[发明专利]远程传动导套连杆直线平夹自适应机器人手指装置

说明书

远程传动导套连杆直线平夹自适应机器人手指装置，属于机器人手技术领域，包括机架、两个指段、两个关节轴、驱动器、多个连杆、导向套筒、多个传动轮、多个传动件、拨盘、拨杆和两个簧件等。该装置实现了机器人手指直线平行夹持与自适应抓取的功能。该装置根据物体形状和位置的不同，能保持第二指段的姿态直线平动第二指段去夹持物体，还能在第一指段接触物体之后，自动转动第二指段去接触物体，达到自适应包络不同形状、尺寸物体的目的；抓取范围大，抓取稳定可靠；利用一个驱动器驱动两个指段；该装置结构简单，加工、装配和维修成本低，适用于机器人手。

技术领域

本发明属于机器人手技术领域，特别涉及一种远程传动导套连杆直线平夹自适应机器人手指装置的结构设计。

背景技术

随着自动化技术的发展，机器人技术迎来了新的高峰，机器人手作为机器人的一种末端执行器，也引起更多的关注，在机器人手方面的研究也越来越多。为了协助机器人在特殊情况下完成更多的任务，人们开发了多种多样的机器人手，例如灵巧手、特种手、钳状手(工业夹持器)等。空间中的物体具有六个自由度，机器人手在抓住物体的同时需要限制物体的六个自由度才能稳定的抓住物体，钳状手一般采用平行夹持的方式，仅能限制不超过四个自由度，为了保持夹持的稳定性，需要施加较大的夹紧力，利用物体与机器人手间的摩擦力来保证稳定的抓取物体，然而巨大的夹紧力会使物体表面产生较大的应变，甚至使物体产生塑性变形或物体破坏，特别对于薄壁物体和硬度较低的物体，钳状手不能直接夹取。

具有直线平动夹持的机器人手已经被发明出来，例如专利WO2016063314A1，包括若干连杆，一个夹持指段，驱动器组成。该装置能够实现夹持指段的直线平动，利用夹持指段的平行移动对不同大小的物体实现平行夹持的功能。其不足之处在于：该装置只能实现直线平行夹持功能，无法实现自适应包络抓取物体的功能。

自适应包络物体抓取是利用微分的思想，让机器人手抓取物体时能够自适应物体的表面，让更多的表面与物体接触，在抓取物体时能够限制物体更多的自由度，从而达到不需要太大的夹持力就能稳定的抓取物体，这样能较大的减少抓取物体时机器人手对物体的损坏，对于形状不规则的物体的抓取，自适应机器人手具有明显的优势。灵巧手也可实现适应物体表面的抓取，但由于灵巧手需要多个驱动器分别控制，其控制系统复杂、精度要求高、维护成本高，使得灵巧手的成本较高，不利于普遍的生产使用。于是自适应欠驱动手被研发出来，自适应欠驱动机器人手只需较少的驱动器就能够驱动比驱动器数目更多的关节，来实现机器人手自适应包络的抓取物体。欠驱动机器人手的成本相对于灵巧手的成本大大降低，结构紧凑，无需复杂的控制系统。例如，已有的一种欠驱动两关节机器人手指装置(中国发明专利CN101234489A)，包括基座、电机、中部指段、末端指段和平行带轮式传动机构等。该装置实现了双关节欠驱动手指弯曲抓取物体的特殊效果，具有自适应性。该欠驱动机械手指装置的不足之处在于：手指在未碰触物体前始终呈现伸直状态，抓取方式主要为握持方式，难以实现较好的末端平行夹持抓取效果。但对于体积小的物体，由于物体表面小，而欠驱动机器人手指的每个指段的长度相对于物体表面来说又过长，难以自适应物体的表面，此时平行夹持就取得了明显的优势。因此具有平行夹持和自适应抓取功能的机器人手非常必要，扩大了机器人手的抓取对象的范围，对工业生产和日常生活有较大的益处。

具有两种抓取模式的传统欠驱动手已经被开发出来，已有的一种欠驱动手指，如美国专利US8973958B2，包括五个连杆、弹簧、机械约束和驱动器等。该装置实现了圆弧平行夹持与自适应抓取模式。在工作时，开始阶段相对于基座保持末端指段的姿态进行近关节弯曲动作，之后根据物体的位置可以实现平行夹持或自适应包络握持的功能。其不足之处在于，(1)该装置仅能实现圆弧平行夹持功能，无法实现直线平行夹持功能，在工作台上夹持不同尺寸的薄板物体时需要机器人臂部运动才能配合实现抓取，因此抓取存在严重不足；(2)该装置采用多连杆机构，运动存在较大的死区，抓取范围小。

发明内容