[發明專利]雙滑槽連桿直線平夾自適應機器人手指裝置

有效

• 申請號: 202011484556.4
• 申請日: 2020-12-16
• 公開（公告）號: CN112677171B
• 公開（公告）日: 2022-04-19
• 發明（設計）人: 徐向榮;陳肇星;張卉;查文斌
• 申請（專利權）人: 安徽工業大學
• 主分類號: B25J15/00
• 分類號: B25J15/00;B25J15/02;B25J17/02
• 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

雙滑槽連桿直線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、電機、傳動機構、兩個指段、多個軸、連桿、簧件、凸塊、帶輪、齒輪、齒條等。該裝置實現了機器人手指近似直線平行夾持以及適應復合抓取的功能；該裝置直線平行夾持物體時，第二指段始終保持近似直線的運動軌跡，能夠平動第二指段夾持物體，以實現對薄板狀物體的抓取。通過夾持過程中物體對滑塊的作用，帶動第二指段實現自適應抓取；該裝置抓取范圍大，只需利用一個驅動器，驅動方式簡單，無需復雜的傳感和控制系統；該裝置結構緊湊、體積小、制造和維護成本較低，適用于抓取的機器人手。

技術領域

本發明屬于機器人手技術領域，特別涉及一種雙滑槽連桿直線平夾自適應機器人手指裝置的結構設計。

背景技術

機器人手是一個重要的終端部件，主要功能就是對目標物體進行抓取和操作。而在當前主要的研究成果為欠驅動手、靈巧手和軟體手，同時還有工業夾持器等。被操作的物體是多種多樣的，而且其中大小、形狀、種類都是不同的，因此可供夾持的位置也是相同的。靈巧手中，多手指關節設置驅動器，因此會出現控制復雜，抓取力較小的缺點。靈巧手的應用會受到限制。欠驅動手是利用較少的驅動器控制手指，且每個手指保留兩個或以上的自由度，在保持結構簡單、易于控制的基礎上實現抓取。

人手作為人身上最為靈活的部位之一，他能夠實現各種功能。在實現抓取功能時，可以根據抓取的姿態分為多指合作握持、兩指面對面平行夾持、兩指點對點捏持等。以食指為例，當彎曲食指時，食指上的三個關節同時發生轉動，不同的關節角度之間呈現一種耦合的關系。當食指上下兩個指段中某一個指端在接觸到物體被阻擋時，未被阻擋的指端還能繼續圍繞著所連接的關節轉動，直到整個手指的不同指段均已貼合到物體表面，自動適應物體的形狀與大小，并形成強大的抓取力。目前耦合自適應機器人手已經成為仿人機器人手領域的研究熱點。

已有的一種欠驅動兩關節機器人手指裝置(中國發明專利CN101234489B)，包括基座、電機、中部指段、末端指段、近關節軸、遠關節軸、帶輪傳動機構和簧件等。該裝置實現了雙關節欠驅動手指彎曲抓取物體的特殊效果，具有自適應性，能夠適應不同形狀尺寸的物體。該欠驅動兩關節機器人手指裝置的不足之處為：1)抓取方式只能為握持方式，難實現彎曲遠關節的末端捏持抓取效果；2)該裝置抓取物體的過程不擬人，該裝置在未碰觸物體前始終呈現伸直的狀態。

已有一種雙關節并聯欠驅動機器人手指裝置(中國專利CN101633171B)主要包括基座、電機、減速器、近關節軸、遠關節軸、末端指段、耦合傳動機構、欠驅動傳動機構、和多個簧件綜合實現了耦合抓取和自適應欠驅動抓取效果的融合。該雙關節并聯欠驅動機器人手指裝置的不足在于：1)簧件使用過多，在抓取過程中不能很好的實現各簧件之間的耦合平衡，抓取力過小；2)該機器人手指在耦合抓取的過程中，其第二指段的末端相對于基座運動軌跡為圓弧，當桌面存在平薄小物體時，需要移動機械臂才可以實現捏持抓取的過程，增加了額外的控制復雜度。

發明內容

本發明的目的是為了克服已有技術的不足之處，而提出的一種雙滑槽連桿平夾自適應機器人手指裝置。該裝置能夠實現捏持和握持兩種抓取的模式：在捏持物體時，利用末端指段近似直線平行運動的特點。適合于薄件物體在桌面的情況中，能夠避免干涉。同時利用自適應包絡抓取的特點，可以增加對物體抓取過程中的力和抓取中的穩定性。

本發明的技術方案如下：