[發明專利]仿蒲公英通用抓取機器人手裝置

在審

• 申請號: 202010095059.9
• 申請日: 2020-02-13
• 公開（公告）號: CN111152257A
• 公開（公告）日: 2020-05-15
• 發明（設計）人: 張文增;閏旭輝;郭冰洋;毛帆;楊宇晶;鄭倩倩;魯志敏;王玥瑤
• 申請（專利權）人: 清華大學天津高端裝備研究院洛陽先進制造產業研發基地
• 主分類號: B25J15/10
• 分類號: B25J15/10
• 代理公司: 北京中原華和知識產權代理有限責任公司 11019
• 代理人: 賈雙明;壽寧

仿蒲公英通用抓取機器人手裝置，包括基座、導柱、支撐件、N個滑管組件、電機、傳動機構和滑動外筒。該裝置用于機器人手抓取物體，具有三維空間多個方向的自動適應物體形狀、尺寸的特點，抓取時方便，控制簡單，僅使用一個電機即可完成對物體的抓取，利用滑桿的伸縮達到對不同物體形狀適應能力，結合導柱與滑動外筒的相對運動來擠壓多個滑管組件從分散狀收攏抓取物體，由于是多向抓取因而抓取更加穩定，適應能力好，抓取力較大，適合應用于需要機器人靈活抓取且抓取物體形狀、尺寸不確定的場合。

技術領域

本發明屬于機器人手技術領域，特別涉及仿蒲公英通用抓取機器人手裝置的結構設計。

背景技術

機器人手在機器人領域中運用廣泛，通過機器人手的運用可以實現物體的抓取以及釋放。目前較多機器人手大多設計成兩個相對運動的部分，也有仿人手的結構，雖然在指節上達到了數量的增加，但由于機械裝置、傳動裝置、傳感裝置、控制系統的加入使得成本也升高。機器人手目前可以分為耦合手，標準自適應手，間接自適應手，耦合自適應手，平夾自適應手，球形手，滑竿陣列手。

Eric Brown等人在文獻(Eric Brown,Nicholas Rodenberga,John Amendb,AnnanMozeikac,Erik Steltzc,Mitchell R.Zakind,Hod Lipsonb,HeinrichM.Jaegera.Universal robotic gripper based on the jamming of granularmaterial.Proceedings of the National Academy of Sciences of the United Statesof America(PNAS),vol.107,no.44:18809–18814,doi:10.1073/pnas.1003250107,Sept.17,2010)中介紹了一種基于顆粒阻塞固化原理的通用機器人手。該機器人手包括可變形的膜皮、一個端口、濾網、放置在膜皮內的流體(如氣體)和大量顆粒材料(如咖啡顆粒)和流體源(例如泵或可排空容器)。

該裝置的工作原理為：膜皮中的顆粒可在膜皮內自由運動，當機器人的末端靠向放置在某個支持面的物體時，物體可以擠壓膜皮，使膜皮內的顆粒受到擠壓而運動，不同顆粒在膜皮內的運動程度不同，這種運動程度與物體的形狀有關，達到自適應物體形狀的效果。之后，膜皮內的流體被吸走，顆粒由于濾網的存在留在膜皮內，顆粒由于相互擠壓摩擦產生阻塞固化效果，利用固化的顆粒群體隔著膜皮對物體產生接觸點，造成多指多點接觸抓取的效果，此外局部可能產生密封的低壓區域以獲得大氣壓力輔助抓取效果。

該裝置的不足之處在于：

(1)該裝置采用大量的顆粒材料，顆粒材料的磨損會較大地減弱該裝置的使用壽命；

(2)該裝置在抓取不同的物體時需要調節裝置內顆粒的多少以更好地抓取不同的物體，極大地減小了其通用性；

(3)該裝置需要將膜皮內的流體幾乎全部抽吸走，能耗大，抓取耗時長，流體源(如泵)成本高，可排空容器體積大或可排空容器的壓力大。

已有的一種流體驅動柔性桿簇自適應機器人手裝置(發明專利CN105583831B)，包括基座、多個滑動推桿、彈性薄膜、流體、多個活塞和多個簧件。該裝置用于機器人抓取物體，實現了離散空間自適應抓取功能：利用多個滑動推桿獲得對物體大小和形狀的自適應效果；利用流體排出、彈性薄膜和推桿的彎曲彈性實現多個推桿向中心聚攏的彎曲變形，達到對物體的多向抓持效果。其不足之處在于：該裝置的滑動推桿只能沿運動方向一維收縮，導致該裝置自適應不足；遠近桿所受收緊力不同的問題，導致抓取不可靠。

發明內容