[发明专利]用于机器人抓手的夹持性能调控系统及其方法

权利要求书

1.一种用于机器人抓手的夹持性能调控系统，其特征在于，包括：信息采集模块、计算模块、指令模块和舵机控制模块，其中：信息采集模块实时采集所述机器人抓手的夹持信息，并输入计算模块进行运算；计算模块将运算得到的结果通过指令模块转换为舵机控制模块能够识别的指令，舵机控制模块根据指令对机器人抓手的夹持性能进行调控。

2.根据权利要求1所述的夹持性能调控系统，其特征是，所述的夹持性能包括夹持力和夹持速度。

3.根据权利要求2所述的夹持性能调控系统，其特征是，所述的计算模块包括：扭力单元、夹持力单元、开度单元、舵机转角单元和机器人抓手转角单元，其中：扭力单元、夹持力单元、开度单元、舵机转角单元和机器人抓手转角单元结合信息采集模块的夹持信息得到夹持性能与扭力、开度、舵机转角和机器人抓手转角之间的关系。

4.一种根据上述任一权利要求所述调控系统的调控方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、通过信息采集模块采集机器人抓手的实时夹持信息；

步骤2、根据信息采集模块采集到的信息，通过计算模块的扭力单元、夹持力单元、开度单元、舵机转角单元和机器人抓手转角单元得到夹持力与夹持速度与各参数的关系；

步骤3、指令模块将计算模块得到的信息转换为舵机控制模块能够识别的指令，通过舵机控制模块对机器人抓手进行PID反馈控制，实现夹持力和夹持速度的在线编程。

5.根据权利要求4所述的调控方法，其特征是，所述的机器人抓手包括：手指、依次相连的舵机、舵机齿轮、扇形齿轮、齿轮轴、一对连杆、横板、一对从动连杆和旋转轴，其中：横板水平设置，手指垂直设置于横板上方；舵机对称设置，齿轮轴的两端分别与一对主动连杆相连；旋转轴平行齿轮轴设置，并且旋转轴的两端分别与一对从动连杆相连；主动连杆的一端与横板相连，另一端与齿轮轴相连；从动连杆的一端与横板相连，另一端与旋转轴相连；同侧的主动连杆与从动连杆的两个端部连线、主动连杆和从动连杆构成平行四边形。

6.根据权利要求5所述的调控方法，其特征是，所述的扇形齿轮和齿轮轴之间设有扭力弹簧。

7.根据权利要求6所述的调控方法，其特征是，所述的步骤2得到的夹持力F₀与舵机的转角φ的关系表达式为：φ=1i[F0(c+L sinθ)k+arccos(S0-D+2b2L)]=1iF0(c+L sinθ)k+φ0,]]>其中：S₀为被抓取工件的宽度，i为舵机齿轮与扇形齿轮之间的减速比，c为从动连杆在横板上的连接点到手指内侧面中心的垂直距离，k为扭力弹簧的刚度系数，L为从动连杆的长度，θ为从动连杆的转角，D为两个旋转轴之间的距离，b为从动连杆在横板上的连接点到手指内侧面的水平距离，φ为舵机的转角。

8.根据权利要求6所述的控制方法，其特征是，所述的手指的夹持速度v与舵机的转动角速度的关系可表示为：其中：L为从动连杆长度，i为舵机齿轮与扇形齿轮之间的减速比，θ为从动连杆的转角。