[发明专利]多指紧箍弹性变位杆簇自适应机器人手装置

说明书

技术领域

本发明属于机器人手技术领域，特别涉及一种多指紧箍弹性变位杆簇自适应机器 人手装置的结构设计。

背景技术

机器人手在机器人领域中有广泛的用途，用于将机器人与物体临时的连接和固定 起来，并能够在适当的时候进行释放，前者实现了抓取物体，后者实现了放开物体。一般的 机器人手为了降低成本被制作成具有两个相对运动的部分，以便于最简单的实现抓取和释 放功能。也有许多模仿人手的结构，设计为具有更多的手指和手指上具有若干关节，但是那 样会带来机械系统、传感系统、控制系统和控制算法的复杂度和高昂的成本。部分机器人手 具有适应性，即在抓取前并未知晓要抓取的物体是何种形状与大小，在抓取中也未对抓取 的物体进行传感检测，但是却可以自适应地抓取，这种对于物体形状、大小的自动适应性能 使得机器人手在实现更为广泛抓取不同物体的同时并不增加传感与控制需求。

PeterB.Scott在文献(PeterB.Scott,TheOmnigripper:aformofrobot universalgripper,Robotica,vol.3,pp.153-158,1985)中介绍了一种机械被动式适应物 体形状的通用夹持器Omnigripper。该夹持器具有两组杆簇集合，每组杆簇集合有多个相互 平行的长杆，这些由待抓物体推动而自由上下滑动的长杆达到了适应物体形状的目的，再 结合驱动器驱动两组杆簇靠拢或离开，实现对物体的抓持。举例来说，当机器人的末端靠向 放置在某个支持面(如桌面)上的物体时，物体挤压长杆使其向基座内滑动，由于长杆数量 较多，且长杆较细(直径较小)，不同的长杆接触到不同的物体表面点，各长杆向手掌内的滑 动距离不同，这种距离与物体的局部形状有关；之后，一左一右的两组杆簇集合再合拢夹持 住物体，利用长杆从侧面夹持住物体，达到抓取目的。

该装置的不足之处在于：

(1)无法做到多向抓持。该装置对物体施加抓取力时，该抓取力只能沿着两组杆簇 集合合拢的方向，相当于二指夹持器，产生的仅仅是一维夹持模式，夹持效果差。

(2)对于特定方向放置的长条状物体抓持失效。当物体与该方向平行且物体在该 方向上长于该装置，则物体不会因两组伸缩杆合拢而受到抓持力，如抓取一个长条状的物 体。

(3)结构复杂、能耗大。该装置有2组杆簇集合，需要2个相互运动的可运动支承件 (或运动基座)、一套直线导轨、2个滑块、驱动器、传动机构等，结构较为复杂，且要让一个具 有许多长杆的笨重杆簇集合运动是比较耗能的。

发明内容

本发明的目的是为了克服已有技术的不足之处，提供一种多指紧箍弹性变位杆簇 自适应机器人手装置。该装置用于抓取物体，对物体的大小和形状具有自适应性；达到对物 体多向抓持的效果：能够在多个方向对物体提供抓持力，对不同方向放置的各种形状(包括 长条状)物体均可有效抓持；结构简单，能耗低。

本发明采用如下技术方案：

本发明所述的一种多指紧箍弹性变位杆簇自适应机器人手装置，其特征在于：包 括基座、多孔弹性块、驱动器、传动机构、至少一个手指、K个滑动推杆和K个簧件；所述多孔 弹性块安装在基座中，所述多孔弹性块具有弹性，所述多孔弹性块上有K个通孔，任意两个 通孔的中心线的夹角小于15度；所述驱动器的输出轴与传动机构的输入端相连，所述传动 机构的输出端与手指相连；第i个所述滑动推杆滑动镶嵌在第i个通孔中，第i个所述滑动推 杆的中心线与其在第i个通孔中的滑动方向一致；每个所述滑动推杆的一端伸出在基座的 外侧；第i个所述簧件的两端分别连接第i个滑动推杆和基座，或者第i个所述簧件的两端分 别连接第i个滑动推杆和多孔弹性块；所述手指转动或平动设置在基座中；所述手指与传动 机构的输出端相连；所述手指与多孔弹性块或与位于外围的滑动推杆相接触；其中，K为大 于3的自然数；i＝1,2,…,K；i为自然数。

本发明所述的多指紧箍弹性变位杆簇自适应机器人手装置，其特征在于：所述多 孔弹性块由乳胶、硅胶或橡胶中的任意一种或多种制成。

本发明所述的多指紧箍弹性变位杆簇自适应机器人手装置，其特征在于：还包括M 个套筒；第j个所述套筒固定安装在第j个通孔中；第j个所述滑动推杆滑动镶嵌在第j个套 筒中；其中M为不大于滑动推杆的数量且M为自然数；i＝1,2,…,M；j为自然数。