專利名稱：耦合式三關(guān)節(jié)機(jī)器人手指裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于擬人機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種耦合式三關(guān)節(jié)機(jī)器人手指裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
背景技術(shù)：
與人類似，擬人機(jī)器人的多數(shù)功能要通過(guò)手部操作來(lái)實(shí)現(xiàn)，因而手部結(jié)構(gòu)是擬人機(jī)器人 的重要組成部分，其設(shè)計(jì)是擬人機(jī)器人的關(guān)鍵技術(shù)之一。人手在抓取常見(jiàn)物體時(shí)絕大多數(shù)情況下是同時(shí)彎曲多個(gè)手指關(guān)節(jié)去抓取物體的。這種同 時(shí)彎曲各關(guān)節(jié)的動(dòng)作模式稱為"耦合"抓取模式。例如，當(dāng)人手從側(cè)面橫向抓取(握持)一 個(gè)小直徑豎放的圓柱形物體時(shí)，食指、中指、無(wú)名指和小指呈現(xiàn)出類似的彎曲特點(diǎn)，故僅以 食指為例說(shuō)明，此時(shí)食指的第一、二、三關(guān)節(jié)均有一定角度的彎曲轉(zhuǎn)動(dòng)，而且三個(gè)關(guān)節(jié)是同 時(shí)彎曲的，這種耦合效果在多數(shù)抓取中都非常有用。但是目前機(jī)械手如果采用欠驅(qū)動(dòng)手指機(jī)構(gòu)，是做不到這一點(diǎn)的，欠驅(qū)動(dòng)手指只能在彈簧 約束下伸直整個(gè)手指繞著第一關(guān)節(jié)(在手指根部)轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)?shù)谝恢付闻鲇|到物體時(shí)才能"激 發(fā)"第二關(guān)節(jié)(在手指中部)克服彈簧約束而轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)?shù)诙付闻鲇|物體時(shí)才激發(fā)第三指段 (末端指段)繞第三關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)，這種手指不適合以捏持方式抓取小直徑物體，在抓取物體時(shí) 做不到以穩(wěn)定可靠的手指末端接觸物體并且各關(guān)節(jié)呈現(xiàn)出彎曲姿態(tài)，而這種方式恰恰是人手 常用抓取模式，耦合式多關(guān)節(jié)機(jī)械手指就能做到這一點(diǎn)，即在彎曲到任意角度位置均可以保 持穩(wěn)定，此時(shí)手指末端如果接觸物體，則抓住了物體，手指呈現(xiàn)出非常擬人化的彎曲手勢(shì)。 這樣的機(jī)械手不僅適合用于擬人機(jī)器人使用，也適合用于殘疾人作為假手使用。已有的一種耦合式多關(guān)節(jié)機(jī)械手指裝置(日本發(fā)明專利JP2004-130405A)，包括基座、第 一指段、第二指段、第三指段、電機(jī)、第一齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、第一帶輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、第二齒輪傳 動(dòng)機(jī)構(gòu)和第二帶輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等。該裝置采用齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和帶輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)綜合設(shè)計(jì)了由一個(gè) 電機(jī)驅(qū)動(dòng)多個(gè)關(guān)節(jié)耦合轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，可以作為機(jī)器人手的一個(gè)手指使用。該裝置的不足之處 為齒輪傳動(dòng)存在傳動(dòng)間隙，不利于遠(yuǎn)距離傳動(dòng)，齒輪制造成本高，制造安裝精度要求高。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是針對(duì)已有技術(shù)的不足之處，提供一種耦合式三關(guān)節(jié)機(jī)器人手指裝置，該 裝置可以實(shí)現(xiàn)耦合式三關(guān)節(jié)手指彎曲抓取物體的效果，無(wú)傳動(dòng)間隙問(wèn)題，可以較遠(yuǎn)距離傳動(dòng)， 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、抓取穩(wěn)定可靠、成本低，便于安裝維護(hù)，體積小巧、重量輕，控制容易，外形與 抓取動(dòng)作與人手相似，適合作為手指用于擬人機(jī)器人手。本發(fā)明的技術(shù)方案如下本發(fā)明所述的一種耦合式三關(guān)節(jié)機(jī)器人手指裝置，包括基座、電機(jī)、近關(guān)節(jié)軸、第一指 段、中關(guān)節(jié)軸、第二指段、遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸和末端指段；所述的電機(jī)與基座固接，所述的電機(jī)輸出軸與第一指段相連；所述的近關(guān)節(jié)軸套設(shè)在基座中，所述的第一指段套接在近關(guān)節(jié)軸上；所 述的中關(guān)節(jié)軸套設(shè)在第一指段中，所述的第二指段套接在中關(guān)節(jié)軸上，中關(guān)節(jié)軸和近關(guān)節(jié)軸 相互平行；所述的遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸套設(shè)在第二指段中，所述的末端指段套接在遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸上，遠(yuǎn)關(guān)節(jié) 軸和中關(guān)節(jié)軸互相平行； 其特征在于該耦合式三關(guān)節(jié)機(jī)器人手指裝置還包括第一過(guò)渡軸、第二過(guò)渡軸、第一主動(dòng)輪、第一從 動(dòng)輪、第一傳動(dòng)件、第二傳動(dòng)件、第二主動(dòng)輪、第二從動(dòng)輪、第三傳動(dòng)件、第三主動(dòng)輪、第 三從動(dòng)輪、第四傳動(dòng)件、第五傳動(dòng)件、第四主動(dòng)輪、第四從動(dòng)輪和第六傳動(dòng)件；所述的第一過(guò)渡軸套設(shè)在第一指段中，第一過(guò)渡軸與近關(guān)節(jié)軸平行；所述的第二過(guò)渡軸 套設(shè)在第二指段中，第二過(guò)渡軸與中關(guān)節(jié)軸平行；所述的近關(guān)節(jié)軸上套設(shè)有第一主動(dòng)輪；所述的第一過(guò)渡軸上套設(shè)有第一從動(dòng)輪和第二主 動(dòng)輪；所述的中關(guān)節(jié)軸上套設(shè)有第二從動(dòng)輪和第三主動(dòng)輪；所述的第二過(guò)渡軸上套設(shè)有第三 從動(dòng)輪和第四主動(dòng)輪；所述的遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸上套設(shè)有第四主動(dòng)輪；所述的第一傳動(dòng)件纏繞在第一主動(dòng)輪和第一從動(dòng)輪上并成"Z"字形，第一傳動(dòng)件的兩端分 別與第一主動(dòng)輪和第一從動(dòng)輪固接；所述的第二傳動(dòng)件纏繞在第一主動(dòng)輪和第一從動(dòng)輪上并 成"S"字形，第二傳動(dòng)件的兩端分別與第一主動(dòng)輪和第一從動(dòng)輪固接，第一傳動(dòng)件和第二傳動(dòng) 件交叉成"8"字形；所述的第三傳動(dòng)件連接第二主動(dòng)輪和第二從動(dòng)輪；所述的第四傳動(dòng)件纏 繞在第三主動(dòng)輪和第三從動(dòng)輪上并成"Z"字形，第四傳動(dòng)件的兩端分別與第三主動(dòng)輪和第三從 動(dòng)輪固接；所述的第五傳動(dòng)件纏繞在第三主動(dòng)輪和第三從動(dòng)輪上并成"S"字形，第五傳動(dòng)件的 兩端分別與第三主動(dòng)輪和第三從動(dòng)輪固接，第四傳動(dòng)件和第五傳動(dòng)件交叉成"8"字形；所述 的第六傳動(dòng)件連接第四主動(dòng)輪和第四從動(dòng)輪；所述的第一主動(dòng)輪與基座固接；所述的第一從動(dòng)輪與所述的第二主動(dòng)輪固接；所述的第 二從動(dòng)輪與第二指段固接；所述的第三主動(dòng)輪與第一指段固接；所述的第三從動(dòng)輪與第四主 動(dòng)輪固接；所述的第四從動(dòng)輪與末端指端固接。本發(fā)明所述的耦合式三關(guān)節(jié)機(jī)器人手指裝置，其特征在于所述的電機(jī)輸出軸通過(guò)傳動(dòng) 機(jī)構(gòu)與第一指段相連。本發(fā)明所述的耦合式三關(guān)節(jié)機(jī)器人手指裝置，其特征在于所述的第一傳動(dòng)件采用平帶、 齒形帶、腱繩或鏈條，第一傳動(dòng)件兩端分別固接有第一端塊、第二端塊；所述的第二傳動(dòng)件 采用平帶、齒形帶、腱繩或鏈條，第二傳動(dòng)件兩端分別固接有第三端塊、第四端塊；所述的 第一主動(dòng)輪采用帶輪、齒輪、繩輪或鏈輪，所述的第一從動(dòng)輪采用帶輪、齒輪、繩輪或鏈輪， 所述的第一傳動(dòng)件、第一主動(dòng)輪和第一從動(dòng)輪三者之間能夠配合形成傳動(dòng)關(guān)系，所述的第二 傳動(dòng)件、第一主動(dòng)輪和第一從動(dòng)輪三者之間能夠配合形成傳動(dòng)關(guān)系；所述的第一端塊鑲嵌固 定在第一主動(dòng)輪的槽內(nèi)，所述的第二端塊鑲嵌固定在第一從動(dòng)輪的槽內(nèi)；所述的第三端塊鑲 嵌固定在第一主動(dòng)輪的槽內(nèi)，所述的第四端塊鑲嵌固定在第一從動(dòng)輪的槽內(nèi)。本發(fā)明所述的耦合式三關(guān)節(jié)機(jī)器人手指裝置，其特征在于所述的第三傳動(dòng)件采用平帶、6齒形帶、腱繩或鏈條，所述的第二主動(dòng)輪采用帶輪、齒輪、繩輪或鏈輪，所述的第二從動(dòng)輪 采用帶輪、齒輪、繩輪或鏈輪，所述的第三傳動(dòng)件、第二主動(dòng)輪和第二從動(dòng)輪三者之間能夠 配合形成傳動(dòng)關(guān)系。本發(fā)明所述的耦合式三關(guān)節(jié)機(jī)器人手指裝置，其特征在于所述的第四傳動(dòng)件采用平帶、 齒形帶、腱繩或鏈條，第四傳動(dòng)件兩端分別固接有第五端塊、第六端塊；所述的第五傳動(dòng)件 采用平帶、齒形帶、腱繩或鏈條，第五傳動(dòng)件兩端分別固接有第七端塊、第八端塊；所述的 第三主動(dòng)輪采用帶輪、齒輪、繩輪或鏈輪，所述的第三從動(dòng)輪采用帶輪、齒輪、繩輪或鏈輪， 所述的第四傳動(dòng)件、第三主動(dòng)輪和第三從動(dòng)輪三者之間能夠配合形成傳動(dòng)關(guān)系，所述的第五 傳動(dòng)件、第三主動(dòng)輪和第三從動(dòng)輪三者之間能夠配合形成傳動(dòng)關(guān)系；所述的第五端塊鑲嵌固 定在第三主動(dòng)輪的槽內(nèi)，所述的第六端塊鑲嵌固定在第三從動(dòng)輪的槽內(nèi)；所述的第七端塊鑲 嵌固定在第三主動(dòng)輪的槽內(nèi)，所述的第八端塊鑲嵌固定在第三從動(dòng)輪的槽內(nèi)。本發(fā)明所述的耦合式三關(guān)節(jié)機(jī)器人手指裝置，其特征在于所述的第六傳動(dòng)件采用平帶、 齒形帶、腱繩或鏈條，所述的第四主動(dòng)輪采用帶輪、齒輪、繩輪或鏈輪，所述的第四從動(dòng)輪 采用帶輪、齒輪、繩輪或鏈輪，所述的第六傳動(dòng)件、第四主動(dòng)輪和第四從動(dòng)輪三者之間能夠 配合形成傳動(dòng)關(guān)系。本發(fā)明所述的耦合式三關(guān)節(jié)機(jī)器人手指裝置，其特征在于所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括傳動(dòng)軸、 第五主動(dòng)輪、第五從動(dòng)輪和第七傳動(dòng)件；所述的傳動(dòng)軸套設(shè)在基座中，傳動(dòng)軸與電機(jī)輸出軸 相連；所述的第五主動(dòng)輪套固在傳動(dòng)軸上，所述的第五從動(dòng)輪套接在近關(guān)節(jié)軸上，第五從動(dòng) 輪與第一指段固接，所述的第七傳動(dòng)件連接第五主動(dòng)輪和第五從動(dòng)輪。本發(fā)明所述的耦合式三關(guān)節(jié)機(jī)器人手指裝置，其特征在于所述的第七傳動(dòng)件采用平帶、 齒形帶、腱繩或鏈條，所述的第五主動(dòng)輪采用帶輪、齒輪、繩輪或鏈輪，所述的第五從動(dòng)輪 采用帶輪、齒輪、繩輪或鏈輪，所述的第七傳動(dòng)件、第五主動(dòng)輪和第五從動(dòng)輪三者之間能夠 配合形成傳動(dòng)關(guān)系。本發(fā)明所述的耦合式三關(guān)節(jié)機(jī)器人手指裝置，其特征在于所述的電機(jī)采用減速電機(jī)。 本發(fā)明所述的耦合式三關(guān)節(jié)機(jī)器人手指裝置，其特征在于所述的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)采用一套蝸 輪蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)和突出性效果本發(fā)明裝置利用電機(jī)、兩套"8"字形繩輪和平行帶輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等綜合實(shí)現(xiàn)了手指三關(guān)節(jié)耦合彎曲抓取物體的特殊效果，該裝置無(wú)傳動(dòng)間隙問(wèn)題，可以較遠(yuǎn)距離傳動(dòng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、抓取穩(wěn)定可靠、成本低，便于安裝維護(hù)，體積小巧、重量輕，控制容易，外形與抓取動(dòng)作與人手相似，特別適合作為手指用于擬人機(jī)器人手。


圖1是本發(fā)明提供的耦合式三關(guān)節(jié)機(jī)器人手指裝置的實(shí)施例的正面外觀圖。 圖2是所示實(shí)施例的左側(cè)視圖。 圖3是所示實(shí)施例的A-A剖視圖。7圖4是所示實(shí)施例的B-B的剖視圖。圖5是本實(shí)施例的第一傳動(dòng)件、第二傳動(dòng)件、第一主動(dòng)輪、第一從動(dòng)輪、近關(guān)節(jié)軸、第 一過(guò)渡軸、第一端塊、第二端塊、第三端塊、第四端塊的位置示意。圖6是本實(shí)施例的第四傳動(dòng)件、第五傳動(dòng)件、第三主動(dòng)輪、第三從動(dòng)輪、中關(guān)節(jié)軸、第 二過(guò)渡軸、第五端塊、第六端塊、第七端塊、第八端塊的位置示意圖7、圖8、圖9、圖10、圖11是本實(shí)施例抓握物體過(guò)程示意。圖12是本實(shí)施例所有傳動(dòng)機(jī)構(gòu)立體圖。圖13是本實(shí)施例的外觀立體圖。在圖1至圖13中1 —-基座，2 —-電機(jī)，3 —-傳動(dòng)軸，4 —-近關(guān)節(jié)軸，5 —第一指段，6—第--過(guò)渡軸，7—-中關(guān)節(jié)軸，8 —-第二指段，9一第:二過(guò)渡軸，10-遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸，li--末端指段，13一物體，21.-蝸桿，as-_蝸輪，31.-第五主動(dòng)輪32--第五從動(dòng)輪，33--第二主動(dòng)輪，34--第二從動(dòng)輪35--第四主動(dòng)輪，36--第四從動(dòng)輪，41-第一主動(dòng)輪42--第一從動(dòng)輪，43--第三主動(dòng)輪，44--第三從動(dòng)輪51--第七傳動(dòng)件，52--第三傳動(dòng)件，53--第六傳動(dòng)件61-第一傳動(dòng)件，62--第二傳動(dòng)件，63-第四傳動(dòng)件64--第五傳動(dòng)件，71一第一端塊，72-一第二端塊，73--第三端塊，74--第四端塊，75--第五端塊，76.—第六端塊。77--第七端塊，78.—第八端塊。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖及實(shí)施例進(jìn)一步詳細(xì)介紹本發(fā)明的具體結(jié)構(gòu)、工作原理的內(nèi)容。本發(fā)明設(shè)計(jì)的一種耦合式三關(guān)節(jié)機(jī)器人手指裝置的一種實(shí)施例，如圖l、圖2、圖3、圖 4、圖5所示，包括基座l、電機(jī)2、近關(guān)節(jié)軸4、第一指段5、中關(guān)節(jié)軸7、第二指段8、遠(yuǎn) 關(guān)節(jié)軸10和末端指段11;所述的電機(jī)l與基座2固接，所述的電機(jī)輸出軸與第一指段5相 連；所述的近關(guān)節(jié)軸4套設(shè)在基座1中，所述的第一指段5套接在近關(guān)節(jié)軸4上；所述的中 關(guān)節(jié)軸7套設(shè)在第一指段5中，所述的第二指段8套接在中關(guān)節(jié)軸7上，中關(guān)節(jié)軸7和近關(guān) 節(jié)軸4相互平行；所述的遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸10套設(shè)在第二指段8中，所述的末端指段11套接在遠(yuǎn)關(guān) 節(jié)軸10上，遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸10和中關(guān)節(jié)軸7互相平行。本實(shí)施例還包括第一過(guò)渡軸6、第二過(guò)渡軸9、第一主動(dòng)輪41、第一從動(dòng)輪42、第一傳 動(dòng)件61、第二傳動(dòng)件62、第二主動(dòng)輪33、第二從動(dòng)輪34、第三傳動(dòng)件52、第三主動(dòng)輪43、 第三從動(dòng)輪44、第四傳動(dòng)件63、第五傳動(dòng)件64、第四主動(dòng)輪35、第四從動(dòng)輪36和第六傳動(dòng) 件53;本實(shí)施例中，第一主動(dòng)輪41套設(shè)在近關(guān)節(jié)軸4上，第一主動(dòng)輪41與基座1固接；所述
的第一過(guò)渡軸6套設(shè)在第一指段5中，第一過(guò)渡軸6與近關(guān)節(jié)軸4平行；所述的第一從動(dòng)輪 42套接在第一過(guò)渡軸6上；所述的第一傳動(dòng)件61纏繞在第一主動(dòng)輪41和第一從動(dòng)輪42上 并成"Z"字形，第一傳動(dòng)件61的兩端分別與第一主動(dòng)輪41、第一從動(dòng)輪42固接；所述的第 二傳動(dòng)件62纏繞在第一主動(dòng)輪41和第一從動(dòng)輪42上并成"S"字形，第二傳動(dòng)件62的兩端分 別與第一主動(dòng)輪41、第一從動(dòng)輪42固接，第一傳動(dòng)件61和第二傳動(dòng)件62交叉成"8"字形； 所述的第二主動(dòng)輪33套設(shè)在第一過(guò)渡軸6上，第二主動(dòng)輪33與第一從動(dòng)輪42固接，所述的 第二從動(dòng)34輪套接在中關(guān)節(jié)軸7上，第二從動(dòng)輪34與第二指段8固接，所述的第三傳動(dòng)件 52連接第二主動(dòng)輪33和第二從動(dòng)輪34;
本實(shí)施例中，第三主動(dòng)輪43套設(shè)在中關(guān)節(jié)軸7上，第三主動(dòng)輪43與第一指段5固接； 所述的第二過(guò)渡軸9套設(shè)在第二指段8中，第二過(guò)渡軸9與中關(guān)節(jié)軸8平行；所述的第三從 動(dòng)輪44套接在第二過(guò)渡軸9上；所述的第四傳動(dòng)件63纏繞在第三主動(dòng)輪43和第三從動(dòng)輪 44上并成"Z"字形，第四傳動(dòng)件63的兩端分別與第三主動(dòng)輪43、第三從動(dòng)輪44固接；所述 的第五傳動(dòng)件64纏繞在第三主動(dòng)輪43和第三從動(dòng)輪44上并成"S"字形，第五傳動(dòng)件64的兩 端分別與第三主動(dòng)輪43、第三從動(dòng)輪44固接，第四傳動(dòng)件63和第五傳動(dòng)件64交叉成"8" 字形；所述的第四主動(dòng)輪35套設(shè)在第二過(guò)渡軸9上，第四主動(dòng)輪35與第三從動(dòng)輪44固接， 所述的第四從動(dòng)輪36套接在遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸10上，第四從動(dòng)輪36與末端指段11固接，所述的第 六傳動(dòng)件53連接第四主動(dòng)輪35和第四從動(dòng)輪36。
本實(shí)施例中，所述的電機(jī)輸出軸通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與第一指段5相連。
本發(fā)明所述的耦合式三關(guān)節(jié)機(jī)器人手指裝置，其特征在于所述的第一傳動(dòng)件采用平帶、 齒形帶、腱繩或鏈條，第一傳動(dòng)件兩端分別固接有第一端塊、第二端塊；所述的第二傳動(dòng)件 采用平帶、齒形帶、腱繩或鏈條，第二傳動(dòng)件兩端分別固接有第三端塊、第四端塊；所述的 第一主動(dòng)輪采用帶輪、齒輪、繩輪或鏈輪，所述的第一從動(dòng)輪采用帶輪、齒輪、繩輪或鏈輪， 所述的第一傳動(dòng)件、第一主動(dòng)輪和第一從動(dòng)輪三者之間能夠配合形成傳動(dòng)關(guān)系，所述的第二 傳動(dòng)件、第一主動(dòng)輪和第一從動(dòng)輪三者之間能夠配合形成傳動(dòng)關(guān)系；所述的第一端塊鑲嵌固 定在第一主動(dòng)輪的槽內(nèi)，所述的第二端塊鑲嵌固定在第一從動(dòng)輪的槽內(nèi)；所述的第三端塊鑲 嵌固定在第一主動(dòng)輪的槽內(nèi)，所述的第四端塊鑲嵌固定在第一從動(dòng)輪的槽內(nèi)。
本實(shí)施例中，所述的第一傳動(dòng)件61采用腱繩，第一傳動(dòng)件兩端分別固接有第一端塊71、 第二端塊72;所述的第二傳動(dòng)件62采用腱繩，第二傳動(dòng)件兩端分別固接有第三端塊73、第 四端塊74;所述的第一主動(dòng)輪41采用帶繩輪，所述的第一從動(dòng)輪42采用繩輪，所述的第一 傳動(dòng)件61、第一主動(dòng)輪41和第一從動(dòng)輪42三者之間能夠配合形成傳動(dòng)關(guān)系，所述的第二傳 動(dòng)件62、第一主動(dòng)輪41和第一從動(dòng)輪42三者之間能夠配合形成傳動(dòng)關(guān)系；所述的第一端塊 71鑲嵌固定在第一主動(dòng)輪41的槽內(nèi)，所述的第二端塊72鑲嵌固定在第一從動(dòng)輪42的槽內(nèi)； 所述的第三端塊73鑲嵌固定在第一主動(dòng)輪41的槽內(nèi)，所述的第四端塊74鑲嵌固定在第一從 動(dòng)輪42的槽內(nèi)。本發(fā)明所述的耦合式三關(guān)節(jié)機(jī)器人手指裝置，其特征在于所述的第三傳動(dòng)件采用平帶、 齒形帶、腱繩或鏈條，所述的第二主動(dòng)輪采用帶輪、齒輪、繩輪或鏈輪，所述的第二從動(dòng)輪 采用帶輪、齒輪、繩輪或鏈輪，所述的第三傳動(dòng)件、第二主動(dòng)輪和第二從動(dòng)輪三者之間能夠 配合形成傳動(dòng)關(guān)系。
本實(shí)施例中，所述的第三傳動(dòng)件52采用平帶，所述的第二主動(dòng)輪33采用帶輪，所述的 第二從動(dòng)輪34采用帶輪，所述的第三傳動(dòng)件52、第二主動(dòng)輪33和第二從動(dòng)輪34三者之間 能夠配合形成傳動(dòng)關(guān)系。
本發(fā)明所述的耦合式三關(guān)節(jié)機(jī)器人手指裝置，其特征在于所述的第四傳動(dòng)件采用平帶、 齒形帶、腱繩或鏈條，第四傳動(dòng)件兩端分別固接有第五端塊、第六端塊；所述的第五傳動(dòng)件 采用平帶、齒形帶、腱繩或鏈條，第五傳動(dòng)件兩端分別固接有第七端塊、第八端塊；所述的 第三主動(dòng)輪采用帶輪、齒輪、繩輪或鏈輪，所述的第三從動(dòng)輪采用帶輪、齒輪、繩輪或鏈輪， 所述的第四傳動(dòng)件、第三主動(dòng)輪和第三從動(dòng)輪三者之間能夠配合形成傳動(dòng)關(guān)系，所述的第五 傳動(dòng)件、第三主動(dòng)輪和第三從動(dòng)輪三者之間能夠配合形成傳動(dòng)關(guān)系；所述的第五端塊鑲嵌固 定在第三主動(dòng)輪的槽內(nèi)，所述的第六端塊鑲嵌固定在第三從動(dòng)輪的槽內(nèi)；所述的第七端塊鑲 嵌固定在第三主動(dòng)輪的槽內(nèi)，所述的第八端塊鑲嵌固定在第三從動(dòng)輪的槽內(nèi)。
本實(shí)施例中，所述的第四傳動(dòng)件63采用腱繩，第四傳動(dòng)件63兩端分別固接有第五端塊 75、第六端塊76;所述的第五傳動(dòng)件64采用腱繩，第五傳動(dòng)件64兩端分別固接有第七端塊 77、第八端塊78;所述的第三主動(dòng)輪43采用繩輪，所述的第三從動(dòng)輪44采用繩輪，所述的 第四傳動(dòng)件63、第三主動(dòng)輪43和第三從動(dòng)輪44三者之間能夠配合形成傳動(dòng)關(guān)系，所述的第 五傳動(dòng)件63、第三主動(dòng)輪43和第三從動(dòng)輪44三者之間能夠配合形成傳動(dòng)關(guān)系；所述的第五 端塊75鑲嵌固定在第三主動(dòng)輪43的槽內(nèi)，所述的第六端塊76鑲嵌固定在第三從動(dòng)輪44的 槽內(nèi)；所述的第七端塊77鑲嵌固定在第三主動(dòng)輪43的槽內(nèi)，所述的第八端塊78鑲嵌固定在 第三從動(dòng)輪44的槽內(nèi)。
本發(fā)明所述的耦合式三關(guān)節(jié)機(jī)器人手指裝置，其特征在于所述的第六傳動(dòng)件采用平帶、 齒形帶、腱繩或鏈條，所述的第四主動(dòng)輪采用帶輪、齒輪、繩輪或鏈輪，所述的第四從動(dòng)輪 采用帶輪、齒輪、繩輪或鏈輪，所述的第六傳動(dòng)件、第四主動(dòng)輪和第四從動(dòng)輪三者之間能夠 配合形成傳動(dòng)關(guān)系。
本實(shí)施例中，所述的第六傳動(dòng)件53采用平帶，所述的第四主動(dòng)輪35采用帶輪，所述的 第四從動(dòng)輪36采用帶輪，所述的第六傳動(dòng)件53、第四主動(dòng)輪35和第四從動(dòng)輪36三者之間 能夠配合形成傳動(dòng)關(guān)系。
本發(fā)明所述的耦合式三關(guān)節(jié)機(jī)器人手指裝置，其特征在于該傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括傳動(dòng)軸3、 第五主動(dòng)輪31、第五從動(dòng)輪32和第七傳動(dòng)件51;所述的傳動(dòng)軸3套設(shè)在基座中1，傳動(dòng)軸3 與電機(jī)輸出軸相連；所述的第五主動(dòng)輪31套固在傳動(dòng)軸3上，所述的第五從動(dòng)輪32套接在 近關(guān)節(jié)軸4上，第五從動(dòng)輪32與第一指段5固接，所述的第七傳動(dòng)件51連接第五主動(dòng)輪31 和第五從動(dòng)輪32。本發(fā)明所述的耦合式三關(guān)節(jié)機(jī)器人手指裝置，其特征在于所述的第七傳動(dòng)件采用平帶、 齒形帶、腱繩或鏈條，所述的第五主動(dòng)輪采用帶輪、齒輪、繩輪或鏈輪，所述的第五從動(dòng)輪 采用帶輪、齒輪、繩輪或鏈輪，所述的第七傳動(dòng)件、第五主動(dòng)輪和第五從動(dòng)輪三者之間能夠 配合形成傳動(dòng)關(guān)系。
本實(shí)施例中，所述的第七傳動(dòng)51件采用平帶，所述的第五主動(dòng)輪31采用帶輪，所述的
第五從動(dòng)輪32采用帶輪，所述的第七傳動(dòng)件51、第五主動(dòng)輪31和第五從動(dòng)輪32三者之間 能夠配合形成傳動(dòng)關(guān)系。
本實(shí)施例中，所述的電機(jī)2采用減速電機(jī)。
本實(shí)施例中，所述的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括一套蝸輪22、蝸桿21傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。 本實(shí)施例的工作原理，如圖5、圖6、圖7、圖8、圖9、圖10、圖ll、圖12，敘述如下 該裝置的初始位置如圖5、圖9所示，此時(shí)第一指段5、第二指段8和末端指段11與基 座1呈一直線，即相當(dāng)于人的手指伸直的狀態(tài)。當(dāng)使用裝有本發(fā)明提供的耦合式三關(guān)節(jié)機(jī)器 人手指裝置的機(jī)器人手抓取物體13時(shí)，電機(jī)2的輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)蝸桿21帶動(dòng)固接有蝸輪 22的傳動(dòng)軸3轉(zhuǎn)動(dòng)，使第五主動(dòng)輪31轉(zhuǎn)動(dòng)。第五主動(dòng)輪31通過(guò)第七傳動(dòng)件51帶動(dòng)第五從 動(dòng)輪32轉(zhuǎn)動(dòng)。第五從動(dòng)輪32與第一指段5固接，于是第一指段5繞近關(guān)節(jié)軸4轉(zhuǎn)動(dòng)。
當(dāng)?shù)谝恢付?轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，第一從動(dòng)輪42也繞近關(guān)節(jié)軸4轉(zhuǎn)動(dòng)。第一主動(dòng)輪41固接在基座l 上。在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，第一傳動(dòng)件61被拉緊，拉動(dòng)第一從動(dòng)輪42繞第一過(guò)渡軸6轉(zhuǎn)動(dòng)。
第二主動(dòng)輪33與第一從動(dòng)輪42固接，繞第一過(guò)渡軸6轉(zhuǎn)動(dòng)。第二主動(dòng)輪33通過(guò)第三傳 動(dòng)件52帶動(dòng)第二從動(dòng)輪34轉(zhuǎn)動(dòng)。第二從動(dòng)輪34與第二指段8固接，于是第二指段8繞中關(guān) 節(jié)軸7轉(zhuǎn)動(dòng)。
當(dāng)?shù)诙付无D(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，第三從動(dòng)輪44也繞中關(guān)節(jié)軸7轉(zhuǎn)動(dòng)。第三主動(dòng)輪固接在第一指段5 上。在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，第四傳動(dòng)件63被拉緊，拉動(dòng)第三從動(dòng)輪44繞第二過(guò)渡軸9轉(zhuǎn)動(dòng)。
第四主動(dòng)輪34與第三從動(dòng)輪45固接，繞第二過(guò)渡軸9轉(zhuǎn)動(dòng)。第四主動(dòng)輪35通過(guò)第六傳 動(dòng)件53帶動(dòng)第四從動(dòng)輪36轉(zhuǎn)動(dòng)。第四從動(dòng)輪36與末端指段11固接，于是末端指段11繞遠(yuǎn) 關(guān)節(jié)軸IO轉(zhuǎn)動(dòng)。
本發(fā)明裝置利用電機(jī)、兩套"8"字形繩輪和平行帶輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等綜合實(shí)現(xiàn)了手指三關(guān)節(jié) 耦合彎曲抓取物體的特殊效果，該裝置無(wú)傳動(dòng)間隙問(wèn)題，可以較遠(yuǎn)距離傳動(dòng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、抓 取穩(wěn)定可靠、成本低，便于安裝維護(hù)，體積小巧、重量輕，控制容易，外形與抓取動(dòng)作與人 手相似，特別適合作為手指用于擬人機(jī)器人手。
權(quán)利要求
1、一種耦合式三關(guān)節(jié)機(jī)器人手指裝置，包括基座(1)、電機(jī)(2)、近關(guān)節(jié)軸(4)、第一指段(5)、中關(guān)節(jié)軸(7)、第二指段(8)、遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸(10)和末端指段(11)；所述的電機(jī)與基座固接，所述的電機(jī)輸出軸與第一指段(5)相連；所述的近關(guān)節(jié)軸(4)套設(shè)在基座中，所述的第一指段(5)套接在近關(guān)節(jié)軸(4)上；所述的中關(guān)節(jié)軸(7)套設(shè)在第一指段(5)中，所述的第二指段(8)套接在中關(guān)節(jié)軸(7)上，中關(guān)節(jié)軸(7)和近關(guān)節(jié)軸(4)相互平行；所述的遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸(10)套設(shè)在第二指段(8)中，所述的末端指段(11)套接在遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸(10)上，遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸(10)和中關(guān)節(jié)軸(7)互相平行；其特征在于該耦合式三關(guān)節(jié)機(jī)器人手指裝置還包括第一過(guò)渡軸(6)、第二過(guò)渡軸(9)、第一主動(dòng)輪(41)、第一從動(dòng)輪(42)、第一傳動(dòng)件(61)、第二傳動(dòng)件(62)、第二主動(dòng)輪(33)、第二從動(dòng)輪(34)、第三傳動(dòng)件(52)、第三主動(dòng)輪(43)、第三從動(dòng)輪(44)、第四傳動(dòng)件(63)、第五傳動(dòng)件(64)、第四主動(dòng)輪(35)、第四從動(dòng)輪(36)和第六傳動(dòng)件(53)；所述的第一過(guò)渡軸(6)套設(shè)在第一指段(5)中，第一過(guò)渡軸(6)與近關(guān)節(jié)軸(4)平行；所述的第二過(guò)渡軸(9)套設(shè)在第二指段(8)中，第二過(guò)渡軸(9)與中關(guān)節(jié)軸(7)平行；所述的近關(guān)節(jié)軸(4)上套設(shè)有第一主動(dòng)輪(41)；所述的第一過(guò)渡軸(6)上套設(shè)有第一從動(dòng)輪(42)和第二主動(dòng)輪(33)；所述的中關(guān)節(jié)軸(7)上套設(shè)有第二從動(dòng)輪(34)和第三主動(dòng)輪(43)；所述的第二過(guò)渡軸(9)上套設(shè)有第三從動(dòng)輪(44)和第四主動(dòng)輪(35)；所述的遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸(10)上套設(shè)有第四主動(dòng)輪(35)；所述的第一傳動(dòng)件(61)纏繞在第一主動(dòng)輪(41)和第一從動(dòng)輪(42)上并成“Z”字形，第一傳動(dòng)件(61)的兩端分別與第一主動(dòng)輪(41)和第一從動(dòng)輪(42)固接；所述的第二傳動(dòng)件(62)纏繞在第一主動(dòng)輪(41)和第一從動(dòng)輪(42)上并成“S”字形，第二傳動(dòng)件(62)的兩端分別與第一主動(dòng)輪(41)和第一從動(dòng)輪(42)固接，第一傳動(dòng)件(61)和第二傳動(dòng)件(62)交叉成“8”字形；所述的第三傳動(dòng)件(52)連接第二主動(dòng)輪(33)和第二從動(dòng)輪(34)；所述的第四傳動(dòng)件(63)纏繞在第三主動(dòng)輪(43)和第三從動(dòng)輪(44)上并成“Z”字形，第四傳動(dòng)件(63)的兩端分別與第三主動(dòng)輪(43)和第三從動(dòng)輪(44)固接；所述的第五傳動(dòng)件(64)纏繞在第三主動(dòng)輪(43)和第三從動(dòng)輪(44)上并成“S”字形，第五傳動(dòng)件(64)的兩端分別與第三主動(dòng)輪(43)和第三從動(dòng)輪(44)固接，第四傳動(dòng)件(63)和第五傳動(dòng)件(64)交叉成“8”字形；所述的第六傳動(dòng)件(53)連接第四主動(dòng)輪(35)和第四從動(dòng)輪(36)；所述的第一主動(dòng)輪(41)與基座(1)固接；所述的第一從動(dòng)輪(42)與所述的第二主動(dòng)輪(33)固接；所述的第二從動(dòng)輪(34)與第二指段(8)固接；所述的第三主動(dòng)輪(43)與第一指段(5)固接；所述的第三從動(dòng)輪(44)與第四主動(dòng)輪(35)固接；所述的第四從動(dòng)輪(36)與末端指段(11)固接。
2、 如權(quán)利要求1所述的耦合式三關(guān)節(jié)機(jī)器人手指裝置，其特征在于所述的電機(jī)輸出軸 通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與第一指段(5)相連。
3、 如權(quán)利要求1所述的耦合式三關(guān)節(jié)機(jī)器人手指裝置，其特征在于所述的第一傳動(dòng)件(61)采用平帶、齒形帶、腱繩或鏈條，第一傳動(dòng)件(61)兩端分別固接有第一端塊(71)和第二端塊(72);所述的第二傳動(dòng)件(62)采用平帶、齒形帶、腱繩或鏈條，第二傳動(dòng)件(62)兩端分別固 接有第三端塊(73)和第四端塊(74);所述的第一主動(dòng)輪(41)采用帶輪、齒輪、繩輪或鏈輪，所 述的第一從動(dòng)輪(42)采用帶輪、齒輪、繩輪或鏈輪，所述的第一傳動(dòng)件(61)、第一主動(dòng)輪(41) 和第一從動(dòng)輪(42)三者之間能夠配合形成傳動(dòng)關(guān)系，所述的第二傳動(dòng)件(62)、第一主動(dòng)輪(41) 和第一從動(dòng)輪(42)三者之間能夠配合形成傳動(dòng)關(guān)系；所述的第一端塊(71)鑲嵌固定在第一主動(dòng) 輪(41)的槽內(nèi)，所述的第二端塊(72)鑲嵌固定在第一從動(dòng)輪(42)的槽內(nèi)；所述的第三端塊(73) 鑲嵌固定在第一主動(dòng)輪(41)的槽內(nèi)，所述的第四端塊(74)鑲嵌固定在第一從動(dòng)輪(42)的槽內(nèi)。
4、 如權(quán)利要求1所述的耦合式三關(guān)節(jié)機(jī)器人手指裝置，其特征在于所述的第三傳動(dòng)件(52) 采用平帶、齒形帶、腱繩或鏈條，所述的第二主動(dòng)輪(33)采用帶輪、齒輪、繩輪或鏈輪， 所述的第二從動(dòng)輪(34)采用帶輪、齒輪、繩輪或鏈輪，所述的第三傳動(dòng)件(52)、第二主動(dòng)輪(33) 和第二從動(dòng)輪(34)三者之間能夠配合形成傳動(dòng)關(guān)系。
5、 如權(quán)利要求1所述的耦合式三關(guān)節(jié)機(jī)器人手指裝置，其特征在于所述的第四傳動(dòng)件 (63)采用平帶、齒形帶、腱繩或鏈條，第四傳動(dòng)件(63)兩端分別固接有第五端塊(75)和第六端 塊(76);所述的第五傳動(dòng)件(64)采用平帶、齒形帶、腱繩或鏈條，第五傳動(dòng)件(64)兩端分別固 接有第七端塊(77)和第八端塊(78);所述的第三主動(dòng)輪(43)采用帶輪、齒輪、繩輪或鏈輪，所 述的第三從動(dòng)輪(44)采用帶輪、齒輪、繩輪或鏈輪，所述的第四傳動(dòng)件(63)、第三主動(dòng)輪(43) 和第三從動(dòng)輪(44)三者之間能夠配合形成傳動(dòng)關(guān)系，所述的第五傳動(dòng)件(64)、第三主動(dòng)輪(43) 和第三從動(dòng)輪(44)三者之間能夠配合形成傳動(dòng)關(guān)系；所述的第五端塊(75)鑲嵌固定在第三主動(dòng) 輪(43)的槽內(nèi)，所述的第六端塊(76)鑲嵌固定在第三從動(dòng)輪(44)的槽內(nèi)；所述的第七端塊(77) 鑲嵌固定在第三主動(dòng)輪(43)的槽內(nèi)，所述的第八端塊(78)鑲嵌固定在第三從動(dòng)輪(44)的槽內(nèi)。
6、 如權(quán)利要求1所述的耦合式三關(guān)節(jié)機(jī)器人手指裝置，其特征在于所述的第六傳動(dòng)件(53) 采用平帶、齒形帶、腱繩或鏈條，所述的第四主動(dòng)輪(35)采用帶輪、齒輪、繩輪或鏈輪， 所述的第四從動(dòng)輪(36)采用帶輪、齒輪、繩輪或鏈輪，所述的第六傳動(dòng)件(53)、第四主動(dòng)輪(35) 和第四從動(dòng)輪(36)三者之間能夠配合形成傳動(dòng)關(guān)系。
7、 如權(quán)利要求2所述的耦合式三關(guān)節(jié)機(jī)器人手指裝置，其特征在于所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括 傳動(dòng)軸。)、第五主動(dòng)輪(31)、第五從動(dòng)輪(32)和第七傳動(dòng)件(51);所述的傳動(dòng)軸套設(shè)在基座(l) 中，傳動(dòng)軸與電機(jī)(2)輸出軸相連；所述的第五主動(dòng)輪(31)套固在傳動(dòng)軸上，所述的第五從動(dòng) 輪(32虔接在近關(guān)節(jié)軸(4)上，第五從動(dòng)輪(32)與第一指段(5)固接，所述的第七傳動(dòng)件(51)連接 第五主動(dòng)輪(31)和第五從動(dòng)輪(32)。
8、 如權(quán)利要求7所述的耦合式三關(guān)節(jié)機(jī)器人手指裝置，其特征在于所述的第七傳動(dòng)件 (51)采用平帶、齒形帶、腱繩或鏈條，所述的第五主動(dòng)輪(31)采用帶輪、齒輪、繩輪或鏈輪， 所述的第五從動(dòng)輪(32)采用帶輪、齒輪、繩輪或鏈輪，所述的第七傳動(dòng)件(51)、第五主動(dòng)輪(31) 和第五從動(dòng)輪(32)三者之間能夠配合形成傳動(dòng)關(guān)系。
9、 如權(quán)利要求1所述的耦合式三關(guān)節(jié)機(jī)器人手指裝置，其特征在于所述的電機(jī)(2)通 過(guò)減速器與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)相連。
10、如權(quán)利要求2所述的耦合式三關(guān)節(jié)機(jī)器人手指裝置，其特征在于所述的傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 采用一套蝸輪蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。
全文摘要
耦合式三關(guān)節(jié)機(jī)器人手指裝置，屬于擬人機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域。該手指裝置包括基座、電機(jī)、近關(guān)節(jié)軸、第一指段、中關(guān)節(jié)軸、第二指段、遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸、末端指段、兩個(gè)過(guò)渡軸、兩套“8”字形輪式傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、兩套平行輪式傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等。該裝置利用電機(jī)、兩套“8”字形繩輪和平行帶輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等綜合實(shí)現(xiàn)了手指三關(guān)節(jié)耦合彎曲抓取物體的特殊效果，該裝置無(wú)傳動(dòng)間隙問(wèn)題，可以較遠(yuǎn)距離傳動(dòng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、抓取穩(wěn)定可靠、成本低，便于安裝維護(hù)，體積小巧、重量輕，控制容易，外形與抓取動(dòng)作與人手相似，特別適合作為手指用于擬人機(jī)器人手。
文檔編號(hào)B25J15/08GK101633170SQ20091008999
公開(kāi)日2010年1月27日 申請(qǐng)日期2009年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月31日
發(fā)明者張文增, 黃振奇 申請(qǐng)人:清華大學(xué)