[發(fā)明專利]機(jī)器人抓握器、聯(lián)動裝置及用于機(jī)器人抓握的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201680023198.2
• 申請日: 2016-03-04
• 公開（公告）號: CN107530887B
• 公開（公告）日: 2020-11-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 萊爾·奧德納;列夫·金托夫特;雅羅斯拉夫·滕澤爾
• 申請（專利權(quán)）人: 哈佛大學(xué)董事會
• 主分類號: B25J15/08
• 分類號: B25J15/08
• 代理公司: 北京安信方達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11262
• 代理人: 楊明釗;陸建萍

一種順應(yīng)性自適應(yīng)機(jī)器人抓握器，包括多桿指形部聯(lián)動裝置，該聯(lián)動裝置包括指尖連桿、至少一個基座連桿、以及經(jīng)由第一組接頭與該基座連桿結(jié)合并經(jīng)由第二組接頭與指尖連桿結(jié)合的前連桿和后連桿。該基座連桿包括安裝結(jié)構(gòu)，從而允許該基座連桿安裝在用于旋轉(zhuǎn)致動的安裝塊上。這些接頭之間的線性連接形成了基本上是平行四邊形形式的形狀，從而在基本上不改變該指尖連桿的取向的情況下在該前連桿和后連桿圍繞該基座連桿進(jìn)行樞轉(zhuǎn)時使跨過該前連桿和后連桿的該線性連接保持基本上彼此平行，直到或除非該多桿指形部聯(lián)動裝置接觸外部物體。

相關(guān)申請的交叉引用

本申請要求于2015年3月5日提交的美國臨時專利申請?zhí)?2/128,775的優(yōu)先權(quán)和權(quán)益，該臨時專利申請由此通過引用以其全文結(jié)合于此。

政府支持

本發(fā)明是在由國家科學(xué)基金會(National Science Foundation)授予的批準(zhǔn)號為IIP-1445364的政府支持下完成的。美國政府在本發(fā)明中享有某些權(quán)利。

背景技術(shù)

機(jī)械抓握在許多應(yīng)用中是有利的，包括機(jī)器人學(xué)和修復(fù)學(xué)。在工業(yè)和物流機(jī)器人學(xué)方面，抓握器作為制造和包裝過程的一部分來獲取和移動物體，諸如裝載和卸載機(jī)器以及將零件放入托盤和船運(yùn)集裝箱中。在典型的當(dāng)前實(shí)踐中，針對被處理的每個特定零件設(shè)計(jì)抓持器指形部，并且用于執(zhí)行抓握和放置過程的編程專用于特定任務(wù)。這種定制化提高了可靠性，并減少了損壞物體的可能性。為每個任務(wù)和項(xiàng)目創(chuàng)建專門的硬件和軟件需要熟練工人，從而增加了成本并降低了靈活性。

在家用和輔助機(jī)器人功能所在的非結(jié)構(gòu)化環(huán)境中，可能需要可靠地和安全地抓握和放置各種各樣的物品。當(dāng)前的抓持器的能力受到限制，雙指平口抓持器是最常用的(例如，PR2抓持器)。這些裝置不能處理寬泛范圍的物體尺寸和形狀，并且確保可靠性通常需要在非結(jié)構(gòu)化設(shè)置中昂貴且難以實(shí)現(xiàn)的大范圍的感測和控制。

更精細(xì)的多指機(jī)器人手(例如，馬薩諸塞州牛頓市的Barrett Technology公司的BarrettHand)具有機(jī)械靈活性來抓握范圍更廣泛的物體，但它們趨于昂貴。為了利用這些裝置的適應(yīng)多種多樣的項(xiàng)目和設(shè)置的潛力，使用感測來檢測物體特性，然后利用控制器用于必須編程的許多自由度。已經(jīng)證明這種方法具有挑戰(zhàn)性。

類似地，就可以被容納的物體的范圍而言，使用被動機(jī)構(gòu)和/或順應(yīng)性來適應(yīng)物體幾何形狀的當(dāng)前的欠致動手是受限制的。現(xiàn)有的欠致動手還趨于制造昂貴，并且許多方法對于在非結(jié)構(gòu)化環(huán)境中可能發(fā)生的沖突或者在工業(yè)應(yīng)用中的編程和系統(tǒng)調(diào)試期間是不穩(wěn)固的。

發(fā)明內(nèi)容

本文中描述了一種順應(yīng)性自適應(yīng)機(jī)器人抓握器(術(shù)語“抓握器”和“抓持器”在本文中可互換地用于指代相同的或相似的裝置)以及使用和制作該抓握器的方法，其中設(shè)備和方法的各種實(shí)施例可以包括以下描述的部分或全部元件、特征和步驟。

一種順應(yīng)性自適應(yīng)機(jī)器人抓握器包括多桿指形部聯(lián)動裝置，該聯(lián)動裝置包括：指尖連桿；至少一個基座連桿，該基座連桿位于該聯(lián)動裝置的與該指尖連桿的相反端處，其中，該基座連桿包括安裝結(jié)構(gòu)；以及前連桿和后連桿，該前連桿和后連桿在各自的第一組接頭處與該指尖連桿結(jié)合、并且在各自的第二組接頭處與該基座連桿結(jié)合，其中，這些接頭之間的線性連接形成了基本上是平行四邊形形式的形狀，允許在該前連桿和后連桿圍繞該基座連桿進(jìn)行樞轉(zhuǎn)時跨過該前連桿和后連桿的這些線性連接保持基本上彼此平行，而基本上不改變該指尖連桿的取向，直到或除非該指形部聯(lián)動裝置與外部物體接觸。此外，致動器與該基座連桿聯(lián)接以使該多桿指形部聯(lián)動裝置圍繞該基座連桿旋轉(zhuǎn)。