柔性掌面自適應(yīng)欠驅(qū)動(dòng)機(jī)器人手裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種柔性掌面自適應(yīng)欠驅(qū)動(dòng)機(jī)器人手裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
【背景技術(shù)】
[0002]機(jī)器人手作為機(jī)器人的執(zhí)行終端，需要實(shí)現(xiàn)抓取與釋放兩個(gè)動(dòng)作。按使用場(chǎng)合的不同，主要可分為擬人機(jī)械手與通用抓持器兩大類機(jī)器人手。擬人機(jī)械手與人手相似，主要作為義肢，供殘疾人使用。通用抓持器在工業(yè)上有廣泛應(yīng)用，用于自動(dòng)化生產(chǎn)線上機(jī)器人夾持物體。
[0003]Christian Cipriani等人在文獻(xiàn)中介紹了一種腱繩驅(qū)動(dòng)的擬人機(jī)械手SmartHand(Cipriani C，et al.0bjectives, criteria and methods for the design ofthe SmartHand transradial prosthesis [J].Robotica，2010，28 (06):919-927.)。該擬人機(jī)械手由4個(gè)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)，通過腱繩帶動(dòng)手指運(yùn)動(dòng)。此外，英國(guó)的Shadow公司已商業(yè)化生產(chǎn)腱繩驅(qū)動(dòng)擬人機(jī)械手(美國(guó)發(fā)明專利US 2013313844A1)。腱繩驅(qū)動(dòng)的方式能簡(jiǎn)化擬人機(jī)械手的結(jié)構(gòu)，易于設(shè)計(jì)輕巧、多自由度的靈巧手。但該類裝置由于驅(qū)動(dòng)元件較多，自由度高，使得整體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造加工成本高。
[0004]John Amend等人在文獻(xiàn)中介紹了一種基于粒狀材料堵塞原理的柔性通用抓持器(Amend J R，et al.A positive pressure universal gripper based on the jamming ofgranular material [J].Robotics, IEEE Transact1ns on，2012，28 (2):341-350.)。抓持器柔性時(shí)接觸并擠壓待抓取物體，抓持器末端橡膠球發(fā)生形變，橡膠球內(nèi)存在大量咖啡顆粒，此時(shí)，對(duì)橡膠球內(nèi)部抽真空，過濾膜使咖啡顆粒約束在橡膠球的密閉空間內(nèi)相互楔緊，從而使變形后的橡膠球形狀固定下來，實(shí)現(xiàn)抓取。該裝置適用于各種形狀物體的抓持，自適應(yīng)能力較強(qiáng)。該裝置的不足之處為:該裝置采用氣動(dòng)的方式實(shí)現(xiàn)，整個(gè)系統(tǒng)體積龐大，能耗大，噪音大，難以小型化，造價(jià)昂貴。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是為了克服已有技術(shù)的不足之處，提供一種柔性掌面自適應(yīng)欠驅(qū)動(dòng)機(jī)器人手裝置，該裝置能實(shí)現(xiàn)腱繩驅(qū)動(dòng)與柔性通用抓持相結(jié)合的效果，只需一個(gè)驅(qū)動(dòng)器，且具備不同物體自適應(yīng)欠驅(qū)動(dòng)抓取功能，其驅(qū)動(dòng)方式簡(jiǎn)潔可靠，結(jié)構(gòu)緊湊，制造、維護(hù)成本低。
[0006]本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0007]本發(fā)明所述的一種柔性掌面自適應(yīng)欠驅(qū)動(dòng)機(jī)器人手裝置，其特征在于:該柔性掌面自適應(yīng)欠驅(qū)動(dòng)機(jī)器人手裝置包括柔性件、至少一根腱繩、至少兩個(gè)手指、至少一個(gè)通道、至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)器、基座；所述的柔性件中部與基座固連；所述的手指設(shè)置在柔性件上；所述的通道設(shè)置在柔性件上；所述的驅(qū)動(dòng)器設(shè)置在基座中；所述的腱繩一端與驅(qū)動(dòng)器的輸出軸固連，另一端穿過通道并與通道的末端固連。
[0008]本發(fā)明所述的柔性掌面自適應(yīng)欠驅(qū)動(dòng)機(jī)器人手裝置，其特征在于:所述的柔性件呈薄壁結(jié)構(gòu)，柔性件采用布、網(wǎng)或膜。
[0009]本發(fā)明所述的柔性掌面自適應(yīng)欠驅(qū)動(dòng)機(jī)器人手裝置，其特征在于:所述的腱繩采用紡織用繩、塑料繩、橡膠繩或金屬絲。
[0010]本發(fā)明所述的柔性掌面自適應(yīng)欠驅(qū)動(dòng)機(jī)器人手裝置，其特征在于:所述的手指縱向方向與通道切向方向的夾角為45° -135° ;手指呈放射狀布置。
[0011]本發(fā)明所述的柔性掌面自適應(yīng)欠驅(qū)動(dòng)機(jī)器人手裝置，其特征在于:所述的手指一端與基座相連；手指采用片簧、板簧、拉簧、壓簧或發(fā)條中一種或幾種的組合；
[0012]本發(fā)明所述的柔性掌面自適應(yīng)欠驅(qū)動(dòng)機(jī)器人手裝置，其特征在于:所述的手指通過簧件、關(guān)節(jié)軸與基座相連；與一個(gè)手指相連的簧件、關(guān)節(jié)軸的數(shù)量至少為I;手指采用桿狀、管狀、或片狀的剛性結(jié)構(gòu)。
[0013]本發(fā)明所述的柔性掌面自適應(yīng)欠驅(qū)動(dòng)機(jī)器人手裝置，其特征在于:所述的通道可軸向伸縮；通道采用柔性環(huán)形腔、耳環(huán)形結(jié)構(gòu)或波紋管。
[0014]本發(fā)明所述的柔性掌面自適應(yīng)欠驅(qū)動(dòng)機(jī)器人手裝置，其特征在于:還包括導(dǎo)管
(31);所述的基座(11)中設(shè)置有通孔(15);所述導(dǎo)管(31)的兩端分別連接通孔(15)與通道(34);所述的腱繩(32)穿過通孔(15)和導(dǎo)管(31)。
[0015]本發(fā)明所述的柔性掌面自適應(yīng)欠驅(qū)動(dòng)機(jī)器人手裝置，其特征在于:還包括傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；所述的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括減速器、轉(zhuǎn)軸、卷筒；所述的驅(qū)動(dòng)器輸出軸與減速器的輸入軸相連；所述的轉(zhuǎn)軸一端與減速器的輸出軸相連，另一端與支撐件相連；所述的支撐件設(shè)置在基座中；所述的卷筒固套在轉(zhuǎn)軸上；所述的腱繩與卷筒相連。
[0016]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下突出特點(diǎn):
[0017]本發(fā)明裝置利用腱繩拉動(dòng)通道，使得柔性件收攏封口，綜合實(shí)現(xiàn)了不同形狀、不同尺寸物體的自適應(yīng)抓取功能；該裝置利用手指的彈性，使得柔性件保持最適宜的抓取姿態(tài)，并實(shí)現(xiàn)柔性件的復(fù)位；該裝置使用一個(gè)驅(qū)動(dòng)器控制兩個(gè)或以上手指的運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了欠驅(qū)動(dòng)；該裝置結(jié)構(gòu)緊湊，制造、維護(hù)成本低。
【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明提供的柔性掌面自適應(yīng)欠驅(qū)動(dòng)機(jī)器人手裝置的一種實(shí)施例的三維外觀圖。
[0019]圖2是圖1所示實(shí)施例的三維剖視圖。
[0020]圖3是采用彈性手指實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖4是圖3所示實(shí)施例的局部放大圖。
[0022]圖5是采用兩個(gè)通道的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖6是采用剛性手指及彈性關(guān)節(jié)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖7是圖6所示實(shí)施例的局部放大圖。
[0025]圖8是采用兩個(gè)關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖9、圖10、圖11是圖1所示實(shí)施例抓取物體過程的三維外觀圖。
[0027]圖12、圖13、圖14是圖1所示實(shí)施例中抓取物體過程的正面剖視圖。
[0028]在圖1至圖14中:
[0029]11-基座，12-上基座， 13-支撐件，
[0030]14-轉(zhuǎn)軸，15-通孔，
[0031]21-驅(qū)動(dòng)器， 22-減速器， 23-卷筒，
[0032]31-導(dǎo)管，32-腱繩，33-柔性件，
[0033]34-通道，35-手指，351-關(guān)節(jié)軸，
[0034]352-簧件，
[0035]41-螺栓，42-套筒，43-螺母，
【具體實(shí)施方式】
[0036]下面結(jié)合附圖及實(shí)施例進(jìn)一步詳細(xì)說明本發(fā)明的具體結(jié)構(gòu)、工作原理及工作過程。
[0037]本發(fā)明設(shè)計(jì)的一種柔性掌面自適應(yīng)欠驅(qū)動(dòng)機(jī)器人手裝置的一種實(shí)施例，如圖1、圖
2、圖3、圖4、圖5、圖6、圖7、圖8、圖9、圖10、圖11、圖12、圖13圖14所示。本實(shí)施例包括柔性件33、至少一根腱繩32、至少兩個(gè)手指35、至少一個(gè)通道34、至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)器21、基座11 ;所述的柔性件33中部與基座11固連；所述的手指35設(shè)置在柔性件33上；所述的通道34設(shè)置在柔性件33上；所述的驅(qū)動(dòng)器21設(shè)置在基座11中；所述的腱繩32 —端與驅(qū)動(dòng)器21的輸出軸固連，另一端穿過通道34并與通道34的末端固連。
[0038]本實(shí)施例中，所述的柔性件33呈薄壁結(jié)構(gòu)，柔性件33采用布、網(wǎng)或膜。
[0039]本實(shí)施例中，所述的腱繩3