[發明專利]一種仿人手家庭服務用機器手

無效

• 申請號: 200810020769.4
• 申請日: 2008-02-23
• 公開（公告）號: CN101244563A
• 公開（公告）日: 2008-08-20
• 發明（設計）人: 駱敏舟;李濤;路巍
• 申請（專利權）人: 中國科學院合肥物質科學研究院
• 主分類號: B25J15/00
• 分類號: B25J15/00;B25J19/00;B25J19/02
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司
• 代理人: 趙曉薇

技術領域：本發明涉及擬人機器人領域，特別涉及一種仿人手家庭服務用機器手。

背景技術：一方面信息高速發展和生活、工作節奏的加快，需要人們從繁雜的家庭勞動中解脫出來；另一方面隨著中國老齡化越來越嚴重，更多的老人需要照顧，社會保障和服務的需求也更加緊迫，而中國多年的計劃生育政策之后，已經形成了人口倒金字塔結構，老齡化的家庭結構必然使更多的年青家庭壓力增大，而且生活節奏的加快和工作的壓力，也使得年輕人沒有更多時間陪伴自己的孩子，隨之醞釀而生的將是廣大的家庭服務機器人市場。

當代機器人專家現已達成了共識：作為計算機技術及現代IT綜合技術的一個必然延伸，家庭服務機器人技術完全可能遵循“摩爾定律”(“摩爾定律”是以英特爾公司的奠基人戈登·摩爾的名字命名的。摩爾在1965年的一篇文章中認為，未來處理器的能力每18個月就會翻一番。在過去幾十年里，計算機微處理器以及許多新技術的發展速度，均遵循“摩爾定律”的法則)，并以前所未有的速度實現突破。到那時，以技術為保證的家庭服務機器人市場，將成為繼家電、個人電腦之后，第三個以超規模速度走向家庭的產品。

德國和日本等國的科學家及研究機構預計，在未來的幾十年間，家庭生活中將出現的最大變化，就是機器人的普及。家庭服務機器人將在日常家庭生活中扮演越來越重要的角色，承擔越來越多的工作：可以成為家中“保姆”，照顧孩子學習玩樂，協助老人更衣洗澡，提醒病人按時吃藥；將能承擔諸如端茶倒水、取報紙、收拾餐具、倒垃圾、吸塵、擦窗戶等許多家務活；可以進行家電控制、防盜監測、安全檢查、接聽電話等；另外還可以用來從互連網上收集新聞及其它信息等工作等等。

而要使絕大部分家庭服務機器人能夠從事上述工作，就必須給機器人末端賦予一個類似人手的通用夾持器，即像人手一樣靈巧的“手”。

另外，隨著機器人應用領域日益擴大、自動化水平不斷提高，特別是在水下及危險的作業環境(如在核電站清除核廢料)中，同樣迫切希望能給機器人末端賦予一個類似人手的通用夾持器，以便在危險、復雜及非結構化的環境中，使其能夠適應任意形狀的物體以完成各種復雜的細微的操作任務，機器人多手指靈巧手正是為適應這一需要而提出的，它的研究屬國際前沿課題。隨著研究的深化和技術的不斷進步，機器人手爪的用途也越來越廣泛，除了用在家庭服務機器人上，它還可以代替宇航員在惡劣危險的太空環境中進行一些復雜的作業；它可以為人工智能、遙操作以及抓取規劃等方面的科研工作者提供良好的試驗平臺；還可以成為一些地面機器人的手，在核、生、化環境中從事探測、取樣、裝配、修理作業等。

仿人機器人正處于飛速發展的時期，世界各國已研制出各類能在實際中使用的仿人機器人。就像人手對人的作用一樣，仿人機器人手爪是仿人機器人關鍵部件之一。目前研制的各類仿人機器人手爪或者是多指靈巧手，能進行靈巧抓取和操作，但驅動元件多，負載能力差；或者是專用夾持器，負載能力強，抓取穩定性好，但適應不同物體的能力差。

2006年中國科學院合肥物質科學研究院申請的中國經國知局網上檢索發明申請號200610156059.5、公開號CN100999077中公開了一種多用途形狀自適應機器人手爪及工作方法，主要包括框架和與之機械連接的手指機構、驅動分路傳動機構和手指位置調整機構，采用三個力矩電機分別驅動三個手指，采用一個步進電機調節手指的角度，采用欠驅動手指機構，利用自主選擇合適模式的方法工作。該發明在一定程度上拓展了機器人的應用空間，但仍存在一些不足之處：

1.手指的驅動傳動機構采用齒輪機構傳動，尺寸較大，占據了整個手爪機構約1/2的空間；

2.三個手指沿圓形手掌邊緣均勻分布，手爪所能抓取物體的尺寸受到了圓形手掌尺寸的限制，要想抓握大尺寸的物體，就要使手爪的整體尺寸很大；

3.手爪在結構和外形上都沒有模仿人手，因此看起來不夠美觀，也不適合用在家庭服務機器人上，特別是仿人機器人上；

4.整個手爪系統質量較大，約為1.8kg。