[發明專利]一種欠驅動自適應機械手

有效

• 申請號: 201410353099.3
• 申請日: 2014-07-23
• 公開（公告）號: CN104139396A
• 公開（公告）日: 2014-11-12
• 發明（設計）人: 張祖濤;孟冠軍;丁維高;劉富濤;陳曉昊;王巖;黃熙;羅典媛;王培俊
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: B25J15/10
• 分類號: B25J15/10
• 代理公司: 成都宏順專利代理事務所(普通合伙) 51227
• 代理人: 李玉興

技術領域

本發明屬于機器人技術領域，特別涉及欠驅動機械手制造技術。

背景技術

目前在工業生產、太空和海洋探索、國防建設以及人民生活等許多領域機器人技術得到了巨大的發展和越來越廣泛的應用。但是在當今高復雜度的工作環境中，普通的夾持裝置己遠遠不能滿足各種靈巧和精細操作任務的要求。機器手，一般分為專用和通用兩類。專用機械手機構較簡單，控制方便，但是僅對少量特定形狀的物體適用，缺乏通用性，不能滿足多任務、高適應性的要求。通用機械手一般采用大量的串聯關節，進行多關節驅動，多指控制，從而適應不同形狀體積的物體，但這類機械手控制復雜，造價昂貴，承受載荷小。通過欠驅動原理，可以實現在不使用傳感器的情況下，通過少于系統自由度數目的主動力來驅動多自由度的機械手，這種機械手的適應性強。目前已有的機械手多為三指或四指機械手，為了實現多根手指的關聯，一般采用的是多自由度行星輪系關聯手指之間的自由度；在手指的布局上多為空間等角度均勻分布，這種分布使得機械手占用空間較大，且難以夾持較長物件。中國專利申請號2014101905383公開了一種欠驅動靈巧多功能機器人手爪，其手指是固定形態，存在著夾持不同形狀的物體時必須更換手指的問題。本專利提出來一種四指機械手，利用將手指的力輸入桿件直接鉸接相關聯的欠驅動機械手，極大的簡化了欠驅動機械手的結構；在空間布局上采用了對稱平行布局，使得機械手空間占用小，且易于夾持較長物件。

發明內容

本發明的目的是提供一種欠驅動自適應機械手，它能有效地解決能夠對所抓物體的形狀、大小自適應問題，從而克服設備的通用性，不能滿足多任務、高適應性要求的缺點。

本發明實現其目的所采用的技術方案是，一種欠驅動自適應機械手，包括基座和第一傳動機構、第二傳動機構、第三傳動機構，基座由掌板和四個固定支座組成，掌板的形心位置垂直設有支臂，掌板兩端的兩側邊緣處分別設有固定支座，滑塊通過圓柱副與支臂連接；

第一傳動機構的傳動桿一為長直桿，其一端通過鉸鏈與滑塊連接，另一端通過鉸鏈與第二傳動機構的傳動桿二連接；

第二傳動機構的傳動桿二為短直桿，其一端與傳動桿一通過鉸鏈連接，另一端通過鉸鏈與掌板上的固定支座連接；傳動桿三為不等邊直角桿，其短邊一端通過鉸鏈與傳動桿二和第一傳動機構的傳動桿一連接，另一端通過鉸鏈與第三傳動機構的傳動桿四的直角部連接；

第三傳動機構的傳動桿四為不等邊直角桿，其一端通過鉸鏈與第一指段和第二指段連接，直角部通過鉸鏈與第二傳動機構的傳動桿三連接，另一端通過鉸鏈與傳動桿五連接；傳動桿五一端通過鉸鏈與傳動桿四連接，另一端通過鉸鏈與第三指段連接；

第一指段的一端通過鉸鏈與掌板上的固定支座和第二傳動機構的傳動桿二連接，另一端通過鉸鏈與第三傳動機構的傳動桿四和第二指段連接；

第二指段的一端通過鉸鏈與第一指段和第三傳動機構的傳動桿四連接，另一端通過鉸鏈與第三指段的直角部連接；

第三指段為直角桿，其一端通過鉸鏈與第三傳動機構的傳動桿五連接，直角部通過鉸鏈與第二指段連接。

所述第一傳動機構、第二傳動機構、第三傳動機構均為五邊形連桿機構。

所述第一指段、第二指段、第三指段均沿底座的中心線左右對稱分布。

本發明的工作過程和原理是：當機械手需要夾持某一物體時，滑塊前移，通過傳動機構，帶動各個指段向內收攏，在此過程中，根據所夾持物體形狀和大小的不同，物體有可能與第一、第二、第三指段中的任一指段先接觸。當夾持物體與某一指段接觸之后，該指段的運動自由度被限制。隨著指段繼續收攏，其余指段逐個與夾持物體接觸，對物體形成形閉合。隨后繼續前移滑塊，各個指段與所加持物體之間的接觸力增大，形成力閉合。最終，依靠形閉合和力閉合將物體夾持，并保持穩定。

本發明在抓取物體過程中達到形狀封閉和力封閉。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：本發明可以有效地對形狀、體積不同的各種物體進行夾持，解決了目前傳統的夾持裝置缺乏通用性，不能滿足多任務、高適應性要求的問題。該機械手可以有效地對不同形狀、體積的物體進行夾持，適應性強，夾持物體時只需對一個部件進行操控便可自動實現對物體形狀的適應，操作簡單，抓取可靠，本發明由連桿連接組成，機構簡單，質量較輕，制造成本和難度低。同時本發明的手指關聯方式簡單，易于制造和維護，對裝配人員的技術要求低。在空間布局上采用了對稱平行布局，使得機械手空間占用小，且易于夾持較長物件。

附圖說明

圖1是本發明實施例的主視圖

圖2是本發明實施例的三維圖