利索能及
我要发布
收藏
专利号: 2019100719578
申请人: 合肥工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-12-30
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种基于连杆传动的自适应欠驱动手指装置,其特征在于:包括依次布置且铰接相连的近指组件(1)、中指组件(2)及远指组件(3),所述的近指组件(1)包括近指节外壳(11)、近指节连杆(12)、固定在灵巧手手掌上的基关节支架(13)、与基关节支架(13)滑动连接的连杆(14)、与直流伺服电机相连的驱动锥齿轮(15)、角度传感器(16)以及齿轮齿条自适应机构(17),所述的中指组件(2)包括中指节外壳(21)及中指节连杆(22),所述的远指组件(3)包括远指节外壳(31)、远指节上端盖(32)及远指节连杆(33),远指节外壳(31)的底部设有薄膜触力传感器(4);所述近指节外壳(11)与近指节连杆(12)的两端分别通过第一转轴(51)及第二转轴(52)连接,所述的驱动锥齿轮(15)、基关节支架(13)及角度传感器(16)与第一转轴(51)同轴设置,所述齿轮齿条自适应机构(17)中的直齿轮与第二转轴(52)同轴设置,所述连杆(14)的一端与基关节支架(13)形成滑动配合,连杆(14)的另一端固定在第二转轴(52)上,所述中指节外壳(21)的两端分别通过第二转轴(52)及第一销轴(53)连接,所述远指节外壳(31)及远指节上端盖(32)的两端分别通过第一销轴(53)及第二销轴(54)连接,所述中指节连杆(22)的一端固定在第二转轴(52)上,所述中指节连杆(22)的另一端固定在第一销轴(53)上,所述远指节连杆(33)的一端与第二销轴(54)相连,远指节连杆(33)的另一端与近指节连杆(12)形成滑动配合,远指节连杆(33)的中部与第一销轴(53)相连。

2.根据权利要求1所述的基于连杆传动的自适应欠驱动手指装置,其特征在于:所述的基关节支架(13)包括与近指节连杆(12)相平行的第一支架板(131)及第二支架板(132),所述第一支架板(131)与第二支架板(132)的底部设有连接两者的底座(133),所述底座(133)的一端与第一支架板(131)的端面相平齐,且底座(133)的长度大于第一支架板(131)与第二支架板(132)之间的间距,所述的第一支架板(131)位于驱动锥齿轮(15)与第一耳板之间,所述的第二支架板(132)位于第二耳板及角度传感器(16)之间,所述的第二支架板(132)向左延伸有与连杆(14)相连的板体(134),所述的板体(134)及第二支架板(132)为一体结构,且板体(134)的端部设有第一外螺纹圆柱销(18),第一外螺纹圆柱销(18)上设有第一轴承(181),所述连杆(14)的一端设有与第一轴承(181)相配合的第一腰形槽口(141),所述的第一轴承(181)在第一腰形槽口(141)限定的范围内滑动,所述连杆(14)的另一端与第二转轴(52)铰接。

3.根据权利要求1所述的基于连杆传动的自适应欠驱动手指装置,其特征在于:所述的近指节外壳(11)与近指节连杆(12)平行设置,所述的驱动锥齿轮(15)位于近指节连杆(12)右端形成的第一耳板(121)及第二耳板(122)之间;所述的齿轮齿条自适应机构(17)设置在近指节连杆(12)左端形成的第三耳板(123)及第四耳板(124)之间,且第三耳板(123)及第四耳板(124)之间形成与齿轮齿条自适应机构(17)形状相吻合的通槽(127),所述第四耳板(124)的端部向左下方向延伸有与远指节连杆(33)形成滑动配合的延伸板(125),所述的延伸板(125)上开设有第三腰形槽口(126);所述的中指节外壳(21)包括铅垂方向平行设置的第一肋板(211)及第二肋板(212),第一肋板(211)及第二肋板(212)的底部通过底板(213)连接,所述的远指节外壳(31)包括平行设置的第三肋板(311)及第四肋板(312),所述第三肋板(311)与第四肋板(312)的前侧及底侧包围有连接板(313),所述的远指节上端盖(32)包括平行设置的第五肋板(321)与第六肋板(322),所述第五肋板(321)及第六肋板(322)的上板面设有连接两者的顶板(323),所述的第五肋板(321)及第六肋板(322)分别位于第三肋板(311)及第四肋板(312)的外侧,所述的远指节连杆(33)置于第三肋板(311)与第四肋板(312)之间。

4.根据权利要求1所述的基于连杆传动的自适应欠驱动手指装置,其特征在于:所述的第一转轴(51)包括依次布置且为一体结构的第一轴段(511)、第二轴段(512)、第三轴段(513)及第四轴段(514),其中:第一轴段(511)与第一耳板(121)及第一支架板(131)相配合,第二轴段(512)与驱动锥齿轮(15)及第二支架板(132)相配合,第三轴段(513)与角度传感器(16)相配合,第四轴段(514)与近指节外壳(11)相配合,所述的第二轴段(512)与驱动锥齿轮(15)相配合的部位及第三轴段(513)均为D型轴,所述第一轴段(511)及第四轴段(514)的端部设有轴用弹性挡圈,所述的第一转轴(51)依次连接第一耳板(121)、第一支架板(131)、驱动锥齿轮(15)、第二耳板(122)、第二支架板(132)、角度传感器(16)及近指节外壳(11)。

5.根据权利要求1所述的基于连杆传动的自适应欠驱动手指装置,其特征在于:所述的齿轮齿条自适应机构(17)包括近指节滑块本体(171)、设置在近指节滑块本体(171)上的齿条(172)以及固定在第二转轴(52)上且与齿条(172)相配合的直齿轮(173),所述近指节滑块本体(171)的底面为与手指同宽的矩形平面(174),近指节滑块本体(171)上开设有竖直方向布置的第二腰形槽口(175),所述的齿轮齿条自适应机构(17)还包括呈上下方向布置且垂直贯穿第三耳板(123)与第四耳板(124)的第一圆头销(176)及第二圆头销(177),所述的第一圆头销(176)及第二圆头销(177)上分别设有第一微型轴承(178)及第二微型轴承(179),所述的第一微型轴承(178)及第二微型轴承(179)位于第二腰形槽口(175)中,且近指节滑块本体(171)可沿第二腰形槽口(175)限定的方向在第一微型轴承(178)及第二微型轴承(179)上滑动。

6.根据权利要求1所述的基于连杆传动的自适应欠驱动手指装置,其特征在于:所述的第二转轴(52)包括依次布置且为一体结构的第五轴段(521)、第六轴段(522)及第七轴段(523),所述的第五轴段(521)与第三耳板(123)、中指节外壳(21)的第一肋板(211)、直齿轮(173)相配合,所述的第六轴段(522)与第四耳板(124)及中指节连杆(22)相配合,所述的第七轴段(523)与连杆(14)、中指节外壳(21)的第二肋板(212)及近指节外壳(11)相配合,其中:第五轴段(521)与中指节外壳(21)的第一肋板(211)及直齿轮(173)相配合的部位为D型轴,所述第六轴段(522)与中指节连杆(22)相配合的部位为D型轴,所述的第二转轴(52)依次连接第三耳板(123)、中指节外壳的第一肋板(211)、直齿轮(173)、第四耳板(124)、中指节连杆(22)、连杆(14)、中指节外壳的第二肋板(212)及近指节外壳(11),且第二转轴(52)靠近近指节外壳(11)的一端设有轴用弹性挡圈。

7.根据权利要求1所述的基于连杆传动的自适应欠驱动手指装置,其特征在于:所述的连杆(14)靠近中指节外壳的第二肋板(212)的端面上设有用于安装扭簧(142)的柱状凸台(143),扭簧(142)的一端与第二肋板(212)上设置的第一卡槽(144)相固定,所述扭簧(142)的另一端与连杆(14)上设置的第二卡槽(145)相固定;所述的连杆(14)与中指节连杆(22)相靠近的端面上分别设有120度的环状凸台(146),两个环状凸台(146)的轴向安装位置相错开,初始状态下,中指节连杆(22)与连杆(14)的轴向贴合在一起,且中指节连杆(22)在环状凸台(146)的限位下相对于连杆(14)无法进行顺时针方向的转动。

8.根据权利要求1所述的基于连杆传动的自适应欠驱动手指装置,其特征在于:所述的远指节连杆(33)包括水平杆(331)以及沿水平杆(331)的端部向右下方向延伸的斜杆(332),所述的水平杆(331)与斜杆(332)为整体结构,所述水平杆(331)两端分别与第二销轴(54)及第一销轴(53)相连,所述斜杆(332)的端部设有第二外螺纹圆柱销(34),第二外螺纹圆柱销(34)上设有第二轴承(341),所述的第二轴承(341)与第三腰形槽口(126)形成滑动配合。

9.根据权利要求1所述的基于连杆传动的自适应欠驱动手指装置,其特征在于:还包括传感系统,所述的传感系统包括电流传感器(6)、固定在第一转轴(51)上的角度传感器(16)以及粘贴于远指节外壳(31)下侧的薄膜触力传感器(4),所述的传感系统与控制板(7)相连,控制板(7)采集传感器信号用以控制直流伺服电机(8)的位置和力矩。

10.根据权利要求9所述的基于连杆传动的自适应欠驱动手指装置,其特征在于:所述的角度传感器(16)采用R24HS机器人关节角度传感器,其中心转轴为中空结构,所述的薄膜触力传感器(4)为FSR402薄膜压力传感器,所述的电流传感器(6)为WCS2801电流检测传感器。