[發(fā)明專利]一種柔性機械手

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011453137.4
• 申請日: 2020-12-11
• 公開（公告）號: CN112692854B
• 公開（公告）日: 2022-04-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王瑜偉;王軻;蘇衛(wèi)東;劉鳳;劉植
• 申請（專利權(quán)）人: 合肥工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B25J15/00
• 分類號: B25J15/00
• 代理公司: 合肥市浩智運專利代理事務(wù)所(普通合伙) 34124
• 代理人: 杜丹丹

本發(fā)明公開了一種柔性機械手，包括手掌、柔性手指、間距調(diào)節(jié)機構(gòu)、抓取驅(qū)動機構(gòu)、抓取感應(yīng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，所述手掌上固定有模擬人體手指的柔性手指，所述手掌上固定有能夠調(diào)節(jié)柔性手指之間間距的間距調(diào)節(jié)機構(gòu)以及能夠驅(qū)動柔性手指抓取物品的抓取驅(qū)動機構(gòu)，所述間距調(diào)節(jié)機構(gòu)、抓取驅(qū)動機構(gòu)以及抓取感應(yīng)系統(tǒng)均電連接控制系統(tǒng)。本發(fā)明的優(yōu)點在于，該機械手能夠模擬人體手指撐開或收縮的功能，并且通過抓取感應(yīng)系統(tǒng)控制抓取驅(qū)動機構(gòu)，進(jìn)而控制柔性手指膨脹壓緊來實現(xiàn)不同質(zhì)量物品的抓取。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及機械手技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種柔性機械手。

背景技術(shù)

機器人是自動執(zhí)行工作的機器裝置。它既可以接受人類指揮，又可以運行預(yù)先編排的程序，也可以根據(jù)以人工智能技術(shù)制定的原則綱領(lǐng)行動。它的任務(wù)是協(xié)助或取代人類工作的工作，例如生產(chǎn)業(yè)、建筑業(yè)，或是危險的工作。國際上對機器人的概念已經(jīng)逐漸趨近一致。一般來說，人們都可以接受這種說法，即機器人是靠自身動力和控制能力來實現(xiàn)各種功能的一種機器。聯(lián)合國標(biāo)準(zhǔn)化組織采納了美國機器人協(xié)會給機器人下的定義：“一種可編程和多功能的操作機；或是為了執(zhí)行不同的任務(wù)而具有可用電腦改變和可編程動作的專門系統(tǒng)”，它能為人類帶來許多方便之處，即機器人本體，其臂部一般采用空間開鏈連桿機構(gòu)，其中的運動副(轉(zhuǎn)動副或移動副)常稱為關(guān)節(jié)，關(guān)節(jié)個數(shù)通常即為機器人的自由度數(shù)。根據(jù)關(guān)節(jié)配置型式和運動坐標(biāo)形式的不同，機器人執(zhí)行機構(gòu)可分為直角坐標(biāo)式、圓柱坐標(biāo)式、極坐標(biāo)式和關(guān)節(jié)坐標(biāo)式等類型。出于擬人化的考慮，常將機器人本體的有關(guān)部位分別稱為基座、腰部、臂部、腕部、手部(機械手)和行走部(對于移動機器人)等。

機械手作為機器人上的重要執(zhí)行機構(gòu)，在減輕工人勞動強度，提高生產(chǎn)加工精度，保證工人勞動安全等方面均發(fā)揮著重大的作用。例如中國實用新型專利公開號為CN206551044U公開了一種新型的機械爪傳動裝置，有效減輕機械爪前端的重量，同時傳動可靠穩(wěn)定，但該機械手所具有的自由度較為單一，難以適用于抓取形狀不定、質(zhì)量不定的物品，甚至?xí)驗樽陨淼膭傂越Y(jié)構(gòu)對抓取物品造成損壞。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于如何提供一種不受物品形狀和質(zhì)量限制以及不會損壞物品質(zhì)量的機械手。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種柔性機械手，包括手掌、柔性手指、間距調(diào)節(jié)機構(gòu)、抓取驅(qū)動機構(gòu)、抓取感應(yīng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，所述手掌上固定有模擬人體手指的柔性手指，所述手掌上固定有能夠調(diào)節(jié)柔性手指之間間距的間距調(diào)節(jié)機構(gòu)以及能夠驅(qū)動柔性手指抓取物品的抓取驅(qū)動機構(gòu)，所述間距調(diào)節(jié)機構(gòu)、抓取驅(qū)動機構(gòu)以及抓取感應(yīng)系統(tǒng)均電連接控制系統(tǒng)，所述抓取感應(yīng)系統(tǒng)受到物品重力并將信號傳遞至控制系統(tǒng)，致使控制系統(tǒng)驅(qū)動所述抓取驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動，進(jìn)而驅(qū)動柔性手指膨脹壓緊來抓取物品。

所述抓取感應(yīng)系統(tǒng)包括指肚滑塊、彈簧、三相電阻絲應(yīng)變花、剛性絲線和光敏傳感器，所述柔性手指的指尖處開設(shè)有透光孔，所述透光孔頂部的柔性手指內(nèi)壁設(shè)置有三相電阻絲應(yīng)變花，所述三相電阻絲應(yīng)變花通過彈簧貫穿透光孔與指肚滑塊連接，所述三相電阻絲應(yīng)變花與指肚滑塊之間還連接有剛性絲線，所述透光孔邊緣處的柔性手指內(nèi)壁上還設(shè)置有光敏感傳感器，所述三相電阻絲應(yīng)變花和光敏傳感器均電連接所述控制系統(tǒng)。

當(dāng)柔性手指抓取物品時，指肚滑塊接觸到物品后，使得指肚滑塊與透光孔之間的間隙減小，光敏傳感器將信號輸送至控制系統(tǒng)，停止柔性手指運動，并控制其他手指抓取物品，直至所有的柔性手指均抓取接觸物品，當(dāng)向上提取物品時，由于指肚滑塊與物品接觸，物品的自重會帶動指肚滑塊向下運動，而指肚滑塊與三相電阻絲應(yīng)變花通過剛性絲線相連，三相電阻絲應(yīng)變花感應(yīng)到指肚滑塊相對滑動的信息會傳達(dá)控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)則會將控制抓取驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動，使得柔性手指膨脹壓緊，從而實現(xiàn)對物品的抓取，故只要指肚滑塊在相對滑動，柔性手指就會膨脹壓緊，當(dāng)指肚滑塊與物品之間的摩擦滿足提起物品的臨界值，則物品可以被抓緊并向上提升，實現(xiàn)不同質(zhì)量物品的抓取與提升。