專利名稱：擬人靈巧手圓弧型基關(guān)節(jié)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機(jī)器人的手指基關(guān)節(jié)，尤其是涉及可以繞同一轉(zhuǎn)動(dòng)中心進(jìn)行彎曲和側(cè)擺運(yùn)動(dòng)，并且兩者運(yùn)動(dòng)獨(dú)立分離的ー種擬人靈巧手圓弧型基關(guān)節(jié)。
背景技術(shù)：
隨著機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，作業(yè)環(huán)境和任務(wù)的復(fù)雜化，而普通機(jī)器人的最重要部位即末端夾持裝置己遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足各種靈巧及精細(xì)操作任務(wù)的要求。由于大多數(shù)的末端夾持器是針對(duì)特定任務(wù)、特定被夾持零件而設(shè)計(jì)的，存在著缺少靈活性和夾持方式有限等局限性，而研制出種通用的末端夾持器，代替各種特定末端夾持器，完成各種環(huán)境下的靈巧操作任務(wù)，如在太空航天器的艙外、核電站、化工廠等危險(xiǎn)、惡劣的工作環(huán)境中從事探測(cè)、 取樣、裝配、修理作業(yè)，戰(zhàn)場(chǎng)探雷和排雷這類危險(xiǎn)的工作，成為機(jī)器人研究領(lǐng)域ー種需要。因此，人們開始研究基于機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)、控制技術(shù)以及機(jī)器人力覺、視覺等關(guān)鍵技術(shù)集成的多指靈巧手(Multi-Fingered Dexterous Hand),希望取代機(jī)器人末端的傳統(tǒng)夾持器。多指靈巧手是ー種仿人手、具有多自由度和多種感知功能、能夠完成復(fù)雜的抓取動(dòng)作的機(jī)器人手。它能夠抓取不同形狀、大小、材質(zhì)的物體，還可以對(duì)所抓持的物體進(jìn)行ー定幅度的多種精細(xì)操作。用它代替專用的機(jī)器人末端執(zhí)行器，可以提高機(jī)器人的作業(yè)范圍和作業(yè)能力。因此多指靈巧手的研究就成為了當(dāng)前機(jī)器人技術(shù)研究的熱點(diǎn)。目前靈巧手結(jié)構(gòu)中最重要的是基關(guān)節(jié)的兩自由度實(shí)現(xiàn)問題，雖然提出了不少的解決方案，但都不能實(shí)現(xiàn)真正意義上的靈巧。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供ー種擬人靈巧手圓弧型基關(guān)節(jié)，可以繞空間一點(diǎn)進(jìn)行彎曲和側(cè)擺運(yùn)動(dòng)，并且兩者運(yùn)動(dòng)獨(dú)立分離的靈巧手的手指基關(guān)節(jié)。它能使機(jī)械靈巧手控制更加容易，活動(dòng)更加靈活，在人類無法親臨或惡劣的環(huán)境中工作。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是
本發(fā)明包括第一直流電機(jī)、第二直流電機(jī)、第一圓錐齒輪、第二圓錐齒輪、第三圓錐齒輪、第四圓錐齒輪、第五圓錐齒輪、第一軸、第二軸、U形托架、橢圓形框架、滑塊和下掌指節(jié)；第一直流電機(jī)與第一圓錐齒輪固定連接，第一圓錐齒輪與第二圓錐齒輪嚙合，第二圓錐齒輪與U形托架外底面固接，第二圓錐齒輪孔與第一軸為間隙配合，第一直流電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)使U形托架繞第一軸進(jìn)行側(cè)擺運(yùn)動(dòng)；第二直流電機(jī)與第三圓錐齒輪固定連接，橢圓形框架安裝在U形托架內(nèi)，橢圓形框架內(nèi)安裝有第二軸，第二軸與第一軸軸線相互垂直并位于同一水平面上，第三圓錐齒輪與安裝在框架內(nèi)的第四圓錐齒輪嚙合，第四圓錐齒輪與安裝在第二軸上的第五圓錐齒輪嚙合，第二軸兩端伸出橢圓形框架外，第五圓錐齒輪帶動(dòng)安裝在第二軸兩端的滑塊轉(zhuǎn)動(dòng)，兩個(gè)滑塊分別安裝在下掌指節(jié)內(nèi)的弧形導(dǎo)軌內(nèi)，下掌指節(jié)兩端的凸塊與U形托架轉(zhuǎn)動(dòng)配合，第二直流電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)使下掌指節(jié)繞第二軸進(jìn)行彎曲運(yùn)動(dòng)。
與背景技術(shù)相比，本發(fā)明具有的有益效果是
I.本發(fā)明采用內(nèi)置式直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過圓錐齒輪實(shí)現(xiàn)基節(jié)的側(cè)擺和彎曲運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，傳動(dòng)精度高。2.本發(fā)明可以繞著一點(diǎn)進(jìn)行側(cè)擺和彎曲運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)自由度的分離的基關(guān)節(jié)，提高了機(jī)械手的靈巧性和控制，増大了機(jī)械手的抓取空間和穩(wěn)定性。因此，本發(fā)明能夠滿足了機(jī)器人靈巧機(jī)械手基關(guān)節(jié)的性能。


圖I是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明去掉下掌指節(jié)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明側(cè)擺運(yùn)動(dòng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本發(fā)明彎曲運(yùn)動(dòng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是本發(fā)明下掌指節(jié)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1、第一直流電機(jī)，2、第二直流電機(jī)、3、第一圓錐齒輪，4、第二圓錐齒輪，5、第三圓錐齒輪，6、第四圓錐齒輪，7、第五圓錐齒輪，8、第一軸，9、第二軸，10、U形托架，11、橢圓形框架，12、滑塊，13、下掌指節(jié)，14、弧形導(dǎo)軌。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)ー步說明。如圖I、圖2所不,本發(fā)明包括第一直流電機(jī)I、第二直流電機(jī)2、第一圓錐齒輪3、第二圓錐齒輪4、第三圓錐齒輪5、第四圓錐齒輪6、第五圓錐齒輪7、第一軸8、第二軸9、U形托架10、橢圓形框架11、滑塊12和下掌指節(jié)13 ;第一直流電機(jī)I與第一圓錐齒輪3固定連接，第一圓錐齒輪3與第二圓錐齒輪4嚙合，第二圓錐齒輪4與U形托架10外底面固接，第二圓錐齒輪4孔與第一軸8為間隙配合，第一直流電機(jī)I轉(zhuǎn)動(dòng)使U形托架10繞第一軸8進(jìn)行側(cè)擺運(yùn)動(dòng)；第二直流電機(jī)2與第三圓錐齒輪5固定連接，橢圓形框架11安裝在U形托架10內(nèi)，橢圓形框架11內(nèi)安裝有第二軸9，第二軸9與第一軸8軸線相互垂直并位于同一水平面上，第三圓錐齒輪5與安裝在框架11內(nèi)的第四圓錐齒輪6嚙合，第四圓錐齒輪6與安裝在第二軸9上的第五圓錐齒輪7嚙合，第二軸9兩端伸出橢圓形框架11タト，第五圓錐齒輪7帶動(dòng)安裝在第二軸9兩端的滑塊12轉(zhuǎn)動(dòng)，兩個(gè)滑塊12分別安裝在下掌指節(jié)13內(nèi)的弧形導(dǎo)軌14內(nèi)，下掌指節(jié)13兩端的凸塊與U形托架10轉(zhuǎn)動(dòng)配合，第二直流電機(jī)2轉(zhuǎn)動(dòng)使下掌指節(jié)13繞第二軸9進(jìn)行彎曲運(yùn)動(dòng)。如圖3所示，基關(guān)節(jié)的側(cè)擺運(yùn)動(dòng)第一直流電機(jī)I與第一圓錐齒輪3固定連接，第一圓錐齒輪3與第二圓錐齒輪4嚙合，第二圓錐齒輪4與U形托架10外底面固接，第二圓錐齒輪4孔與第一軸8為間隙配合，第一直流電機(jī)I轉(zhuǎn)動(dòng)使U形托架10繞第一軸8進(jìn)行側(cè)擺運(yùn)動(dòng)。當(dāng)?shù)谝恢绷麟姍C(jī)I轉(zhuǎn)動(dòng)，通過第一圓錐齒輪3和第二圓錐齒輪4圓錐齒輪的嚙合，帶動(dòng)U形托架10繞第一軸8轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)下掌指節(jié)13的側(cè)擺運(yùn)動(dòng)。當(dāng)下掌指節(jié)13側(cè)擺運(yùn)動(dòng)時(shí)，下掌指節(jié)13內(nèi)側(cè)的弧形導(dǎo)軌14與滑塊12可以相互滑動(dòng)，不會(huì)帶動(dòng)第二軸9轉(zhuǎn)動(dòng)，使得基關(guān)節(jié)的側(cè)擺運(yùn)動(dòng)完全獨(dú)立。如圖4所示，基關(guān)節(jié)的彎曲運(yùn)動(dòng)第二直流電機(jī)2與第三圓錐齒輪5固定連接，橢圓形框架11安裝在U形托架10內(nèi)，框架11內(nèi)安裝有第二軸9，第二軸9與第一軸8軸線相互垂直并位于同一水平面上，第三圓錐齒輪5與安裝在框架11內(nèi)的第四圓錐齒輪6嚙合，第四圓錐齒輪6與安裝在第二軸9的第五圓錐齒輪7嚙合，并帶動(dòng)安裝在第二軸9兩端的滑塊12轉(zhuǎn)動(dòng)，兩個(gè)滑塊12均位于橢圓形框架11タト，兩個(gè)滑塊12分別安裝在下掌指節(jié)13內(nèi)的弧形導(dǎo)軌14內(nèi)，下掌指節(jié)13兩端的凸塊與U形托架10轉(zhuǎn)動(dòng)配合，第二直流電機(jī)2轉(zhuǎn)動(dòng)使下掌指節(jié)13繞第二軸9彎曲運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)了下掌指節(jié)13的 彎曲運(yùn)動(dòng)。
權(quán)利要求
1.一種擬人靈巧手圓弧型基關(guān)節(jié)，其特征在于包括第一直流電機(jī)(I)、第二直流電機(jī)(2)、第一圓錐齒輪(3)、第二圓錐齒輪(4)、第三圓錐齒輪(5)、第四圓錐齒輪(6)、第五圓錐齒輪(7)、第一軸(8)、第二軸(9)、U形托架(10)、橢圓形框架(11)、滑塊(12)和下掌指節(jié)(13);第一直流電機(jī)(I)與第一圓錐齒輪(3)固定連接，第一圓錐齒輪(3)與第二圓錐齒輪(4)嚙合，第二圓錐齒輪(4)與U形托架(10)外底面固接，第二圓錐齒輪(4)孔與第一軸(8)為間隙配合，第一直流電機(jī)(I)轉(zhuǎn)動(dòng)使U形托架(10)繞第一軸(8)進(jìn)行側(cè)擺運(yùn)動(dòng)；第二直流電機(jī)(2)與第三圓錐齒輪(5)固定連接，橢圓形框架(11)安裝在U形托架(10)內(nèi)，橢圓形框架(11)內(nèi)安裝有第二軸(9)，第二軸(9)與第一軸(8)軸線相互垂直并位于同一水平面上，第三圓錐齒輪(5)與安裝在框架(11)內(nèi)的第四圓錐齒輪(6)嚙合，第四圓錐齒輪(6)與安裝在第二軸(9)上的第五圓錐齒輪(7)嚙合，第二軸(9)兩端伸出橢圓形框架(11)外，第五圓錐齒輪(7)帶動(dòng)安裝在第二軸(9)兩端的滑塊(12)轉(zhuǎn)動(dòng)，兩個(gè)滑塊(12)分別安裝在下掌指節(jié)(13)內(nèi)的弧形導(dǎo)軌(14)內(nèi)，下掌指節(jié)(13)兩端的凸塊與U形托架(10)轉(zhuǎn)動(dòng)配合，第二直流電機(jī)(2)轉(zhuǎn)動(dòng)使下掌指節(jié)(13)繞第二軸(9)進(jìn)行彎曲運(yùn)動(dòng)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種擬人靈巧手圓弧型基關(guān)節(jié)。包括第一直流電機(jī)、第二直流電機(jī)、第一圓錐齒輪、第二圓錐齒輪、第三圓錐齒輪、第四圓錐齒輪、第五圓錐齒輪、第一軸、第二軸、U形托架、橢圓形框架、滑塊和下掌指節(jié)。本發(fā)明采用內(nèi)置式直流電機(jī)驅(qū)動(dòng),通過圓錐齒輪實(shí)現(xiàn)基節(jié)的側(cè)擺和彎曲運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，傳動(dòng)精度高；可以繞著一點(diǎn)進(jìn)行側(cè)擺和彎曲運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)自由度的分離的基關(guān)節(jié)，提高了機(jī)械手的靈巧性和控制，增大了機(jī)械手的抓取空間和穩(wěn)定性。因此，本發(fā)明能夠滿足了機(jī)器人靈巧機(jī)械手基關(guān)節(jié)的性能。
文檔編號(hào)B25J17/00GK102806564SQ20121033377
公開日2012年12月5日 申請(qǐng)日期2012年9月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月11日
發(fā)明者楊文珍, 潘志庚, 胡國生, 邵明朝, 周晉, 葉松, 張明敏 申請(qǐng)人:浙江大學(xué), 浙江理工大學(xué)