[發明專利]雙指雙驅動平移夾持型柔性抓手及控制方法

有效

• 申請號: 201310309792.6
• 申請日: 2013-07-22
• 公開（公告）號: CN103386690A
• 公開（公告）日: 2013-11-13
• 發明（設計）人: 王學林;孫潔;劉成業;趙永國;范新建;王其林
• 申請（專利權）人: 山東省科學院自動化研究所
• 主分類號: B25J15/08
• 分類號: B25J15/08;B25J13/08
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 鄭華清

1.一種雙指雙驅動平移夾持型柔性抓手，其特征在于：包括左指和右指，所述的左指和右指設于主機架的下方，所述的左指和右指能沿著主機架上的導軌來回滑動，且所述的左指和右指分別各自通過一套驅動系統驅動。

2.如權利要求1所述的柔性抓手，其特征在于：所述的左指的驅動系統包括一個左指電機，左指電機驅動帶輪I，帶輪I?通過同步齒形帶驅動帶輪II,帶輪II?的輸出軸上連接一個絲杠I，所述的絲杠I上的滑塊與左指連接；

所述的右指的驅動系統包括一個右指電機，右指電機驅動帶輪III，帶輪III通過同步齒形帶驅動帶輪Ⅳ,帶輪Ⅳ的輸出軸上連接一個絲杠II，所述的絲杠II上的滑塊與右指連接。

3.如權利要求2所述的柔性抓手，其特征在于：所述的主機架為左右對稱的“U”型架，所述的“U”型架采用整塊金屬或鑄造而成，采用線切割、銷切機加工而成，在“U”型架的左邊側板和右邊側板上對稱的設有三個孔，在“U”型架的底板設有兩個平行的導軌，所述的左指和右指卡在導軌上，且與絲杠上的滑塊相連。

4.如權利要求3所述的柔性抓手，其特征在于：所述的左指電機位于主機架的內側，左指電機的輸出軸從內側通過左邊側板的孔II伸出，然后輸出軸連接帶輪I，帶輪I?通過同步齒形帶驅動帶輪II，所述的帶輪II?的輸出軸穿過孔I與一個絲杠連接。

5.如權利要求3所述的柔性抓手，其特征在于：所述的右指電機位于主機架的內側，右指電機的輸出軸從內側通過右邊側板的孔I伸出，然后輸出軸連接帶輪III，帶輪III?通過同步齒形帶驅動帶輪Ⅳ，所述的帶輪II?的輸出軸穿過孔II與一個絲杠連接。

6.如權利要求1所述的柔性抓手，其特征在于：在所述的主機架的頂部設有覆蓋板，在覆蓋板的頂部設有機器人配套用法蘭。

7.如權利要求3所述的柔性抓手，其特征在于：在所述的左指和右指上各自連接一個力傳感器，分別是左指力傳感器、右指力傳感器；在所述的左邊側板的孔III安裝有右指觸覺開關；在右邊側板的孔III設有一個左指觸覺開關。

8.如權利要求7所述的柔性抓手，其特征在于：所述的左指觸覺開關，右指觸覺開關分別與嵌入式控制器的輸入端相連，嵌入式控制器的輸出端控制右指驅動器和左指驅動器，所述的右指驅動器和左指驅動器分別控制左指電機和右指電機，所述的左指電機和右指電機的輸出端分別連接左指編碼器和右指編碼器，所述的左指編碼器和右指編碼器連接到嵌入式控制器，所述的嵌入式控制器與遠程網絡計算機通訊。

9.一種雙指雙驅動平移夾持型柔性抓手的控制方法，其特征在于，如下：

（1）：雙指回零；即設定雙指回零后分別張開的最大位置量，當右指碰到左邊側板處安裝配置的右指觸覺開關后，所設定的位置即被控制器記憶；當左指碰到右邊側板處安裝配置的左指觸覺開關后，所設定的位置即被控制器記憶；雙指回零操作在控制系統不斷電的情況下只需進行一次，柔性抓手雙指以后每次開合的距離即為此位置量，雙指最大張開距離為雙指回零操作中設置的雙指位置量之和，雙指最小閉合距離為零；

（2）：雙指張開；雙指所能張開的距離即在回零操作中分別設置的位置量，而雙指分別張開的電機速度能分別設置，即雙指能以不同的速度張開；

（3）：雙指抓取；在未抓取到物體時，雙指的抓取速度分別設置，即雙指能以不同的速度實現抓取，在雙指內嵌的雙力覺傳感器顯示的力讀數同時超過事先設定的力閾值后，雙指抓取自動切換到力控制過程，這時雙指抓取速度由雙力控制器實現雙指智能變速控制，雙指抓取速度的變化與雙指設定力和力傳感器讀數有關，是線性或非線性關系。

10.如權利要求9所述的控制方法，其特征在于，所述的雙指抓取的具體方法是：雙指必須指定相同的設定力，兩個設定力須為整數類型；雙指必須指定相同的力閾值，力閾值為浮點類型；設定力與實際雙力傳感器的采集力信號相減所形成的兩個力偏差分別作為兩個協調力控制器的輸入，實現對雙力偏差進行各種控制算法運算，將兩個力控制器的輸出用于控制兩個電機的速度，當設定力與兩個力傳感器讀數相同時，控制雙指的電機速度為零；當兩個力傳感器讀數大于設定力時，兩指將自動放松對抓握物體，放松的速度快慢自動由雙指協調力控制器決定，當兩個力傳感器讀數小于設定力時，兩指將自動夾緊對物體抓握，夾緊的速度快慢自動由雙指協調力控制器決定，從而形成雙力覺反饋控制器的動態協調抓取，雙指快速低超調地跟蹤雙指設定力；如果在動態抓取過程中，單獨控制其中一個手指作為主手指，主動控制其位置移動，另一手指實現雙指夾持物體的協調運動，從而實現雙指位置、力的精確控制；在存在設定力的情況下，如果未抓取到任何物體，雙指將會一直進行閉合運動，直到雙指碰到兩個觸覺開關，這時雙指之間的距離為零。