[發明專利]多路差動直線平夾雙指段自適應機器人手指裝置

在審

• 申請號: 202110791604.2
• 申請日: 2021-07-13
• 公開（公告）號: CN113319879A
• 公開（公告）日: 2021-08-31
• 發明（設計）人: 董尹凱;張文增
• 申請（專利權）人: 董尹凱
• 主分類號: B25J15/00
• 分類號: B25J15/00;B25J15/02;B25J9/08;B25J9/12
• 代理公司: 北京知鯤知識產權代理事務所(普通合伙) 11866
• 代理人: 閆聰彥

多路差動直線平夾雙指段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、三個指段、三個關節軸、六個連桿、五個簧件、兩個撥塊和兩個限位塊等。該裝置可以實現三關節直線平夾和雙指段自適應抓取模式。在在初始階段，該裝置為直線平行夾持模式：遠指段平動且軌跡為直線，適合夾持平面上的物體；當近指段接觸物體被阻擋，該裝置進入自適應抓取模式：中指段、遠指段分別繞中關節軸、遠關節軸轉動；當中指段接觸物體，遠指段會繼續轉動，直到近、中、遠三個指段均接觸物體。該裝置對不同形狀、尺寸物體具有自適應性，采用一個電機驅動三個關節，抓取穩定且具有變抓力效果，控制簡單，制造和維護成本低。

技術領域

本發明屬于機器人手技術領域，特別涉及一種多路差動直線平夾雙指段自適應機器人手指裝置的結構設計。

背景技術

隨著科技的發展，機器人在工業生產、生活日常中幫助人們完成重復、危險的工作，扮演著越來越重要的角色。機器人手作為機器人執行抓取操作的重要執行機構而得到廣泛的研究。多指機器人手由于與人手類似，可以抓取不同形狀尺寸物體，適應性廣泛，因此多指機器人手得到很多的研究。具有多指的機器人手采用手掌以及多個帶關節的手指構成。一般具有三個關節的機器人手指通過控制近、中、遠三個關節自由度執行抓取操作。

多指機器人手主要包括靈巧手和欠驅動手。其中，靈巧手通過多個驅動器分別控制多個關節自由度，具有很高的抓取精度，如日本岐阜大學研制的Gifu II手和美國宇航局研制的Robonaut-II手等。但是靈巧手在抓取之前中需要傳感系統預先檢測并確定物體姿態以及最佳抓取手勢，對手指各個關節的運動進行規劃，確定物體空間位置，整體系統的成本高，控制復雜，目前還難以大規模推廣應用。

欠驅動手是具有欠驅動手指的機器人手。欠驅動手指通過較少的驅動器驅動較多的關節自由度。現有的欠驅動手指包括平夾手指、耦合手指和自適應手指三種基本類別。其中，平夾手指的末端指段在抓取過程中保持相對于基座不變的姿態，適合抓取工作臺面(某個平面)上的物體；耦合手指的近指段轉動時，遠指段會相對近指段同時轉動，具有抓取動作更加擬人化的特點，同時抓取更加迅速；自適應手指近關節先轉動，近指段接觸物體后才觸發下一個關節——中部關節轉動，依次類推，實現多個指段均接觸物體的包絡抓取效果，適應不同形狀，尺寸物體。這種自適應抓取特點在傳統的平夾手指或耦合手指中不能實現。

平夾自適應手指是將平行夾持與自適應抓取功能在一前一后兩個時間階段進行結合而產生的一種復合抓取手指。耦合自適應手指則是將耦合抓取與自適應抓取相結合的另一種復合抓取手指。

加拿大Robotiq手指就是典型的平夾自適應手指，這種類型的手指為一種末端呈圓弧軌跡的平夾自適應手指，無法實現末端呈直線軌跡的平夾自適應模式。在抓取桌面物體時，Robotiq手指需要機械臂配合控制才能實現末端指段精準夾取不同大小的物體，給機械臂控制增加了難度，因為抓取不同大小物體時，該裝置需要在不同的高度進行作業，否則容易發生該裝置的末端指段與工作臺面相碰撞的危險。

發明內容

本發明的目的是為了克服已有技術的不足之處，提供一種多路差動直線平夾雙指段自適應機器人手指裝置。該裝置具有三個關節，具有末端指段直線軌跡平行夾持功能，能實現中指段和遠指段的雙指段自適應抓取模式，對不同形狀、尺寸物體具有自適應性。

本發明的技術方案如下：