[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

技術領域

????本發明具體公開了一種雙指雙驅動平移夾持型柔性抓手及控制方法。

背景技術

機器人的功能主要是由手爪抓取物體，并對它進行操作來體現的。因此，對手爪的研究在整個機器人技術中占有極其重要的地位，一般安裝在機器人的前端執行各種作業，其定義為：“機器人具有的可以直接作用于作業對象的部分”。目前基于電機驅動的抓手實現雙指抓取往往只需要一個電機控制，實現雙指對稱抓取。雙指平移夾持型手爪是目前使用廣泛的一種。它即可用手指的內側面夾持物體的外部，也可將手指伸入到物體的孔內后，通過平移張開雙指，用外側面卡住物體。當手爪夾緊或松開工件時，雙指只作平移運動。它的夾持中心不受工件直徑變化的影響。在使用一個電機的情況下，機構實現上通常采用三種方式實現雙指平移抓取，一、靠連桿和導槽保持雙手指作平移運動。二、是由帶輪齒條推動雙指平移。三、是經雙向螺桿驅動手指平移。

對于機器人精密抓持、夾持或裝配、水果采摘等任務，僅靠雙指位置控制已不能勝任，因為在這類對接觸力大小有要求的場合，微小的位置偏差都可能導致巨大的接觸力，極易對機器人和帶抓目標物體造成損害。機器人抓取過程發生損傷的主要原因是：機器人抓手抓取或夾持力過大，壓傷物體外表；抓取不穩定，響應速度慢，物體滑落。主動的抓持力控制技術可通過優化機械手爪和工件的接觸力幫助機器人減小抓取損傷。

工業機器人用的柔性抓手靈活性差、缺少力感知能力，特別是柔性抓取策略的研究，物體的運動和受力不能通過對每個手指進行主動控制來實現。本發明給出一種雙指雙驅動柔性抓手設計及其控制方法，所謂的柔性主要是指在雙指手爪內嵌雙力傳感器，即采用雙指主動力控制，即在位置控制中，通過力傳感器引入力信號，通過數據處理，采用適當的控制策略產生控制指令驅動雙指運動。該方法采用雙指協調柔順控制算法，可抓取精密器件、西紅柿、雞蛋等小型物體，實現快速無損抓取。

隨著經濟的快速增長，我國每年新增的工業機器人臺數以及總量都在快速增長，服務機器人、特種機器人等也有廣泛的需求，該抓手雙指采用并行雙電機獨立控制，配合雙力覺傳感器，其靈活性明顯提高，故障率明顯減小，適合復雜、狹窄、惡劣環境下的抓持、夾持或裝配操作，可以進一步減小易碎變形物體抓持損傷，提高機器人末端執行器抓取的柔順性、靈活性和智能性。可以直接應用于：工業機器人配套用智能手爪、食品工業配套用末端執行器、農業機器人柔性采摘末端執行器、醫學生物組織建模與拾放控制等領域。

發明內容

為了解決現有技術存在的問題，本發明提供了一種雙指雙驅動平移夾持型柔性抓手及控制方法。

本發明采用的技術方案如下：

一種雙指雙驅動平移夾持型柔性抓手，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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。