[發(fā)明專利]一種仿人并聯(lián)的機(jī)器人靈巧手

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110002939.1
• 申請(qǐng)日: 2021-01-04
• 公開（公告）號(hào): CN112720545A
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃一峻;方躍法
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京交通大學(xué)
• 主分類號(hào): B25J15/00
• 分類號(hào): B25J15/00
• 代理公司: 北京市誠(chéng)輝律師事務(wù)所 11430
• 代理人: 楊帥峰

本發(fā)明涉及一種基于仿人并聯(lián)手指的機(jī)器人靈巧手。本發(fā)明提供的機(jī)器人靈巧手包括手掌、三個(gè)結(jié)構(gòu)相同的三自由度仿人并聯(lián)手指，分別為第一手指、第二手指、第三手指。其中手掌上有三個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)的圓臺(tái)，用于與手指固連，手指結(jié)構(gòu)包括雙并聯(lián)五桿RR?RPR機(jī)構(gòu)、平行四邊形機(jī)構(gòu)和指尖。手指結(jié)構(gòu)具有2平移1轉(zhuǎn)動(dòng)的3自由度運(yùn)動(dòng)，并采用完全驅(qū)動(dòng)的方式，驅(qū)動(dòng)電機(jī)均安裝于手指基座位置，降低手指的負(fù)載與慣性，靈巧手對(duì)指尖抓取的物體可實(shí)現(xiàn)6自由度的操作。與現(xiàn)有仿人機(jī)器人靈巧手技術(shù)相比，本發(fā)明的機(jī)器人靈巧手采用了并聯(lián)機(jī)構(gòu)，并發(fā)揮了并聯(lián)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)，具有承載能力高、運(yùn)動(dòng)精度好、任務(wù)適應(yīng)性強(qiáng)、對(duì)物體可操作性強(qiáng)的特點(diǎn)，抓取能力和應(yīng)用范圍大大增加。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于機(jī)器人領(lǐng)域，特別涉及一種基于仿人并聯(lián)手指的機(jī)器人靈巧手。

背景技術(shù)

機(jī)器人靈巧手作為一種重要的末端執(zhí)行器，其具有精確性高、靈活性好、效率高的特點(diǎn)，適用于多種復(fù)雜工況下的操作任務(wù)，因此機(jī)器人靈巧手在服務(wù)業(yè)、工業(yè)等行業(yè)中發(fā)揮著相當(dāng)重要的作用。近幾十年間靈巧手一直是機(jī)器人學(xué)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)，國(guó)內(nèi)外研制出多種經(jīng)典的仿人手指的靈巧手構(gòu)型，如著名的Shadow手、Utah/MIT手、Stanford/JPL手等。傳統(tǒng)仿人靈巧手的手指通常為多轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)串聯(lián)形式，且采用腱繩驅(qū)動(dòng)等欠驅(qū)動(dòng)方式，這種設(shè)計(jì)方式雖然可以使靈巧手更接近人手的結(jié)構(gòu)和功能，但導(dǎo)致靈巧手的承載能力、運(yùn)動(dòng)精度、對(duì)任務(wù)的適應(yīng)性等性能指標(biāo)都不理想，極大地限制了靈巧手的應(yīng)用范圍，特別是在多數(shù)工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用。因此，利用并聯(lián)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)，設(shè)計(jì)了一種基于并聯(lián)仿人手指結(jié)構(gòu)的靈巧手，可以大幅提高靈巧手的承載能力和運(yùn)動(dòng)精度，增強(qiáng)任務(wù)適應(yīng)性和對(duì)目標(biāo)物體的可操作性，進(jìn)而擴(kuò)大靈巧手在工業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)療救助，災(zāi)難救援等領(lǐng)域的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題在于提供一種基于并聯(lián)仿人手指結(jié)構(gòu)的靈巧手，該靈巧手手指可實(shí)現(xiàn)平面的三個(gè)自由度，同時(shí)可繞手指基座轉(zhuǎn)動(dòng)，使靈巧手對(duì)使用指尖夾取的目標(biāo)物體具有六個(gè)操作自由度。手指的主體結(jié)構(gòu)為并聯(lián)機(jī)構(gòu)，且采用完全驅(qū)動(dòng)方式，能夠?qū)崿F(xiàn)大承載和高精度的抓取，具有更大的工作空間，對(duì)抓取任務(wù)有更好的適應(yīng)性和操作性。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種仿人并聯(lián)的機(jī)器人靈巧手，所述靈巧手包括手掌和三個(gè)結(jié)構(gòu)相同的三自由度仿人并聯(lián)手指，分別為第一手指、第二手指、第三手指，其特征在于：

所述手掌為剛性構(gòu)件，所述手掌包括手掌基座、三個(gè)可繞自身軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的平臺(tái)，分別為第一轉(zhuǎn)動(dòng)圓臺(tái)、第二轉(zhuǎn)動(dòng)圓臺(tái)和第三轉(zhuǎn)動(dòng)圓臺(tái)、手掌第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)、手掌第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)和手掌第三驅(qū)動(dòng)電機(jī)。其中第二轉(zhuǎn)動(dòng)圓臺(tái)和第三轉(zhuǎn)動(dòng)圓臺(tái)位置對(duì)稱，第一轉(zhuǎn)動(dòng)圓臺(tái)位于第二轉(zhuǎn)動(dòng)圓臺(tái)和第三轉(zhuǎn)動(dòng)圓臺(tái)的垂直平分線上并沿垂直平分線保持一定位移。

進(jìn)一步的，所述手掌第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)、手掌第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)和手掌第三驅(qū)動(dòng)電機(jī)均通過螺栓固定安裝在手掌基座上。

進(jìn)一步的，所訴第一轉(zhuǎn)動(dòng)圓臺(tái)與手掌第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)相連，第二轉(zhuǎn)動(dòng)圓臺(tái)與手掌第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)相連，第三轉(zhuǎn)動(dòng)圓臺(tái)與手掌第三驅(qū)動(dòng)電機(jī)相連，由驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)圓臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)。

進(jìn)一步的，所述第一轉(zhuǎn)動(dòng)圓臺(tái)、第二轉(zhuǎn)動(dòng)圓臺(tái)和第三轉(zhuǎn)動(dòng)圓臺(tái)都預(yù)留有螺栓孔，用來與手指固接。

所述仿人并聯(lián)手指包括雙并聯(lián)五桿RR-RPR機(jī)構(gòu)、平行四邊形機(jī)構(gòu)和指尖。