一种可变指长的三指欠驱动抓手的制作方法

本发明涉及机械夹持手，尤其涉及一种可变指长的三指欠驱动抓手。

背景技术：

1、目前，抓取是大多数机器人在实际应用中的重要能力，欠驱动抓手作为抓取的执行器，在抓取特殊结构物体如柔软、易碎、可变形等物体时具有明显优势。已有的欠驱动机械手通常以连杆驱动的方式实现，其虽然可以自动执行抓取动作以接触物体，但由于其由硬质连杆驱动的抓手不具有指长伸缩的功能，因此此类抓手在面对抓取不同体积物体的情况下无法兼顾抓取范围和接触适应性，即小号抓手虽然对被抓取物体实现较好的包覆，但抓取范围有限；大号抓手虽然能抓取体积较大的物体，但抓取较小物体时往往接触点较少，适应性较差。无法调整抓取的范围，在对被抓物体的适应性上仍有不足。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提出了一种可变指长的三指欠驱动抓手，每个手指的结构相同且其中的近指关节、中指关节由平行四连杆机构组成，同时，近指关节、中指关节中内置有滑块-滑轨结构的伸缩组件，则可实现抓手的平行抓取以及关节的自适应伸缩，从而调整抓手与物体之间的接触面积，实现抓手对于不同尺寸物体的包络抓取，其具体技术方案如下：

2、一种可变指长的三指欠驱动抓手，包括：手指基座，手指基座上安装有驱动电机、传动机构和三个三自由度手指，所述传动机构包括齿轮组以及与其啮合连接的三个滑动组件，所述三个三自由度手指中其一侧的单个手指与另一侧的两个手指错位相向设置；每个手指的结构相同，均包括：近指关节、中指关节、远指关节、主驱动连杆和上侧连杆，所述近指关节、中指关节、远指关节依次活动连接，所述主驱动连杆上端与上侧连杆下端活动连接，主驱动连杆下端与齿轮组啮合连接，上侧连杆的上端连接在中指关节和远指关节的活动连接处；所述近指关节和中指关节中分别设置有近指伸缩组件和中指伸缩组件且两者叠加组合连接，其中近指伸缩组件与所述滑动组件中的底座滑块活动连接；所述驱动电机通过齿轮组传动，将滑动组件的底座滑块移动的同时转动主驱动连杆，带动近指伸缩组件和中指伸缩组件进行伸缩，从而驱动两侧的三个三自由度手指进行屈曲和水平移动，以执行抓取操作。

3、进一步的，所述远指关节包括：指尖连杆，在指尖连杆前部通过压簧连接有远指关节滑块，所述远指关节滑块在压簧的约束下滑动设置。

4、进一步的，所述近指关节还设置有外侧下连杆、中继连杆，所述外侧下连杆的上端与中继连杆的外端活动连接，外侧下连杆的下端与所述主驱动连杆下端活动连接；所述近指伸缩组件包括：近指关节伸缩连杆、近指关节滑块、近指关节滑轨和近指端拉伸弹簧，所述近指关节伸缩连杆的下端与底座滑块活动连接，近指关节伸缩连杆的上端与中继连杆的内端活动连接；且近指关节伸缩连杆为两段式结构，其一段与近指关节滑块安装连接，另一段与近指关节滑轨安装连接，近指端拉伸弹簧安装配置在近指关节滑轨两侧对近指关节伸缩连杆进行约束。

5、进一步的，所述中指关节还设置有外侧上连杆，所述中指伸缩组件包括：中指关节伸缩连杆、中指关节滑块、中指关节滑轨及对应的中指端拉伸弹簧，所述中指关节伸缩连杆的上端、外侧上连杆的上端均活动连接于指尖连杆的后端，中指关节伸缩连杆的下端与中继连杆的内端活动连接，所述外侧上连杆的下端与中继连杆的外端活动连接。

6、进一步的，所述的活动连接均通过销钉进行连接，销钉配合处安装有轴承。

7、进一步的，所述滑动组件还包括：与底座滑块相配合的底座滑轨以及位于底座滑轨外端侧的限制滑块运动的滑块自锁结构。

8、进一步的，在所述近指关节、中指关节、远指关节的内侧表面设置有橡胶软材的接触面。

9、进一步的，所述驱动电机的输出轴上连接有蜗杆，所述蜗杆与齿轮组啮合，通过齿轮组分别驱动一侧单个手指对应的齿轮反转，另一侧两个手指对应的齿轮正转。

10、有益效果：本发明的抓手可以在仅有一个驱动电机带动三个三自由度欠驱动机械手指进行相向抓取，并能够根据物体的形状在不同模态中切换，同时自由进行指尖平行抓取与包覆抓取两种抓取方式的切换，且手指的各个关节均具有伸缩的功能，可以通过关节的伸缩实现抓手接触面面积的改变；每根手指由三个关节、两个平行四边形的连杆机构叠加而成，与传统可切换抓取模式的机械手相比，该抓手可以实现自适应抓取，同时具有欠驱动与可变接触面的特点，抓取性能更为优越。

技术特征：

1.一种可变指长的三指欠驱动抓手，包括：手指基座，手指基座上安装有驱动电机（17）、传动机构和三个三自由度手指，其特征在于：所述传动机构包括齿轮组（16）以及与其啮合连接的三个滑动组件，所述三个三自由度手指中其一侧的单个手指与另一侧的两个手指错位相向设置；每个手指的结构相同，均包括：近指关节、中指关节、远指关节、主驱动连杆和上侧连杆，所述近指关节、中指关节、远指关节依次活动连接，所述主驱动连杆上端与上侧连杆下端活动连接，主驱动连杆下端与齿轮组（16）啮合连接，上侧连杆的上端连接在中指关节和远指关节的活动连接处；所述近指关节和中指关节中分别设置有近指伸缩组件和中指伸缩组件且两者叠加组合连接，其中近指伸缩组件与所述滑动组件中的底座滑块活动连接；所述驱动电机（17）通过齿轮组（16）传动，将滑动组件的底座滑块移动的同时转动主驱动连杆，带动近指伸缩组件和中指伸缩组件进行伸缩，从而驱动两侧的三个三自由度手指进行屈曲和水平移动，以执行抓取操作。

2.如权利要求1所述的一种可变指长的三指欠驱动抓手，其特征在于，所述远指关节包括：指尖连杆，在指尖连杆前部通过压簧连接有远指关节滑块，所述远指关节滑块在压簧的约束下滑动设置。

3.如权利要求2所述的一种可变指长的三指欠驱动抓手，其特征在于，所述近指关节还设置有外侧下连杆、中继连杆（8），所述外侧下连杆的上端与中继连杆（8）的外端活动连接，外侧下连杆的下端与所述主驱动连杆下端活动连接；所述近指伸缩组件包括：近指关节伸缩连杆、近指关节滑块、近指关节滑轨和近指端拉伸弹簧，所述近指关节伸缩连杆的下端与底座滑块活动连接，近指关节伸缩连杆的上端与中继连杆（8）的内端活动连接；且近指关节伸缩连杆为两段式结构，其一段与近指关节滑块安装连接，另一段与近指关节滑轨安装连接，近指端拉伸弹簧安装配置在近指关节滑轨两侧对近指关节伸缩连杆进行约束。

4.如权利要求3所述的一种可变指长的三指欠驱动抓手，其特征在于，所述中指关节还设置有外侧上连杆，所述中指伸缩组件包括：中指关节伸缩连杆、中指关节滑块、中指关节滑轨及对应的中指端拉伸弹簧，所述中指关节伸缩连杆的上端、外侧上连杆的上端均活动连接于指尖连杆的后端，中指关节伸缩连杆的下端与中继连杆（8）的内端活动连接，所述外侧上连杆的下端与中继连杆（8）的外端活动连接。

5.如权利要求1所述的一种可变指长的三指欠驱动抓手，其特征在于，所述的活动连接均通过销钉进行连接，销钉配合处安装有轴承。

6.如权利要求1所述的一种可变指长的三指欠驱动抓手，其特征在于，所述滑动组件还包括：与底座滑块相配合的底座滑轨以及位于底座滑轨外端侧的限制滑块运动的滑块自锁结构（14）。

7.如权利要求1所述的一种可变指长的三指欠驱动抓手，其特征在于，在所述近指关节、中指关节、远指关节的内侧表面设置有橡胶软材的接触面。

8.如权利要求1所述的一种可变指长的三指欠驱动抓手，其特征在于，所述驱动电机（17）的输出轴上连接有蜗杆，所述蜗杆与齿轮组（16）啮合，通过齿轮组（16）分别驱动一侧单个手指对应的齿轮反转，另一侧两个手指对应的齿轮正转。

技术总结本发明涉及机械夹持手技术领域，尤其涉及一种可变指长的三指欠驱动抓手，包括：驱动电机、传动机构和三个三自由度手指，所述传动机构包括齿轮组以及与其啮合连接的三个滑动组件，所述三个三自由度手指中其一侧的单个手指与另一侧的两个手指错位相向设置并分别与三个滑动组件对应连接，每个手指的结构相同且其中的近指关节、中指关节由平行四连杆机构组成，同时，近指关节、中指关节中内置有滑块‑滑轨结构的伸缩组件，则经驱动电机的驱动和齿轮组的传动，可进行抓手的平行抓取以及实现关节的自适应伸缩，从而调整抓手与物体之间的接触面积，实现抓手对于不同尺寸物体的包络抓取。本发明大大简化了机械手的结构和控制方式，提升了机械手的适应性。技术研发人员：董会旭,李积豪,陆国栋受保护的技术使用者：余姚市机器人研究中心技术研发日：技术公布日：2024/8/1