[發明專利]一種可自適應抓取的連桿欠驅動仿生手指

在審

• 申請號: 201711019529.8
• 申請日: 2017-10-27
• 公開（公告）號: CN107838934A
• 公開（公告）日: 2018-03-27
• 發明（設計）人: 余張國;馬曉帥;孫寧
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: B25J15/00
• 分類號: B25J15/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種仿生手指，特別是可自適應抓取的連桿欠驅動仿生手指，屬于智能機器人技術領域。

背景技術

科學家對智能機器人的研究中，把仿人機器人作為機器人研究領域的最高境界，也一直把實現類人的行為作為夢寐以求的目標。人類通過手的操作實現多種功能，相似地，仿人機器人的靈巧手成為機器人實現多功能性的重要部分，其設計是仿人機器人的關鍵技術之一。

近年來，人類對靈巧手的研究取得了豐碩的成果。目前，靈巧手多具有3～5個手指，每個手指具有2～4個自由度，絕大多數關節為電機、空氣肌肉、液壓等驅動的主動關節。靈巧手能夠實現人手的抓持動作和操作動作。國內外已經研制成功許多具有實用價值的仿生手，例如國外研制出來的Hitachi手、Utah/MIT手、Stanford/JPL手、Shadow公司研制的Shadow靈巧手、DLR手、Okada仿生手、UB手和Robonaut手，國內哈爾濱工業大學聯合德國宇航局研發的HIT I和HIT II仿生靈巧收和北京航天航空大學研發的BH系列靈巧手比較成熟。靈巧手的主要優點是可以靈活主動的抓取物體，并且具有很好的抓取穩定性，其不足是不能實現抓取物體時對物體的形狀和尺寸自動適應(自適應抓取)，造成對傳感及控制系統要求高，系統復雜、成本高、可靠性低。設計連桿欠驅動仿生手指在自由度不減少的前提下，更好的減少了驅動器數量，并且在抓取不同的物體有更強的自適應性，同時降低了控制系統要求、系統復雜度和成本，提高了可靠性。

中國專利CN200710099371連桿欠驅動機械手，該裝置含有第一指段、第二指段和設置在兩者之間的欠驅動關節。欠驅動關節包括關節軸、主動滑塊、連桿機構、扭簧關節軸安裝在第一指段上，第二指段套設在關節軸上；連桿機構包括主動桿、從動桿，主動桿一段與第一指段鉸接，另一端與從動一端鉸接，從動桿的另一端與第二指段鉸接，該鉸接點軸線相對與關節軸軸線平行；主動滑塊鑲在第一指端中，且與主動桿相接處；扭簧套設在關節軸上，一端與第一指段固連，另一端與第二指段估接。

中國專利CN201210084863差動輪系耦合自適應欠驅動手指裝置，此裝置包括三個指節，從第三指節到第一指節之間有兩個差動齒輪系傳動，第三直接由電機驅動。

該裝置的不足之處為：該裝置零件多尤其是小型零件并且采用差動齒輪系導致加工困難，成本高，裝配困難。同時差動齒輪系需要良好地潤滑和密封使用成本高。

發明內容

針對現有技術中存在的上述不足，本發明的目的在于提供一種結構簡單、抓取平穩、精度高的仿生手指。

本發明的技術方案是如下。

一種可自適應抓取的連桿欠驅動仿生手指，包括第一指節、第二指節、小連桿、曲柄連桿，其特征在于，還包括

一觸發致動部件，所述觸發致動部件包括第一平面、第一致動部和第二致動部；所述第一平面與被抓取物體接觸；

所述第一致動部通過一彈性機構與所述第二指節連接，從而使所述觸發致動部件能夠相對所述第二指節做往復運動；

所述第二致動部與所述曲柄連桿可操作地連接，從而使所述曲柄連桿機構在所述觸發致動部件的驅動下相對所述第二指節做樞轉運動。

進一步地，所述第一致動部包括一與所述第二指節基本平行的第二平面，所述彈性機構的一端與所述第二平面固定連接，另一端與所述第二指節固定連接。

進一步地，所述彈性機構包括至少一個壓簧，所述壓簧的一端與第二平面粘連，另一端與第二指節粘連。

進一步地，所述第一致動部還包括第一滑動連接件，所述第二指節包括一與所述第二平面基本垂直的第一滑軌，所述第一滑動連接件適于在所述第一滑軌中滑動。

進一步地，所述曲柄連桿包括通過一連接端固定連接的第一桿和第二桿，所述曲柄連桿通過所述連接端與所述第二指節可樞轉地連接；所述第一指節的一端與第二指節可樞轉地連接，所述第一指節的另一端與所述小連桿的一端可樞轉地連接，所述小連桿的另一端與所述曲柄連桿的第一桿可樞轉地連接。

進一步地，所述第二致動部包括第二滑動連接件；所述第二桿具有一與所述觸發致動部交叉的第二滑軌；所述第二滑動連接件適于在所述第二滑軌中滑動。

進一步地，所述第二滑動連接件為圓柱形。

進一步地，所述連桿欠驅動仿生手指的連桿機構的各部分尺寸比例如下：

AB:h＝1～2；BC:h＝1～2；AD:h＝1.5～3.5；CD:h＝1.5～3.5；

∠CDF＝90°～180°；