[發明專利]多軸輪系平行開合自適應包絡機器人手指裝置

在審

• 申請號: 201610153133.1
• 申請日: 2016-03-17
• 公開（公告）號: CN105598992A
• 公開（公告）日: 2016-05-25
• 發明（設計）人: 張文增;梁達堯
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: B25J15/08
• 分類號: B25J15/08;B25J17/02
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 張建綱

技術領域

本發明屬于機器人手技術領域，特別涉及一種多軸輪系平行開合自適應包絡機器 人手指裝置的結構設計。

背景技術

自適應欠驅動機器人手采用少量電機驅動多個自由度關節，由于電機數量少，藏 入手掌的電機可以選擇更大的功率和體積，出力大，同時純機械式的反饋系統無需對環境 敏感也可以實現穩定抓取，自動適應不同形狀尺寸的物體，沒有實時電子傳感和閉環反饋 控制的需求，控制簡單方便，降低了制造成本。但傳統的欠驅動機器人手多采用連桿機構， 由于機構的限制，指段靠向物體的過程中具有極限位置，從而產生運動死區，自適應性受到 大大削弱。

在抓取物體時主要有兩種抓取方法，一種是捏持，一種是握持。捏持是用末端手指 的指尖部分去夾取物體，采用兩個點或兩個軟指面去接觸物體，主要針對小尺寸物體或具 有對立面的較大物體；握持是用手指的多個指段包絡環繞物體來實現多個點的接觸，達到 更穩定的形狀包絡抓取。工業夾持器一般采用捏持方式，難以具有穩定握持功能，不能適應 多種形狀物體的穩定包絡抓取；自適應欠驅動手指可以采用自適應包絡物體的方式握持， 但是無法實施捏持抓取；耦合的多關節手可以實現多關節同時轉動，能夠實現捏持，不能實 現針對多種形狀物體的穩定的多點包絡握持。上述三種手均有很大的提升空間。現實中很 需要一種既具有捏持功能，又能夠實現穩定自適應包絡抓持的機器人手。

已有的一種雙關節同向傳動復合欠驅動機器人手指裝置，如中國專利 CN102161204B，可以實現先耦合轉動多個關節，然后再自適應抓取的功能，其不足之處在 于，該裝置有運動死區，抓取范圍小；抓取物體時要求物體最初必須靠近基座和近指段，降 低了抓取效率；無法實施平行捏持。

已有的一種具有雙自由度欠驅動手指的五連桿夾持裝置，如美國專利 US8973958B2，包括五個連桿、彈簧、機械約束。該裝置在工作時，開始階段保持末端指段的 姿態進行近關節彎曲動作，之后根據物體的位置可以實現平行捏持或自適應包絡握持的功 能。其不足之處在于，該裝置采用連桿機構，具有運動死區，抓取范圍小，機構體積大，外觀 不擬人，缺乏柔順性，制造成本高。

發明內容

本發明的目的是為了克服已有技術的不足之處，提供一種多軸輪系平行開合自適 應包絡機器人手指裝置。該裝置具有多種抓取模式，既能平動第二指段捏持物體，也能先后 合上第一指段和第二指段包絡物體；抓取范圍大，無運動死區，體積小，外觀擬人；同時采用 欠驅動的方式，利用一個驅動器驅動兩個關節，無需復雜的傳感和控制系統。

本發明的技術方案如下：