一種仿形欠驅(qū)動氣動機器人手指裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
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[0001]本發(fā)明涉及一種機器人手指裝置，特別涉及一種仿形欠驅(qū)動氣動機器人手指裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計。
【背景技術(shù)】
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[0002]隨著近幾年人類對機器人研究的深入，關(guān)于機器人機械手的研究也取得了許多不錯的成果。機械手的主要形式分為全驅(qū)動機械手和欠驅(qū)動機械手。由于全驅(qū)動機械手驅(qū)動數(shù)與自由度數(shù)相等，一般全驅(qū)動機械手自由度數(shù)特別大，因此該類機械手的運動控制顯得尤其復(fù)雜。然而欠驅(qū)動機械手驅(qū)動數(shù)少于自由度數(shù)，控制簡單、維修方便、造價廉價等優(yōu)勢，這使得該種機械手的研究成為主流?，F(xiàn)有的欠驅(qū)動機械手多用電機、彈簧、彈性繩索等作為欠驅(qū)動的幾種方式，抓取時對產(chǎn)品損傷嚴(yán)重、制造成本高、不易維護。因此，本發(fā)明設(shè)計了一種能夠自適應(yīng)的包絡(luò)產(chǎn)品外形的欠驅(qū)動機械手能有效解決當(dāng)前技術(shù)難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

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[0003]本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的難點，提出一種仿形欠驅(qū)動機器人手指裝置。具有對產(chǎn)品損傷小、自由度少、控制簡單、制造成本低、易維護保養(yǎng)的特點。
[0004]—種仿形欠驅(qū)動氣動機器人手指裝置，包括手指底關(guān)節(jié)(I)、前關(guān)節(jié)(9)、中關(guān)節(jié)(7)、末關(guān)節(jié)(5)、以及動力發(fā)生機構(gòu)和自動回位機構(gòu);動力發(fā)生機構(gòu)包括高彈性膨脹乳膠管
(20)、遠端指間關(guān)節(jié)氣室內(nèi)腔(14)、近端指間關(guān)節(jié)氣室內(nèi)腔(15)、掌指關(guān)節(jié)氣室內(nèi)腔(17);自動回位機構(gòu)包括脊繩(18)和回位暗槽(16)。手指底關(guān)節(jié)(I)與前關(guān)節(jié)(9)之間通過連接銷釘(22)連接，前關(guān)節(jié)(9)與中關(guān)節(jié)(7)通過連接銷釘(22)連接，中關(guān)節(jié)(7)與末關(guān)節(jié)(5)之間通過連接銷釘(22)連接，高彈性膨脹乳膠管(20)依次穿過前關(guān)節(jié)氣管通道(11)、中關(guān)節(jié)氣管通道(12)、末關(guān)節(jié)氣管通道(13);脊繩(18)依次穿過各個關(guān)節(jié)的回位暗槽(16)。
[0005]在一些實施方式中，其中在于:前關(guān)節(jié)(9)、中關(guān)節(jié)(7)、末關(guān)節(jié)(5)內(nèi)部設(shè)有氣管通道與回位暗槽，且回位暗槽(16)靠近關(guān)節(jié)遠腹端。其有益效果是:在手指未抓取產(chǎn)品時，脊繩(18)能夠使每個關(guān)節(jié)有效恢復(fù)到伸直狀態(tài)。
[0006]在一些實施方式中，其中在于:脊繩(18)由高回彈橡膠皮繩或高回彈拉簧或乳膠管組成。
[0007]在一些實施方式中，其中在于:高彈性膨脹乳膠管(20)靠近末關(guān)節(jié)(5)的一端封閉，高彈性膨脹乳膠管(20)從手指底關(guān)節(jié)(I)到末關(guān)節(jié)(5)內(nèi)壁逐漸變厚。其有益效果是:保證機器人手在抓取產(chǎn)品時首先從前關(guān)節(jié)(9)開始彎曲，末關(guān)節(jié)(5)最后彎曲。使得手指最大面積的包絡(luò)廣品，能有效減少機械手對廣品的損傷，并提尚了抓持的穩(wěn)定性。
[0008]在一些實施方式中，其中在于:中關(guān)節(jié)(7)兩端銷孔上方l-2mm處分別安裝限位塊
(3)。其有益效果是:在高彈性膨脹乳膠管(20)膨脹的時候防止由于氣壓過大使得抓持力超過額定值而損壞零件。
[0009]在一些實施方式中，其中在于:前關(guān)節(jié)(9)、中關(guān)節(jié)(7)、末關(guān)節(jié)(5)指端腹部貼有摩擦緩沖襯墊(4)。其有益效果是:能有效減少機械手由于抓持力過大而使產(chǎn)品表面損傷。
[0010]在一些實施方式中，其中在于:手指底關(guān)節(jié)(I)幾何中心設(shè)置有易插拔氣管接頭
(2)。其有益效果是，方便用戶隨時更換機器人手指，有效提高生產(chǎn)效率。
【附圖說明】
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[0011 ]圖1是仿形欠驅(qū)動氣動機器人手指裝置的整體示意圖；
[0012]圖2是仿形欠驅(qū)動氣動機器人手指裝置的全剖圖；
[0013]圖3是仿形欠驅(qū)動氣動機器人手指裝置的高彈性膨脹乳膠管全剖圖；
[0014]圖4是仿形欠驅(qū)動氣動機器人手指裝置的爆炸示意圖；
[0015]圖5是仿形欠驅(qū)動氣動機器人手指裝置的手指抓取產(chǎn)品示意圖；
[0016]圖6是仿形欠驅(qū)動氣動機器人手指裝置的放置產(chǎn)品時示意圖；
[0017]圖7是仿形欠驅(qū)動氣動機器人手指裝置的前關(guān)節(jié)示意圖；
[0018]圖8是仿形欠驅(qū)動氣動機器人手指裝置的中關(guān)節(jié)示意圖；
[0019]圖9是仿形欠驅(qū)動氣動機器人手指裝置的末關(guān)節(jié)示意圖。
[0020]圖1至圖4中
[0021]1-手指底關(guān)節(jié)、2-氣管接頭、3-限位塊、4-摩擦緩沖襯墊、5-末關(guān)節(jié)6-遠端指間關(guān)節(jié)氣室蓋、7-中關(guān)節(jié)、8-近端指間關(guān)節(jié)氣室蓋、9-前關(guān)節(jié)、10-掌指關(guān)節(jié)氣室蓋、11-前關(guān)節(jié)氣管通道、12-中關(guān)節(jié)氣管通道13-尾關(guān)節(jié)氣管通道、14-遠端指間關(guān)節(jié)氣室內(nèi)腔、15-近端指間關(guān)節(jié)氣室內(nèi)腔、16-回位暗槽、17-掌指關(guān)節(jié)氣室內(nèi)腔、18-脊繩、
[0022]19-乳膠管靠底關(guān)節(jié)端、20-高彈性膨脹乳膠管、21-乳膠管靠末關(guān)節(jié)端、22-連接銷釘具體實施方案:
[0023]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】做進一步說明。
[0024]如圖1至圖3所示，一種仿形欠驅(qū)動氣動機器人手指裝置，包括手指底關(guān)節(jié)(I)、前關(guān)節(jié)(9)、中關(guān)節(jié)(7)、末關(guān)節(jié)(5)、以及動力發(fā)生機構(gòu)和自動回位機構(gòu);動力發(fā)生機構(gòu)包括高彈性膨脹乳膠管(20)、遠端指間關(guān)節(jié)氣室內(nèi)腔(14)、近端指間關(guān)節(jié)氣室內(nèi)腔(15)、掌指關(guān)節(jié)氣室內(nèi)腔(17);自動回位機構(gòu)包括脊繩(18)和回位暗槽(16)。所述手指底關(guān)節(jié)(I)與前關(guān)節(jié)
(9)之間通過連接銷釘(22)連接，前關(guān)節(jié)(9)與中關(guān)節(jié)(7)通過連接銷釘(22)連接，中關(guān)節(jié)
(7)與末關(guān)節(jié)(5)之間通過連接銷釘(22)連接，高彈性膨脹乳膠管(20)依次穿過前關(guān)節(jié)氣管通道(11)、中關(guān)節(jié)氣管通道(12)、末關(guān)節(jié)氣管通道(13);脊繩(18)依次穿過各個關(guān)節(jié)的回位暗槽(16)。
[0025]如圖2，前關(guān)節(jié)(9)與中關(guān)節(jié)(7)和末關(guān)節(jié)(5)內(nèi)部氣管通道(11、12、13)中心軸線位于同一平面，各個關(guān)節(jié)的回位暗槽(16)與氣管通道(11、12、13)處于同一平面，且氣管通道位于回位暗槽(16)與摩擦緩沖襯墊(4)之間。在手指未抓取產(chǎn)品的初始狀態(tài)下，高彈性乳膠管(20)處于未膨脹狀態(tài)，脊繩(18)被張緊，手指各關(guān)節(jié)自然張開。
[0026]如圖2、3所示，高彈性乳膠管(20)的壁厚沿中心線從手指底關(guān)節(jié)(I)至末關(guān)節(jié)(5)逐漸變厚?？拷╆P(guān)節(jié)(5)的一端封閉。當(dāng)機械手指工作抓取產(chǎn)品時，高彈性乳膠管(20)內(nèi)部充滿適宜壓強的大氣，由于關(guān)節(jié)兩端設(shè)置的關(guān)節(jié)氣室內(nèi)腔(14、15、17)的空間大于氣管通道(11、12、13)高彈性乳膠管(20)有趨向空間大的部位膨脹。受到各關(guān)節(jié)氣室蓋(6、8、10)的限制，膨脹的高性能乳膠管(20)擠壓相鄰關(guān)節(jié)兩端，使得關(guān)節(jié)之間能夠產(chǎn)生夾持力。(如圖5所示)。為避免高性能乳膠管(20)壓強過大和保護產(chǎn)品不被夾壞，在中關(guān)節(jié)(7)兩端銷孔上方l-2mm處分別安裝限位塊(3)。
[0027]機械手指抓取搬運時，高彈性乳膠管(20)內(nèi)部氣體壓強保持恒定，能提供穩(wěn)定的夾持力。每個關(guān)節(jié)的指腹部的摩擦緩沖襯墊(4)能夠有效的貼合產(chǎn)品表面，防止由于運動慣性產(chǎn)品被甩出。
[0028]當(dāng)需要機械手放下產(chǎn)品時，停止給高彈性乳膠管(20)提供氣體壓強。關(guān)節(jié)兩端受力解除，此時關(guān)節(jié)氣室內(nèi)腔(14、15、17)體積在脊繩(18)的作用下變小，從而機械手指各關(guān)節(jié)伸直達到初始位置狀態(tài)(如圖6所示)，產(chǎn)品被放下。
[0029]上述雖然附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】進行了描述，但并非對本發(fā)明保護范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明技術(shù)方案基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域人員不需付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或者變形，仍在本發(fā)明的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.一種仿形欠驅(qū)動氣動機器人手指裝置，包括手指底關(guān)節(jié)(I)、前關(guān)節(jié)(9)、中關(guān)節(jié)(7)、末關(guān)節(jié)(5)、以及動力發(fā)生機構(gòu)和自動回位機構(gòu)；動力發(fā)生機構(gòu)包括高彈性膨脹乳膠管(20)、遠端指間關(guān)節(jié)氣室內(nèi)腔(14)、近端指間關(guān)節(jié)氣室內(nèi)腔(15)、掌指關(guān)節(jié)氣室內(nèi)腔(17);自動回位機構(gòu)包括脊繩(18)和回位暗槽(16)。所述手指底關(guān)節(jié)(I)與前關(guān)節(jié)(9)之間通過連接銷釘(22)連接，前關(guān)節(jié)(9)與中關(guān)節(jié)(7)通過連接銷釘(22)連接，中關(guān)節(jié)(7)與末關(guān)節(jié)(5)之間通過連接銷釘(22)連接，高彈性膨脹乳膠管(20)依次穿過前關(guān)節(jié)氣管通道(11)、中關(guān)節(jié)氣管通道(12)、末關(guān)節(jié)氣管通道(13);脊繩(18)依次穿過每個關(guān)節(jié)的回位暗槽(16)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種仿形欠驅(qū)動氣動機器人手指裝置，其特征在于:所述前關(guān)節(jié)(9)、中關(guān)節(jié)(7)、末關(guān)節(jié)(5)內(nèi)部設(shè)有氣管通道與回位暗槽，且回位暗槽(16)靠近關(guān)節(jié)遠腹端。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種仿形欠驅(qū)動氣動機器人手指裝置，其特征在于:所述脊繩(18)由高性能回彈橡膠皮繩或高回彈拉簧或乳膠管組成。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種仿形欠驅(qū)動氣動機器人手指裝置，其特征在于:所述高彈性膨脹乳膠管(20)靠近末關(guān)節(jié)(5)的一端封閉，高彈性膨脹乳膠管(20)從手指底關(guān)節(jié)(I)到末關(guān)節(jié)(5)內(nèi)壁逐漸變厚。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種仿形欠驅(qū)動氣動機器人手指裝置，其特征在于:中關(guān)節(jié)(7)兩端銷孔上方l_2mm處分別安裝限位塊(3)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種仿形欠驅(qū)動氣動機器人手指裝置，其特征在于:前關(guān)節(jié)(9)、中關(guān)節(jié)(7)、末關(guān)節(jié)(5)指端腹部貼有摩擦緩沖襯墊(4)。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種仿形欠驅(qū)動氣動機器人手指裝置，其特征在于:所述手指底關(guān)節(jié)(I)幾何中心設(shè)置有易插拔氣管接頭(2)。
【專利摘要】本發(fā)明公布了一種仿形欠驅(qū)動氣動機器人手指裝置，該裝置能夠?qū)Ρ蛔トο蟮耐庑巫赃m應(yīng)包絡(luò)抓取。主要解決了以往機械結(jié)構(gòu)反復(fù)單一動作對產(chǎn)品的損傷這一技術(shù)難題。所述裝置包括手指底關(guān)節(jié)、前關(guān)節(jié)、中關(guān)節(jié)、末關(guān)節(jié)、動力發(fā)生機構(gòu)和回位結(jié)構(gòu)；動力發(fā)生機構(gòu)包括高彈性膨脹乳膠管、關(guān)節(jié)氣室內(nèi)腔；回位機構(gòu)包括拉伸橡膠繩和回位暗槽；本發(fā)明采用乳膠管升壓膨脹擠壓關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動以實現(xiàn)欠驅(qū)動抓取。該裝置結(jié)構(gòu)合理簡潔，操作方便，體積小，質(zhì)量輕，生產(chǎn)和維護成本低。具有廣泛的應(yīng)用前景。
【IPC分類】B25J15/08, B25J17/02
【公開號】CN105563508
【申請?zhí)枴緾N201610147153
【發(fā)明人】李杞超, 曹繼雄, 張明俊, 鄒亞林, 張加武, 安思宇, 田新?lián)P, 辛伯來, 權(quán)龍哲
【申請人】東北農(nóng)業(yè)大學(xué)
【公開日】2016年5月11日
【申請日】2016年3月15日