[發明專利]多路競速式平夾自適應機器人手指裝置

在審

• 申請號: 202011481146.4
• 申請日: 2020-12-15
• 公開（公告）號: CN112692856A
• 公開（公告）日: 2021-04-23
• 發明（設計）人: 劉桐宇;張文增
• 申請（專利權）人: 劉桐宇;張文增
• 主分類號: B25J15/00
• 分類號: B25J15/00;B25J15/02
• 代理公司: 北京潤捷智誠知識產權代理事務所(普通合伙) 11831
• 代理人: 安利霞

本發明提供一種多路競速式平夾自適應機器人手指裝置，屬于機器人手技術領域，包括基座、兩個指段、兩個關節軸、過渡軸、電機、傳動機構、多個齒輪、多個傳動輪、兩個傳動件、兩個簧件和兩個撥塊等。本發明實現了平行夾持及通用抓取的功能，根據目標物體形狀和位置的不同，既能平動第二指段捏持物體，也能依次轉動第一指段和第二指段包絡不同形狀、大小的物體；該裝置抓取范圍大；采用欠驅動的方式，利用一個電機驅動兩個關節，無需復雜的傳感和控制系統；該裝置結構緊湊、體積小，制造和維護成本低，適用于機器人手。

技術領域

本發明涉及機器人手技術領域，特別是指一種多路競速式平夾自適應機器人手指裝置。

背景技術

機器人手是機器人實施抓取的重要裝置，一般采用多個手指以模仿人手的結構設計。機器人手指是機器人手的重要部件，一般具有一個以上的關節，在抓取物體時，手指彎曲使得手指上的多個指段接觸物體。現有在工業流水線上使用的大量機器人手采用單個關節的手指，不能對物體的外形適應，在抓取物體時主要靠形狀封閉的方式來實施抓取，抓取方式擬人性不高，不能抓取多種不同形狀、尺寸的物體。已有不少具有自適應特點的機器人手被設計出來，通過控制機器人手指上的兩個關節從根部到末端的順序轉動，達到包絡抓取物體的目的，這種抓取能夠在事先未知物體形狀、尺寸的前提下進行較好的包絡自適應抓取。該類機器人手指抓取模式比較單一，缺少了工業流水線手爪的平行夾持功能，影響了其在工業領域的使用。

加拿大開發了一種具有平行夾持與自適應兩種抓取模式的復合抓取機器人手(US5762390)，早期樣機已成功應用于國際空間站上，其主要原理是利用多路連桿傳動機構進行并聯設置，利用單個電機驅動，當主動桿運動時，整個手指的中部可以實現類似自適應抓取的效果，同時末端的手指指段在最初的階段始終保持平動的特點，該平動是相對于機器人手的基座而言，當近處的指段接觸了物體，則會觸發下一個關節的轉動，最終實現所有指段包絡抓取物體。其不足之處在于：該機器人手指的機構比較復雜，連桿運動存在較大的死區，在抓取的不同情況中，失穩區域較大，穩定性抓取的空間較小；此外該手指抓取物體時無法靈活調節抓取力量，在抓取不同物體時可能發生擠跑物體的現象。

已有的一種具有雙自由度欠驅動手指的五連桿夾持裝置，如美國專利US8973958B2，包括五個連桿、彈簧、機械約束。該裝置在工作時，開始階段保持末端指段的姿態進行近關節彎曲動作，之后根據物體的位置可以實現平行捏持或自適應包絡握持的功能。其不足之處在于，該裝置采用非常復雜的純連桿機構，運動存在較大的死區，抓取范圍較小，機構體積大，缺乏柔順性，制造成本過高。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種多路競速式平夾自適應機器人手指裝置。該裝置具有平行夾持與自適應抓取兩種抓取模式，既能平動第二指段夾持物體，也能先后合上第一指段和第二指段自適應包絡不同形狀、大小的物體；抓取范圍大；無需復雜的傳感和控制系統。

為解決上述技術問題，本發明的技術方案如下：