[發明專利]一種基于力敏的柔性機械手爪及使用方法

在審

• 申請號: 201711308897.4
• 申請日: 2017-12-11
• 公開（公告）號: CN108068134A
• 公開（公告）日: 2018-05-25
• 發明（設計）人: 陳盛;張建喜;高翔;徐國政;戴建邦;徐梁宬
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: B25J15/02
• 分類號: B25J15/02;B25J15/10
• 代理公司: 江蘇愛信律師事務所 32241
• 代理人: 唐小紅

本發明提出了一種基于力敏的柔性欠驅動機械手爪及使用方法，屬于機械結構技術領域。包括接口模塊、舵機驅動裝置、欠驅動傳動裝置、接口底座、壓力傳感器模塊、手指模塊。該裝置控制準確、安裝簡單、結構化設計、易于使用和維護，可有效用于各種輕量級的抓取場合。

技術領域

本發明提出了一種基于力敏的柔性機械手爪及使用方法，屬于機械結構技術領域。

背景技術

機械手爪作為機器人的末端執行器件，廣泛應用于工業碼垛分揀、醫學康復、家用抓取等環境，但是傳統的機械手大都采用金屬制造，制造成本高、周期長，結構復雜，并且一旦出現問題，修理的成本和維修代價很高。

對于傳統的機械手爪，目前有這幾個方向：

1、外形結構仿人形手爪：依靠仿生學技術，仿制人手的結構模型，結合機械工藝，制造出既可實現包絡型抓取，也可實現指尖抓取的執行機構，手指關節自由度通常在2-4個之間，使用的材料以金屬居多；

2、欠驅動機械手爪：由于機械手爪需要控制的關節數量較多，而且手爪的結構緊湊，為了減少驅動關節的電機數量，人們通常采用欠驅動方式控制電機，目前使用的最多的機械手爪是使用四連桿原理驅動的機械手爪，使用絲杠或者變速齒輪將電機的轉動動力傳輸到連桿的動作上，從而驅動多級連桿動作，實現手指的動作；另外齒輪傳動的方式也被廣泛使用，通過使用齒輪之間的嚙合，實現將電機的轉動動力傳輸到關節的轉動上，從而實現手指的動作；但是由于結構復雜，零件太多，制作成本高、安裝及維護難度非常大。

發明內容

本發明提出了一種基于力敏的柔性機械手爪制作方法。

一種基于力敏的柔性機械手爪，其特征在于：包括基座的外連接板(1)，驅動空間底板(2)，插入舵機固定盒(4)的舵機外殼(3)；包括一級驅動腱繩，由舵機驅動絞盤旋轉之后，通過三個定滑輪控制滑輪組(22)的向下動作；二級驅動鍵繩用來調節滑輪組(22)對三個動滑輪的拉力；三級驅動鍵繩分為三組，通過動滑輪的向下運動拉動穿過手指的鍵繩，分別控制三個手指的彎曲動作。；安裝于手指底座(14)的為機械手爪的手指主體，在手指底座與指腹(17)的背面安裝了反曲彈簧；指腹(17)和指尖(13)處先覆蓋了一層FSR402壓力傳感器之后，再覆蓋了一層VytaFlex聚氨酯材料，連接關節(15)同樣采用了聚氨酯材料倒模而成；

所述基于力敏控制的抓取過程，包括以下過程：

抓取過程通過指面的壓力反饋調節舵機的輸出力矩，舵機旋轉收緊絞盤 (5)，使穿過定滑輪(7)-定滑輪(8)-定滑輪(23)-固定桿(24)的腱繩收緊，從而帶動中轉元件(22)向下運動，中轉元件(22)的向下運動，帶動了三個動滑輪(20)(21)(6)的同步向下運動，動滑輪(6)向下運動使穿過定滑輪 (9)(10)的腱繩收緊，從而收緊穿過手指的腱繩，進而實現手指的抓取動作，當指面反饋的壓力反饋到達設定值的時候，絞盤(5)不再收緊，手爪維持抓取物體狀態不變，最終實現三指以同等力矩抓取物體的目標；

釋放過程通過調節舵機的反向輸出力矩后，舵機反向旋轉放松絞盤(5)，使穿過定滑輪(7)-定滑輪(8)-定滑輪(23)-固定桿(24)的腱繩放松，從而減小對于中轉元件(22)的向下拉力，此時，手指關節(15)及指腹(17)與手指基座(12)之間的彈簧開始回彈，開始拉緊穿過手指的鍵繩，從而同時帶動動滑輪(20)(21)(6)的向上運動，進而帶動中轉元件(22)向上動作，當手指松開物體后，指尖的壓力變化使得電機結束輸出，動滑輪(22)(21)(6)及中轉元件(22)維持平衡狀態不再動作；

附圖說明

圖1是本發明的整體結構示意圖；