān)節(jié)軸上，所述第j個柔性傳動件連接第j個主動輪與第j個從動輪;所述第j個柔性傳動件采用傳動帶、傳動繩或鏈條;所述第j個主動輪采用帶輪、繩輪或鏈輪，所述第j個從動輪采用帶輪、繩輪或鏈輪，所述第j個柔性傳動件、第j個主動輪和第j個從動輪三者之間配合形成帶輪傳動關(guān)系、繩輪傳動關(guān)系或鏈輪傳動關(guān)系;所述第i個撥盤套固在第i個關(guān)節(jié)軸上;所述第i個上腱繩的兩端分別連接第i個撥盤、第i個摩擦塊;所述第i個下腱繩的兩端分別連接第i個撥盤、第i個摩擦塊;所述第i個上腱繩與第i個撥盤的連接點設(shè)為A點，所述第i個下腱繩與第i個撥盤的連接點設(shè)為B點，所述第i個上腱繩與第i個摩擦塊的連接點設(shè)為C點，所述第i個下腱繩與第i個摩擦塊的連接點設(shè)為D點，A與B不重合或C與D不重合;所述第i個摩擦塊滑動鑲嵌在第i個指段中；所述第i個摩擦塊與第i+Ι個指段相接觸或離開一段距離;其中，N為大于I的自然數(shù)，i為1、2……或N-l，j為1、2……或N-2。2.如權(quán)利要求1所述雙絞線同步鎖定自適應(yīng)機(jī)器人手指裝置，其特征在于:所述摩擦塊的整體或局部采用彈性材料。3.如權(quán)利要求1所述雙絞線同步鎖定自適應(yīng)機(jī)器人手指裝置，其特征在于:所述摩擦塊的局部表面為粗糙表面。
【專利摘要】雙絞線同步鎖定自適應(yīng)機(jī)器人手指裝置，屬于機(jī)器人手技術(shù)領(lǐng)域，包括電機(jī)、指段、關(guān)節(jié)軸、關(guān)節(jié)簧件、腱繩、拉繩件、關(guān)節(jié)滑輪、撥盤、摩擦塊和柔性件傳動機(jī)構(gòu)。該裝置利用電機(jī)、腱繩、簧件、柔性件傳動機(jī)構(gòu)、雙絞線鎖定機(jī)構(gòu)綜合實現(xiàn)自適應(yīng)抓取和連續(xù)同步鎖定多個關(guān)節(jié)的功能。該裝置用于抓取物體，可以自動適應(yīng)物體的外形、尺寸；抓取物體后可以采取鎖定關(guān)節(jié)方式；抓取過程快速穩(wěn)定，抓取后鎖定關(guān)節(jié)，防止手指回彈失穩(wěn)，可以提供較大的抓取力；能夠同步鎖定多個關(guān)節(jié)；可鎖定的關(guān)節(jié)角度是連續(xù)的；該裝置結(jié)構(gòu)簡單，體積小，重量輕，控制容易，設(shè)計、制造、裝配和維護(hù)成本低。
【IPC分類】B25J15/08
【公開號】CN105583848
【申請?zhí)枴緾N201610153469
【發(fā)明人】宋九亞, 張文增, 孫振國, 都東, 陳強
【申請人】清華大學(xué)
【公開日】2016年5月18日
【申請日】2016年3月17日