專利名稱：機(jī)器人靈巧手手指關(guān)節(jié)齒輪耦合傳動機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機(jī)器人手指的傳動機(jī)構(gòu)。
背景技術(shù)：
機(jī)器人靈巧手技術(shù)作為機(jī)器人技術(shù)的一個(gè)重要分支，經(jīng)過幾十年的發(fā)展， 取得了很好的成績，也相繼誕生了一些有代表性的靈巧手，這些靈巧手的進(jìn)步 主要體現(xiàn)在機(jī)械結(jié)構(gòu)、驅(qū)動、傳感、集成度以及控制等方面。目前已研制成功 的靈巧手大多采用類似人手的手指自由度布置四個(gè)關(guān)節(jié)、三個(gè)自由度。手指 根部有兩個(gè)關(guān)節(jié)(合稱為基關(guān)節(jié))、兩個(gè)自由度，實(shí)現(xiàn)手指的彎曲和側(cè)擺運(yùn)動； 手指部分有兩個(gè)關(guān)節(jié)、 一個(gè)自由度，手指部分兩個(gè)關(guān)節(jié)通過機(jī)構(gòu)耦合運(yùn)動。但 現(xiàn)有的機(jī)器人靈巧手手指關(guān)節(jié)的耦合傳動機(jī)構(gòu)，如連桿、鋼絲等實(shí)現(xiàn)耦合運(yùn)動 的結(jié)構(gòu)，存在著結(jié)構(gòu)復(fù)雜、可靠性差、手指彎曲時(shí)的運(yùn)動協(xié)調(diào)性差、易于出現(xiàn) 耦合傳動間隙等問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有的耦合傳動機(jī)構(gòu)存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、可靠性差、手指彎曲 時(shí)的運(yùn)動協(xié)調(diào)性差、易于出現(xiàn)耦合間隙的問題，進(jìn)而提供了一種機(jī)器人靈巧手 手指關(guān)節(jié)齒輪耦合傳動機(jī)構(gòu)。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是本發(fā)明所述齒輪耦合傳動機(jī) 構(gòu)由固定直齒輪、中間齒輪、從動直齒輪、中間齒輪支撐軸組成，所述固定直 齒輪、中間齒輪與從動直齒輪的模數(shù)相同，固定直齒輪與從動直齒輪的齒數(shù)相 同，中間齒輪分別與固定直齒輪和從動直齒輪同時(shí)嚙合；固定直齒輪套裝在諧 波減速器的柔輪上，固定直齒輪與諧波減速器的剛輪和第一指節(jié)右側(cè)壁三者固 接在一起，固定直齒輪與中間關(guān)節(jié)同軸，中間齒輪支撐軸位于中間指節(jié)內(nèi)且其 兩端分別安裝在中間指節(jié)左側(cè)壁和中間指節(jié)右側(cè)壁上，中間齒輪安裝在中間齒 輪支撐軸上，中間齒輪支撐軸穿過中間指節(jié)傳動件，從動直齒輪安裝在指尖一 維力矩傳感器上，從動直齒輪與末端關(guān)節(jié)同軸。 本發(fā)明具有以下有益效果本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了中間關(guān)節(jié)和末端關(guān)節(jié)的同向精確 1: l角度的耦合運(yùn)動，具有結(jié)構(gòu)簡單、.可靠性好、手指彎曲時(shí)的運(yùn)動協(xié)調(diào)性好、 能夠傳遞大力矩、耦合運(yùn)動間隙小的優(yōu)點(diǎn)，在機(jī)器人靈巧手手指中應(yīng)用本發(fā)明 將大大提高機(jī)器人靈巧手運(yùn)動精度、抓握準(zhǔn)確性。由于采用齒輪的嚙合來完成 手指兩關(guān)節(jié)的耦合運(yùn)動，使得本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)緊湊、運(yùn)動平穩(wěn)、噪音小的優(yōu)點(diǎn)， 而且成本較低，易于實(shí)現(xiàn)。


圖1是將本發(fā)明應(yīng)用在手指關(guān)節(jié)上的立體圖，圖2是將本發(fā)明應(yīng)用在手指 關(guān)節(jié)上的主剖視圖，圖3是齒輪耦合傳動原理的結(jié)構(gòu)示意圖(原始狀態(tài))，圖4
是齒輪耦合傳動原理的結(jié)構(gòu)示意圖(中間關(guān)節(jié)和末端關(guān)節(jié)的同向1: l角度的耦
合運(yùn)動后)。
具體實(shí)施例方式
具體實(shí)施方式
一如圖1 4所示，本實(shí)施方式所述的機(jī)器人靈巧手手指關(guān)
節(jié)齒輪耦合傳動機(jī)構(gòu)由固定直齒輪IO、中間齒輪ll、從動直齒輪12、中間齒輪 支撐軸15組成，所述固定直齒輪10、中間齒輪11與從動直齒輪12的模數(shù)相同， 固定直齒輪10與從動直齒輪12的齒數(shù)相同，中間齒輪11分別與固定直齒輪10 和從動直齒輪12同時(shí)嚙合；固定直齒輪10套裝在諧波減速器3的柔輪3-1上， 固定直齒輪10與諧波減速器3的剛輪3-3和第一指節(jié)右側(cè)壁5-2三者固接在一 起，固定直齒輪10與中間關(guān)節(jié)8同軸(所述軸是指中間關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動軸13)，中間齒 輪支撐軸15位于中間指節(jié)6內(nèi)且其兩端分別安裝在中間指節(jié)左側(cè)壁6-1和中間 指節(jié)右側(cè)壁6-2上，中間齒輪11安裝在中間齒輪支撐軸15上，中間齒輪支撐 軸15穿過中間指節(jié)傳動件4,從動直齒輪12安裝在指尖一維力矩傳感器21上， 從動直齒輪12與末端關(guān)節(jié)9同軸(所述軸是指末端關(guān)節(jié)軸14)。
所述中間指節(jié)6為主動桿，由驅(qū)動電機(jī)1通過傳動傘齒輪2、諧波減速器3 等驅(qū)動，中間指節(jié)6帶動中間齒輪11、中間齒輪支撐軸15和末端關(guān)節(jié)9 (裝有 從動直齒輪12的末端關(guān)節(jié)軸14) 一同繞中間關(guān)節(jié)8和固定直齒輪10轉(zhuǎn)動。
具體實(shí)施方式
二如圖1 4所示，本實(shí)施方式所述固定直齒輪10和中間 齒輪11的軸線距離與從動直齒輪12和中間齒輪11的軸線距離相同，均等于中
間指節(jié)6長度的1/2。其它組成及連接關(guān)系與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
三如圖1 4所示，本實(shí)施方式是將本發(fā)明所述的手指關(guān)節(jié) 齒輪耦合傳動機(jī)構(gòu)安裝在機(jī)器人靈巧手手指內(nèi)的一個(gè)實(shí)施例
安裝本發(fā)明后的機(jī)器人靈巧手手指主要包括齒輪耦合傳動機(jī)構(gòu)(本發(fā)明)、
第一指節(jié)5、中間指節(jié)6、末端指節(jié)7、中間關(guān)節(jié)8、末端關(guān)節(jié)9、驅(qū)動電機(jī)l、 傳動傘齒輪副2、諧波減速器3、中間指節(jié)傳動件4、指尖一維力矩傳感器21， 所述傳動傘齒輪副2由小傳動傘齒輪2-1和大傳動傘齒輪2-2組成，所述齒輪 耦合傳動機(jī)構(gòu)由固定直齒輪IO、中間齒輪ll、從動直齒輪12、中間齒輪支撐軸 15組成，所述固定直齒輪IO、中間齒輪11與從動直齒輪12的模數(shù)相同，固定 直齒輪10與從動直齒輪12的齒數(shù)相同；所述第一指節(jié)5與中間指節(jié)6通過中 間關(guān)節(jié)8內(nèi)的中間關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動軸13轉(zhuǎn)動連接，中間指節(jié)6與末端指節(jié)7通過末端 關(guān)節(jié)9內(nèi)的末端關(guān)節(jié)軸14轉(zhuǎn)動連接，所述的驅(qū)動電機(jī)1置于第一指節(jié)5內(nèi)且與 第一指節(jié)左側(cè)壁5-1固接，小傳動傘齒輪2-1安裝在驅(qū)動電機(jī)1的輸出軸上， 小傳動傘齒輪2-1與大傳動傘齒輪2-2嚙合，大傳動傘齒輪2-2安裝在中間關(guān) 節(jié)8內(nèi)的中間關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動軸13上，諧波減速器3安裝在中間關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動軸13上， 諧波減速器3的剛輪3-3與第一指節(jié)右側(cè)壁5-2固接(柔輪3-1輸出)，中間指 節(jié)傳動件4安裝在諧波減速器3上，諧波減速器3的柔輪3-1與位于中間指節(jié)6 內(nèi)的傳動件4固接；固定直齒輪10套裝在諧波減速器3的柔輪3-1上，固定直 齒輪10通過銷釘20與諧波減速器3的剛輪3-3和第一指節(jié)右側(cè)壁5-2三者固 接在一起，中間齒輪支撐軸15位于中間指節(jié)6內(nèi)且其兩端分別安裝在中間指節(jié) 左側(cè)壁6-1和中間指節(jié)右側(cè)壁6-2上，中間齒輪11通過第一軸承18和第二軸 承19安裝在中間齒輪支撐軸15上，中間齒輪支撐軸15穿過中間指節(jié)傳動件4， 末端關(guān)節(jié)軸14安裝在中間指節(jié)左側(cè)壁6-1和中間指節(jié)右側(cè)壁6-2上，末端關(guān)節(jié) 軸14穿過中間指節(jié)傳動件4，位于末端關(guān)節(jié)9內(nèi)指尖一維力矩傳感器21通過第 三軸承16和第四軸承17安裝在末端關(guān)節(jié)軸14上，從動直齒輪12安裝在指尖 一維力矩傳感器21上；中間齒輪11分別與固定直齒輪10和從動直齒輪12同 時(shí)嚙合。
工作原理
本發(fā)明所述的手指關(guān)節(jié)齒輪耦合傳動機(jī)構(gòu)應(yīng)用于手指部分有兩個(gè)關(guān)節(jié)(中
間關(guān)節(jié)8和末端關(guān)節(jié)9)和一個(gè)自由度的靈巧手手指上，可實(shí)現(xiàn)兩個(gè)關(guān)節(jié)(中間 關(guān)節(jié)8和末端關(guān)節(jié)9)的同向轉(zhuǎn)動角度為l: l的耦合運(yùn)動，即中間指節(jié)6與末 端指節(jié)7的轉(zhuǎn)動角度相同。驅(qū)動電機(jī)1帶動傳動傘齒輪副2轉(zhuǎn)動，傳動傘齒輪 副2將動力傳遞給中間關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動軸13，中間關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動軸13帶動諧波減速器3 的波發(fā)生器3-2轉(zhuǎn)動進(jìn)而使諧波減速器的柔輪3-1通過中間指節(jié)傳動件4帶動 中間指節(jié)6繞中間關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動軸13轉(zhuǎn)動(中間關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動軸13與中間齒輪支撐軸 15同時(shí)繞中間關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動軸13轉(zhuǎn)動)，與此同時(shí)，中間齒輪11沿固定直齒輪10 向前轉(zhuǎn)動，從動直齒輪12沿中間齒輪11向前轉(zhuǎn)動，中間齒輪11帶動指尖一維 力矩傳感器21向前轉(zhuǎn)動進(jìn)而帶動末端指節(jié)7繞末端關(guān)節(jié)軸14向前轉(zhuǎn)動，實(shí)現(xiàn) 手指的彎曲，由于所述固定直齒輪IO、中間齒輪11與從動直齒輪12的模數(shù)相 同，固定直齒輪10與從動直齒輪12的齒數(shù)相同；根據(jù)三個(gè)齒輪的嚙合原理， 當(dāng)中間關(guān)節(jié)8 (中間關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動軸13)轉(zhuǎn)動角度A時(shí)，由于中間齒輪ll的嚙合作 用，從動直齒輪12繞末端關(guān)節(jié)9 (末端關(guān)節(jié)軸14)轉(zhuǎn)動相同的角度A，從而實(shí) 現(xiàn)手指兩個(gè)關(guān)節(jié)同向1: 1的耦合運(yùn)動(參見圖1 4)。
權(quán)利要求
1、一種機(jī)器人靈巧手手指關(guān)節(jié)齒輪耦合傳動機(jī)構(gòu)，其特征在于所述齒輪耦合傳動機(jī)構(gòu)由固定直齒輪(10)、中間齒輪(11)、從動直齒輪(12)、中間齒輪支撐軸(15)組成，所述固定直齒輪(10)、中間齒輪(11)與從動直齒輪(12)的模數(shù)相同，固定直齒輪(10)與從動直齒輪(12)的齒數(shù)相同，中間齒輪(11)分別與固定直齒輪(10)和從動直齒輪(12)同時(shí)嚙合；固定直齒輪(10)套裝在諧波減速器(3)的柔輪(3-1)上，固定直齒輪(10)與諧波減速器(3)的剛輪(3-3)和第一指節(jié)右側(cè)壁(5-2)三者固接在一起，固定直齒輪(10)與中間關(guān)節(jié)(8)同軸，中間齒輪支撐軸(15)位于中間指節(jié)(6)內(nèi)且其兩端分別安裝在中間指節(jié)左側(cè)壁(6-1)和中間指節(jié)右側(cè)壁(6-2)上，中間齒輪(11)安裝在中間齒輪支撐軸(15)上，中間齒輪支撐軸(15)穿過中間指節(jié)傳動件(4)，從動直齒輪(12)安裝在指尖一維力矩傳感器(21)上，從動直齒輪(12)與末端關(guān)節(jié)(9)同軸。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)器人靈巧手手指關(guān)節(jié)齒輪耦合傳動機(jī)構(gòu)，其特 征在于固定直齒輪(10)和中間齒輪(11)的軸線距離與從動直齒輪(12) 和中間齒輪(11)的軸線距離相同，均等于中間指節(jié)(6)長度的1/2。
全文摘要
機(jī)器人靈巧手手指關(guān)節(jié)齒輪耦合傳動機(jī)構(gòu)，它涉及一種機(jī)器人手指的傳動機(jī)構(gòu)。本發(fā)明解決了現(xiàn)有的耦合傳動機(jī)構(gòu)存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、可靠性差、手指彎曲時(shí)的運(yùn)動協(xié)調(diào)性差、易于出現(xiàn)耦合間隙的問題。所述固定直齒輪、中間齒輪與從動直齒輪的模數(shù)相同，固定直齒輪與從動直齒輪的齒數(shù)相同，中間齒輪與固定直齒輪、從動直齒輪同時(shí)嚙合；固定直齒輪套裝在諧波減速器的柔輪上，中間齒輪安裝在中間齒輪支撐軸上，從動直齒輪安裝在指尖一維力矩傳感器上。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了中間關(guān)節(jié)和末端關(guān)節(jié)的同向精確1∶1角度的耦合運(yùn)動，具有結(jié)構(gòu)簡單、可靠性好、手指彎曲時(shí)的運(yùn)動協(xié)調(diào)性好、能夠傳遞大力矩、耦合運(yùn)動間隙小的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號B25J15/08GK101337354SQ20081013702
公開日2009年1月7日 申請日期2008年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月29日
發(fā)明者倪風(fēng)雷, 宏 劉, 劉伊威, 克 吳 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)