[發(fā)明專利]柔性件纏繞彈性變位桿簇自適應(yīng)機(jī)器人手裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610152839.6
• 申請日: 2016-03-17
• 公開（公告）號: CN105583850A
• 公開（公告）日: 2016-05-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 付宏;張文增
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號: B25J15/12
• 分類號: B25J15/12
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11250
• 代理人: 張建綱

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于機(jī)器人手技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種柔性件纏繞彈性變位桿簇自適應(yīng)機(jī) 器人手裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計。

背景技術(shù)

機(jī)器人手在機(jī)器人領(lǐng)域中有廣泛的用途，用于將機(jī)器人與目標(biāo)物體臨時的連接和 固定起來，并能夠在適當(dāng)?shù)臅r候進(jìn)行釋放，前者實現(xiàn)了抓取目標(biāo)物體，后者實現(xiàn)了放開目標(biāo) 物體。一般的機(jī)器人手為了降低成本被制作成具有兩個相對運(yùn)動的部分，以便于最簡單的 實現(xiàn)抓取和釋放功能。也有許多模仿人手的結(jié)構(gòu)，設(shè)計為具有更多的手指和手指上具有若 干關(guān)節(jié)，但是那樣會帶來機(jī)械系統(tǒng)、傳感系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和控制算法的復(fù)雜度和高昂的成 本。部分機(jī)器人手具有適應(yīng)性，即在抓取前并未知曉要抓取的目標(biāo)物體是何種形狀與大小， 在抓取中也未對抓取的目標(biāo)物體進(jìn)行傳感檢測，但是卻可以自適應(yīng)地抓取，這種對于目標(biāo) 物體形狀、大小的自動適應(yīng)性能使得機(jī)器人手在實現(xiàn)更為廣泛抓取不同目標(biāo)物體的同時并 不增加傳感與控制需求。

PeterB.Scott在文獻(xiàn)(PeterB.Scott,“The’Omnigripper’:aformofrobot universalgripper”,Robotica,vol.3:pp153-158,1985)中介紹了一種機(jī)械被動式適應(yīng) 目標(biāo)物體形狀的通用夾持器Omnigripper。該夾持器具有兩組桿簇集合，每組桿簇集合有多 個相互平行的長桿，這些由待抓目標(biāo)物體推動而自由上下滑動的長桿達(dá)到了適應(yīng)目標(biāo)物體 形狀的目的，再結(jié)合驅(qū)動器驅(qū)動兩組桿簇靠攏或離開，實現(xiàn)對目標(biāo)物體的抓持。舉例來說， 當(dāng)機(jī)器人的末端靠向放置在某個支持面(如桌面)上的目標(biāo)物體時，目標(biāo)物體擠壓長桿使其 向基座內(nèi)滑動，由于長桿數(shù)量較多，且長桿較細(xì)(直徑較小)，不同的長桿接觸到不同的目標(biāo) 物體表面點，各長桿向手掌內(nèi)的滑動距離不同，這種距離與目標(biāo)物體的局部形狀有關(guān)；之 后，一左一右的兩組桿簇集合再合攏夾持住目標(biāo)物體，利用長桿從側(cè)面夾持住目標(biāo)物體，達(dá) 到抓取目的。

該裝置的不足之處在于：

(1)無法做到多向抓持。該裝置對目標(biāo)物體施加抓取力時，該抓取力只能沿著兩組 桿簇集合合攏的方向，相當(dāng)于二指夾持器，產(chǎn)生的僅僅是一維夾持模式，夾持效果差。

(2)對于特定方向放置的長條狀目標(biāo)物體抓持失效。當(dāng)目標(biāo)物體與該方向平行且 目標(biāo)物體在該方向上長于該裝置，則目標(biāo)物體不會因兩組伸縮桿合攏而受到抓持力，如抓 取一個長條狀的目標(biāo)物體。

(3)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、能耗大。該裝置有2組桿簇集合，需要2個相互運(yùn)動的可運(yùn)動支承件 (或運(yùn)動基座)、一套直線導(dǎo)軌、2個滑塊、驅(qū)動器、傳動機(jī)構(gòu)等，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，且要讓一個具 有許多長桿的笨重桿簇集合運(yùn)動是比較耗能的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了克服已有技術(shù)的不足之處，提供一種柔性件纏繞彈性變位桿 簇自適應(yīng)機(jī)器人手裝置。該裝置用于抓取目標(biāo)物體，對目標(biāo)物體的大小和形狀具有自適應(yīng) 性；達(dá)到對目標(biāo)物體多向抓持的效果：能夠在多個方向?qū)δ繕?biāo)物體提供抓持力，對不同方向 放置的各種形狀(包括長條狀)目標(biāo)物體均可有效抓持；結(jié)構(gòu)簡單，能耗低。

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

本發(fā)明所述的一種柔性件纏繞彈性變位桿簇自適應(yīng)機(jī)器人手裝置，其特征在于： 包括基座、多孔彈性塊、驅(qū)動器、傳動機(jī)構(gòu)、至少一個柔性件、K個滑動推桿和K個簧件；所述 多孔彈性塊安裝在基座中，所述多孔彈性塊具有彈性，所述多孔彈性塊上有K個通孔，任意 兩個通孔的中心線的夾角小于15度；所述驅(qū)動器的輸出軸與傳動機(jī)構(gòu)的輸入端相連，所述 傳動機(jī)構(gòu)的輸出端與柔性件相連；第i個所述滑動推桿滑動鑲嵌在第i個通孔中，第i個所述 滑動推桿的中心線與其在第i個通孔中的滑動方向一致；每個所述滑動推桿的一端伸出在 基座的外側(cè)；第i個所述簧件的兩端分別連接第i個滑動推桿和基座，或者第i個所述簧件的 兩端分別連接第i個滑動推桿和多孔彈性塊；所述柔性件的一端與基座相連，所述柔性件的 另一端與傳動機(jī)構(gòu)的輸出端相連，所述柔性件的中部環(huán)繞經(jīng)過所有滑動推桿的外圍，所述 柔性件與多孔彈性塊或與位于外圍的滑動推桿相接觸；其中，K為大于3的自然數(shù)；i＝1, 2,…,K；i為自然數(shù)。

本發(fā)明所述的柔性件纏繞彈性變位桿簇自適應(yīng)機(jī)器人手裝置，其特征在于：所述 多孔彈性塊由乳膠、硅膠或橡膠中的任意一種或多種制成。