機器人靈巧手手指關節鋼絲耦合傳動機構的製作方法

2023-08-07 15:50:21

專利名稱：機器人靈巧手手指關節鋼絲耦合傳動機構的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種機器人手指的傳動機構。
背景技術：
機器人靈巧手技術作為機器人技術的一個重要分支，經過幾十年的發展，
取得了很好的成績，也相繼誕生了一些有代表性的靈巧手，比如Stanford/JPL 手、1]1:肌/艮1.7手、DLR手、NASA手等等。 一些進步主要體現在機械結構、驅 動、傳感、集成度以及控制等方面。目前已研製成功的靈巧手大多採用類似人 手的自由度布亶四個關節、三個自由度。手指根部有兩個關節(合稱為基關 節)、兩個自由度，實現手指的彎曲和側擺運動；手指部分有兩個關節、 一個自 由度，手指部分兩個關節通過機構耦合運動。但現有的機器人靈巧手手指關節 的耦合傳動機構存在結構複雜、預緊不方便、可靠性差、手指彎曲時的運動協 調性差等問題。

發明內容
本發明為了解決現有的耦合傳動機構存在結構複雜、預緊不方便、可靠性 差、手指彎曲時的運動協調性差的問題，進而提供了一種機器人靈巧手手指關 節鋼絲耦合傳動機構。
本發明的技術方案是機器人靈巧手手指關節鋼絲耦合傳動機構由第一關 節鋼絲輪、第二關節鋼絲輪、第一鋼絲件、第二鋼絲件，第一預緊裝置、第二 預緊裝置、鋼絲卡板組成，所述的第一鋼絲件和第二鋼絲件分別纏繞在第一關 節鋼絲輪和第二關節鋼絲輪上並交叉成"8"字形，所述的第一鋼絲件由第一鋼 球、第二鋼球和第一鋼絲組成，第一鋼球和第二鋼球分別固定在第一鋼絲的兩 端上，所述的第二鋼絲件由第三鋼球、第四鋼球和第二鋼絲組成，第三鋼球和 第四鋼球分別固定在第二鋼絲的兩端上，鋼絲卡板的端部插在第二關節鋼絲輪 上設有的第一凹槽內，第一鋼球安裝在第一預緊裝置內，第二鋼球安裝在鋼絲 卡板內，第三鋼球安裝在第二預緊裝置內，第四鋼球裝在第一指節側壁的壁孔內。
本發明具有以下有益效果本發明的鋼絲耦合傳動機構應用在靈巧手手指
的兩個耦合關節(中間關節和末端關節)上，實現了手指上的兩個關節的同向1: l角度的耦合運動，而且還具有結構簡單、預緊方便、可靠性好、手指彎曲時的 運動協調性好的優點，在機器人靈巧手手指中應用本發明將大大提高機器人靈 巧手運動精度V抓握準確性。本發明還具有結構緊湊、運動平穩、噪音小、成 本較低的優點。


圖l是本發明的主視圖，圖2是圖1的左視圖，圖3是本發明應用在手指 關節上的主剖視圖，圖4是鋼絲件的結構示意圖，圖5是本發明中的第二關節 鋼絲輪39的主視圖，圖6是圖5的右視圖，圖7是圖仰視圖，圖8是本發明的 鋼絲卡板40的立體圖，圖9是本發明的鋼絲預緊塊27的主視圖，圖10是圖9 的左視圖，圖ll是俯視圖，圖12是本發明應用在手指關節上的立體圖，圖13 是應用本發明的手指外形立體圖。
具體實施例方式
具體實施方式
一如圖l、圖5、圖8所示，本實施方式的機器人靈巧手手 指關節鋼絲耦合傳動機構由第一關節鋼絲輪37、第二關節鋼絲輪39、第一鋼絲 件38、第二鋼絲件48，第一預緊裝置71、第二預緊裝置72、鋼絲卡板40組成， 所述的第一鋼絲件38和第二鋼絲件48分別纏繞在第一關節鋼絲輪37和第二關 節鋼絲輪39上並交叉成"8"字形，所述的第一鋼絲件38由第一鋼球l-l、第 二鋼球1-2和第一鋼絲2-1組成，第一鋼球1-1和第二鋼球1-2分別固定在第 一鋼絲2-1的兩端上，所述的第二鋼絲件48由第三鋼球1-3、第四鋼球卜4和 第二鋼絲2-2組成，第三鋼球1-3和第四鋼球l-4分別固定在第二鋼絲2-2的 兩端上，鋼絲卡板40的端部40-1插在第二關節鋼絲輪39上設有的第一凹槽 39-2內，第一銅球1-1安裝在第一預緊裝置71內，第二鋼球1-2安裝在鋼絲卡 板40內，第三鋼球1-3安裝在第二預緊裝置72內，第四鋼球1-4裝在第一指 節61側壁的壁孔61-3內。
將本實施方式所述的機器人靈巧手手指關節鋼絲耦合傳動機構安裝在機器 人靈巧手手指內時，鋼絲耦合傳動機構中的第一關節鋼絲輪37與第一指節61 的內壁連接，並與手指中間關節64同軸；鋼絲耦合傳動機構中的第二關節鋼絲 輪39裝在末端指節63內並與指尖一維力矩傳感器28連接，並與手指末端關節 65同軸。
具體實施方式
二如圖1所示，本實施方式所述的第一關節鋼絲輪37和第 二關節鋼絲輪39直徑相同。採用這樣的結構，實現了l: l角度的耦合運動。 其它組成和連接關係與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
三如圖3、圖6、圖12所示，本實施方式所述的第一關節 鋼絲輪37上設有第一溝槽3、第二溝槽3-l，所述的第二關節鋼絲輪39上設有 第三溝槽4、第四溝槽4-l，所述的第一鋼絲件38的兩端分別纏繞在第一溝槽3、 第三溝槽4上，第二鋼絲件48的兩端分別纏繞在第二溝槽3-1、第四溝槽4-1 上。採用這樣的結構，動行穩定。其它組成和連接關係與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
四如圖4所示，本實施方式所述的第一鋼絲2-1和第二鋼 絲2-2的外面表上均設有一層保護層6。採用這樣的結構，防止鋼絲2被磨損， 延長機構的使用壽命。其它組成和連接關係與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
五如圖1、圖2所示，本實施方式所述的第一預緊裝置71 由鋼絲預緊壓板36和第一鋼絲預緊螺釘49組成，所述的鋼絲預緊壓板36上設 有第一球孔36-1和第一螺紋孔36-2，所述的鋼絲預緊壓板36通過螺紋孔36-2 內的第一鋼絲預緊螺釘49與第一關節鋼絲輪37連接。採用這樣的結構，使預 緊裝置結構簡單，預緊方便可靠。其它組成和連接關係與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
六本實施方式所述的第一關節鋼絲輪37、鋼絲預緊壓板36 和第一鋼絲預緊螺釘49均由鋼材料製成。提高了預緊機構的強度和耐磨性。其 它組成和連接關係與具體實施方式
五相同。
具體實施方式
七如圖l、圖5、圖6、圖7、圖9、圖10、圖ll所示，本 實施方式所述的第二預緊裝置72由鋼絲預緊塊27和第二鋼絲預緊螺釘41組成， 所述的鋼絲預緊塊27上設有第二球孔27-3、第二螺紋孔27-l組成，鋼絲預緊 塊27的下端27-2插在第二關節鋼絲輪39上設有的凹槽39-5內，鋼絲預緊塊 27通過第二螺紋孔27-1內的第二鋼絲預緊螺釘41與第二關節鋼絲輪39連接。 採用這樣的結構，使預緊裝置結構簡單，預緊方便可靠。其它組成和連接關係 與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
八本實施方式所述的第二關節鋼絲輪39、鋼絲卡板40和第 二鋼絲預緊螺釘41均由鋼材料製成。提高了預緊機構的強度和耐磨性。其它組 成和連接關係與具體實施方式
七相同。
工作原理本發明的鋼絲耦合傳動機構應用於手指部分有兩個關節、 一個
自由度的靈巧手手指的兩個耦合關節(中間關節和末端關節)上。該靈巧手手
指由第一指節61、中間指節62和末端指節63等三個指節組成，兩個轉動關節 分別為中間關節64和末端關節65，採用鋼絲及其固定、預緊等機構實現兩個關 節l: 1的耦合運動。通過帶傳動將裝在第一個指節61內電機66輸出的動力傳 遞給中間指節62，中間指節62繞中間關節64轉動。"8"字形狀的鋼絲機構一 端與第一指節61固定，另一端與末端指節63固定。當中間指節62帶動與其相 連的末端關節63繞中間關節64轉動時，鋼絲機構將使末端關節63繞末端關節 65作同步轉動，末端關節65的轉動角度與中間關節64的轉動角度完全相同， 從而實現了兩個關節的耦合運動(參見圖1 13)。
權利要求
1、一種機器人靈巧手手指關節鋼絲耦合傳動機構，其特徵在於它由第一關節鋼絲輪(37)、第二關節鋼絲輪(39)、第一鋼絲件(38)、第二鋼絲件(48)，第一預緊裝置(71)、第二預緊裝置(72)、鋼絲卡板(40)組成，所述的第一鋼絲件(38)和第二鋼絲件(48)分別纏繞在第一關節鋼絲輪(37)和第二關節鋼絲輪(39)上並交叉成「8」字形，所述的第一鋼絲件(38)由第一鋼球(1-1)、第二鋼球(1-2)和第一鋼絲(2-1)組成，第一鋼球(1-1)和第二鋼球(1-2)分別固定在第一鋼絲(2-1)的兩端上，所述的第二鋼絲件(48)由第三鋼球(1-3)、第四鋼球(1-4)和第二鋼絲(2-2)組成，第三鋼球(1-3)和第四鋼球(1-4)分別固定在第二鋼絲(2-2)的兩端上，鋼絲卡板(40)的端部(40-1)插在第二關節鋼絲輪(39)上設有的第一凹槽(39-2)內，第一鋼球1-1安裝在第一預緊裝置(71)內，第二鋼球(1-2)安裝在鋼絲卡板(40)內，第三鋼球(1-3)安裝在第二預緊裝置(72)內，第四鋼球(1-4)裝在第一指節(61)側壁的壁孔(61-3)內。
2、 根據權利要求1所述的機器人靈巧手手指關節鋼絲耦合傳動機構，其特 徵在於所述的第一關節鋼絲輪(37)和第二關節鋼絲輪(39)直徑相同。
3、 根據權利要求1所述的機器人靈巧手手指關節鋼絲耦合傳動機構，其特 徵在於所述的第一關節鋼絲輪(37)上設有第一溝槽(3)、第二溝槽(3-1)， 所述的第二關節鋼絲輪(39)上設有第三溝槽(4)、第四溝槽(4-1)，所述的 第一鋼絲件(38)的兩端分別纏繞在第一溝槽(3)、第三溝槽(4)上，第二鋼 絲件(48)的兩端分別纏繞在第二溝槽(3-1)、第四溝槽(4-1)上。
4、 根據權利要求1所述的機器人靈巧手手指關節鋼絲耦合傳動機構，其特 徵在於所述的第一鋼絲(2-1)和第二鋼絲(2-2)的外面表上均設有一層保護 層(6)。
5、 根據權利要求l所述的機器人靈巧手手指關節鋼絲耦合傳動機構，其特 徵在於所述的第一預緊裝置(71)由鋼絲預緊壓板(36)和第一鋼絲預緊螺釘(49)組成，所述的鋼絲預緊壓板(36)上設有第一球孔(36-1)和第一螺紋 孔(36-2),所述的鋼絲預緊壓板(36)通過螺紋孔(36-2)內的第一鋼絲預緊 螺釘(49)與第一關節鋼絲輪(37)連接。
6、 根據權利要求5所述的機器人靈巧手手指關節鋼絲耦合傳動機構，其特 徵在於所述的第一關節鋼絲輪(37)、鋼絲預緊壓板(36)和第一鋼絲預緊螺釘 (49)均由鋼材料製成。
7、 根據權利要求1所述的機器人靈巧手手指關節鋼絲耦合傳動機構，其特 徵在於所述的第二預緊裝置(72)由鋼絲預緊塊(27)和第二鋼絲預緊螺釘(41) 組成，所述的鋼絲預緊塊(27)上設有第二球孔(27-3)、第二螺紋孔(27-1) 組成，鋼絲預緊塊(27)的下端(27-2)插在第二關節鋼絲輪(39)上設有的 凹槽(39-5)內，鋼絲預緊塊(27)通過第二螺紋孔(27-1)內的第二鋼絲預 緊螺釘(41)與第二關節鋼絲輪(39)連接。
8、 根據權利要求7所述的機器人靈巧手手指關節鋼絲耦合傳動機構，其特 徵在於所述的第二關節鋼絲輪(39)、鋼絲卡板(40)和第二鋼絲預緊螺釘(41) 均由鋼材料製成。
全文摘要
機器人靈巧手手指關節鋼絲耦合傳動機構，它涉及一種機器人手指的傳動機構。本發明有效解決了現有的耦合傳動機構存在結構複雜、預緊不方便、可靠性差、手指彎曲時的運動協調性差的問題。所述的第一鋼絲件(38)和第二鋼絲件(48)分別纏繞在第一關節鋼絲輪(37)和第二關節鋼絲輪(39)上並交叉成「8」字形，鋼絲卡板(40)插在第一凹槽(39-2)內，第一鋼球1-1安裝在第一預緊裝置(71)內，第二鋼球(1-2)安裝在鋼絲卡板(40)內，第三鋼球(1-3)安裝在第二預緊裝置(72)內，第四鋼球(1-4)裝在壁孔(61-3)內。本發明實現了手指上的兩個關節的同向1∶1角度的耦合運動，具有結構簡單、預緊方便、可靠性好、手指彎曲時的運動協調性好等優點。
文檔編號B25J15/00GK101100064SQ20071007256
公開日2008年1月9日 申請日期2007年7月25日 優先權日2007年7月25日
發明者天 蘭, 宏 劉, 劉伊威, 樊紹巍, 金明河 申請人:哈爾濱工業大學