[發(fā)明專利]伸縮軟管流體欠驅(qū)動多關(guān)節(jié)機(jī)器人手指裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710365006.2
• 申請日: 2017-05-22
• 公開（公告）號: CN107081744B
• 公開（公告）日: 2023-07-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 韋遠(yuǎn)根;馬藝妮;黨麗楠;齊景辰;張文增;李特
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué);深圳市佳順智能機(jī)器人股份有限公司
• 主分類號: B25J9/06
• 分類號: B25J9/06;B25J9/16;B25J15/00
• 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

伸縮軟管流體欠驅(qū)動多關(guān)節(jié)機(jī)器人手指裝置，屬于機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，包括基座、驅(qū)動器、傳動機(jī)構(gòu)、多個(gè)骨節(jié)、多個(gè)關(guān)節(jié)軸、多個(gè)簧件、多個(gè)導(dǎo)管、多個(gè)軟管和流體等。該裝置實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人手指自適應(yīng)抓取的功能，可以實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)抓取模式。在自適應(yīng)抓取模式中，該裝置既能適應(yīng)圓形物體的抓取，也能適應(yīng)凹凸異形物體的抓取，采用欠驅(qū)動的方式，僅用一個(gè)驅(qū)動器驅(qū)動多個(gè)關(guān)節(jié)，無需復(fù)雜的傳感和控制系統(tǒng)，關(guān)節(jié)數(shù)量多，適應(yīng)能力強(qiáng)，抓取穩(wěn)定，抓取范圍大，多關(guān)節(jié)聯(lián)動抓取，抓取效率高；該裝置結(jié)構(gòu)緊湊、體積小，制造和維護(hù)成本低，適用于機(jī)器人手。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于機(jī)器人手技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種伸縮軟管流體欠驅(qū)動多關(guān)節(jié)機(jī)器人手指裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

背景技術(shù)

欠驅(qū)動機(jī)器人手是指電機(jī)數(shù)量少于關(guān)節(jié)數(shù)量的機(jī)器人手，它具有自適應(yīng)抓取功能，能夠適應(yīng)多種物體的抓取，在不同的場合下使用達(dá)到減少復(fù)雜傳感與實(shí)時(shí)控制的需求，提高抓取的穩(wěn)定性和精確性，同時(shí)裝置簡便、成本低廉，質(zhì)量小、體積小，可以被廣泛應(yīng)用在工業(yè)、農(nóng)業(yè)與服務(wù)業(yè)機(jī)器人中或者作為假手給殘疾人使用。

已有的一種具有雙自由度欠驅(qū)動手指的五連桿夾持裝置，如美國專利US8973958B2，包括五個(gè)連桿、第一簧件和機(jī)械約束等。該裝置實(shí)現(xiàn)了平夾自適應(yīng)抓取模式。在工作時(shí)，開始階段保持末端指段的姿態(tài)進(jìn)行近關(guān)節(jié)彎曲動作，之后根據(jù)物體的位置可以實(shí)現(xiàn)平行捏持或自適應(yīng)包絡(luò)握持的功能。其不足之處在于，該裝置采用非常復(fù)雜的多連桿機(jī)構(gòu)，運(yùn)動存在較大的死區(qū)，抓取范圍較小，機(jī)構(gòu)體積大，缺乏柔順性，制造成本過高。

已有的一種氣動的軟體抓持裝置，如中國專利CN104959992A，包括氣動軟體機(jī)械手、導(dǎo)氣支撐組件、導(dǎo)氣基座、蓋板和氣體分流器。該裝置實(shí)現(xiàn)了對復(fù)雜形狀物體的抓取。其不足之處在于，該裝置受到柔性材料的限制，抓持力小，難以對較重物體進(jìn)行穩(wěn)定抓持；抓持抗干擾能力弱，氣動響應(yīng)慢，抓持過程存在較大延時(shí)，抓持過程噪音大，同時(shí)空氣壓縮機(jī)體積較大、較重，不適合用于移動型的服務(wù)機(jī)器人上。

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，提供一種伸縮軟管流體欠驅(qū)動多關(guān)節(jié)機(jī)器人手指裝置。該裝置實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人手指自適應(yīng)抓取的功能，可以實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)抓取模式。在自適應(yīng)抓取模式中，該裝置既能適應(yīng)圓形物體的抓取，也能適應(yīng)凹凸異形物體的抓取，采用欠驅(qū)動的方式，僅用一個(gè)驅(qū)動器驅(qū)動多個(gè)關(guān)節(jié)，無需復(fù)雜的傳感和控制系統(tǒng)，關(guān)節(jié)數(shù)量多，適應(yīng)能力強(qiáng)，抓取穩(wěn)定，抓取范圍大，多關(guān)節(jié)聯(lián)動抓取，抓取效率高；該裝置結(jié)構(gòu)緊湊、體積小，制造和維護(hù)成本低。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明設(shè)計(jì)的一種伸縮軟管流體欠驅(qū)動多關(guān)節(jié)機(jī)器人手指裝置，其特征在于：包括基座、m個(gè)關(guān)節(jié)軸、m-1個(gè)中間骨節(jié)、m個(gè)簧件、m個(gè)軟管、m個(gè)導(dǎo)管、末端骨節(jié)、流體、驅(qū)動器和傳動機(jī)構(gòu)；第1個(gè)關(guān)節(jié)軸套設(shè)在基座中，第1個(gè)中間骨節(jié)套接在第1個(gè)關(guān)節(jié)軸上，第1個(gè)簧件的兩端分別連接基座、第1個(gè)中間骨節(jié)，第1個(gè)導(dǎo)管與基座固接，第2個(gè)關(guān)節(jié)軸套設(shè)在第1個(gè)中間骨節(jié)中，第2個(gè)中間骨節(jié)套接在第2個(gè)關(guān)節(jié)軸上，第2個(gè)簧件的兩端分別連接第1個(gè)中間骨節(jié)、第2個(gè)中間骨節(jié),第2個(gè)導(dǎo)管與第1個(gè)中間骨節(jié)固接，第1個(gè)軟管的兩端分別連接第1個(gè)導(dǎo)管、第2個(gè)導(dǎo)管……第i個(gè)關(guān)節(jié)軸套設(shè)在第i-1個(gè)中間骨節(jié)中，第i個(gè)中間骨節(jié)套接在第i個(gè)關(guān)節(jié)軸上，第i個(gè)簧件的兩端分別連接第i-1個(gè)中間骨節(jié)、第i個(gè)中間骨節(jié)，第i個(gè)導(dǎo)管與第i-1個(gè)中間骨節(jié)固接，第i個(gè)軟管的兩端分別連接第i個(gè)導(dǎo)管、第i+1個(gè)導(dǎo)管……第m個(gè)關(guān)節(jié)軸套設(shè)在第m-1個(gè)中間骨節(jié)中，所述末端骨節(jié)套接在第m個(gè)關(guān)節(jié)軸上，第m個(gè)簧件的兩端分別連接第m個(gè)中間骨節(jié)、末端骨節(jié)，第m個(gè)導(dǎo)管與第m-1個(gè)中間骨節(jié)固接，第m個(gè)軟管的兩端分別連接第m個(gè)導(dǎo)管、末端骨節(jié)；所有關(guān)節(jié)軸相互平行；所述驅(qū)動器的輸出端與傳動機(jī)構(gòu)的輸入端相連，所述傳動機(jī)構(gòu)的輸出端與流體相連，所述流體密封在所有的軟管和導(dǎo)管的內(nèi)腔中；所述軟管采用彈性材料且可沿著通道方向軸向伸縮；m為大于1的自然數(shù)，i為1、2……m。

本發(fā)明所述的伸縮軟管流體欠驅(qū)動多關(guān)節(jié)機(jī)器人手指裝置，其特征在于：所述導(dǎo)管的軸線與關(guān)節(jié)軸垂直，所述軟管的軸線與關(guān)節(jié)軸垂直。