[實用新型]一種具有感覺的欠驅動末端執(zhí)行器

有效

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• 申請日: 2011-07-11
• 公開（公告）號: CN202200300U
• 公開（公告）日: 2012-04-25
• 發(fā)明（設計）人: 武傳宇;胡挺;潘孝業(yè)
• 申請（專利權）人: 浙江理工大學
• 主分類號: B25J15/00
• 分類號: B25J15/00;B25J19/00;A01D46/30
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林懷禹

技術領域

本實用新型涉及一種末端執(zhí)行器，具體地說是涉及一種具有感覺的欠驅動末端執(zhí)行器。

背景技術

末端執(zhí)行器是果蔬采摘機器人的重要組成部分，與工業(yè)機器人的末端執(zhí)行器相比，由于其作業(yè)對象和環(huán)境的柔嫩性、不規(guī)則性和復雜多變性特征，采摘機器人的末端執(zhí)行器具有明顯的特殊性和更高的智能化要求。一般果蔬果實的表皮和果實本身通常都比較脆弱和柔軟，這對采摘果實的抓取力度控制提出了比較高的要求。

末端執(zhí)行器對農業(yè)發(fā)展起了巨大貢獻，但是還存在著一些缺陷：（1）抓取過程中果蔬外表發(fā)生損傷。果實柔弱易破的特性導致用剛體抓取很容易損傷果實。盡管所有研制出的末端執(zhí)行器的夾持手指都選用剛體或者是接觸果實一側粘有海綿、橡膠的剛體,而且基本都是專一用于某一水果品種,但是粘有海綿、橡膠的剛體的變形適應能力很有限。（2）通用性不強。末端執(zhí)行器的基本結構取決于具體工作對象特性及工作方式。在農作物生產體系中，果蔬形體差異很大，即使是同一品種，其個體大小和形狀也不完全相同。因此，采摘機器人只能對一種果實進行收獲，并且果實應該大小、形狀相差不大，致使采摘機器人效率難以提高的主要原因,也是制約采摘機器人未來發(fā)展與應用推廣的瓶頸。

發(fā)明內容

為了克服現(xiàn)有技術的不足之外，本新型的目的是提供一種具有感覺的欠驅動機械手，具有負載能力強、驅動元件少、控制較簡單、采摘效率和抓取力自適應的裝置。

為達到上述目的，本實用新型采用的技術方案是：

本實用新型包括手二只結構相同手指、底座和掌部分；每個手指部分的第一指節(jié)與第二指節(jié)的一端通過第一關節(jié)鉸接，第二指節(jié)的另一端與手掌上連接板通過第二關節(jié)鉸接；底座部分的電機安裝在手掌下連接板，電機軸與移動板同軸螺紋傳動連接，兩根移動推桿的一端分別固定在移動板的兩端；兩根移動推桿的另一端與各自耦合連桿的一端鉸接；手掌部分的手掌上連接板和手掌下連接板兩側分別用連接圓桿連接；每個手指的三角形驅動桿的中間孔與底座之間連接是通過各自耦合連桿的另一端鉸接；底座的電機與手掌的下連接板通過螺栓固定；每個手指與手掌是通過手指的第二關節(jié)與手掌上連接板鉸接；其特征在于：第一關節(jié)和第二關節(jié)之間集成欠驅動機構，電機通過差分機構驅動兩個手指的開合，第一指節(jié)與第二指節(jié)內側設置接觸覺傳感器、滑動覺傳感器。

所述每個手指的二個指節(jié)之間集成欠驅動機構，它均由精確捏取機構和包絡抓取機構組成。

精確捏取機構，由第一指節(jié)回轉桿、一二指節(jié)回轉耦合桿、第二指節(jié)回轉桿和第二指節(jié)構成平行四邊形連桿機構，設置在兩指節(jié)之間；第二指節(jié)的第一關節(jié)與第一指節(jié)回轉桿的一端鉸接，第一指節(jié)回轉桿的另一端與一二指節(jié)回轉耦合桿的一端鉸接，一二指節(jié)回轉耦合桿的另一端與第二指節(jié)回轉桿的一端鉸接，第二指節(jié)回轉桿的另一端與第二指節(jié)的第二關節(jié)鉸接。

包絡抓取機構，由第一指節(jié)回轉桿、一二指節(jié)耦合驅動桿、三角形驅動桿和第二指節(jié)構成四連桿機構，設置在兩指節(jié)之間，第二指節(jié)的第一關節(jié)與第一指節(jié)回轉桿的一端鉸接，第一指節(jié)回轉桿的另一端與一二指節(jié)耦合驅動桿的一端鉸接，一二指節(jié)耦合驅動桿的另一端與三角形驅動桿的外側孔鉸接，驅動桿的內側孔與第二指節(jié)的第二關節(jié)鉸接。

所述電機安裝在手掌下連接板，電機輸出軸直接驅動安裝在移動板上，所述兩個耦合連桿與固定在移動板上兩個移動推桿形成移動副，實現(xiàn)一個電機驅動二個手指的開合的差分機構。

所述的滑觸覺反饋電路包括電荷轉換電路、低通濾波電路、工頻陷波電路、增益調節(jié)電路、A/D采樣電路；PVDF壓電傳感器的信號經電荷轉換電路、低通濾波電路、工頻陷波電路、增益調節(jié)電路和A/D采樣電路后與控制器輸入端連接。

所述的PVDF壓電傳感器，包括由PVDF薄膜和貼在PVDF薄膜兩側的銅片組成的PVDF壓電傳感器，引出正負電極，PVDF壓電傳感器兩面分別粘有絕緣橡膠表皮保護層，具有平面的絕緣橡膠表皮保護層貼在各指節(jié)表面，具有鋸齒形的絕緣橡膠表皮保護層朝向抓取物。

本實用新型具有的有益效果是：

本實用新型結構簡單、通用性強、驅動器數(shù)目少、成本低、控制簡單、可靠性高、體積小而且可實現(xiàn)對物體形狀的自適應抓取等特點。

附圖說明

圖1是本實用新型的結構示意圖；

圖2是本實用新型的底座部分結構示意圖；

圖3是本實用新型的欠驅動手指原理示意圖；

圖4是本實用新型的滑觸覺反饋原理示意圖；

圖5是本實用新型的傳感器結構示意圖；

圖6是本實用新型的傳感器處理原理示意圖；