[发明专利]一种机器人手

说明书

技术领域

本发明属于机器人技术领域，特别是涉及一种机器人手。

背景技术

机器人（Robot）是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。它的任务是协助或取代人类工作的工作，例如生产业、建筑业，或是危险的工作。机器人是高级整合控制论、机械电子、计算机、材料和仿生学的产物。在工业、医学、农业、建筑业甚至军事等领域中均有重要用途。

通过近十年的发展，中国机器人产业从无到有、从小到大，目前已经形成了一百余家从事机器人研发设计、生产制造、工程应用以及零部件配套的产业集群，其中40余家上市公司在股市上形成了具有机器人概念的高技术板块。全国各省市地区正在建设和筹建的机器人产业园超过40余家。机器人应用遍及汽车制造、工程机械、食品等行业。

对于机器人的分类，虽然国际上没有统一的标准，但一般可以按照应用领域、用途、结构形式、自由度、负载以及控制方式等标准进行分类。按照应用领域的不同，目前我国的机器人主要有两种，即工业机器人和特种机器人。工业机器人，即面向工业领域的多关节机械手或多自由度机器人。按用途来分，工业机器人可分为搬运机器人、焊接机器人、装配机器人、真空机器人、码垛机器人、喷漆机器人、切割机器人、洁净机器人等。

作为机器人家族中的新生代，服务机器人尚没有一个特别严格的定义，各国科学家对它的看法也不尽相同。其中，认可度较高的定义来自国际机器人联盟（International Federationof Robotics，IFR）的提法：“服务机器人是一种半自主或全自主工作的机器人，它能完成有益于人类健康的服务工作，但不包括从事生产的设备”。而我国在《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》中对服务机器人的定义为，“智能服务机器人是在非结构环境下为人类提供必要服务的多种高技术集成的智能化装备”。服务机器人可细分为个人、家庭机器人、专业服务机器人。

随着机器人研究的深入和各方面需求的巨大增长，机器人的应用领域在不断地扩大，概念也在不断地拓展，不再局限于搬运、焊接以及大批量作业的工业机器人，人类已经研制成功或正在研制用于危险环境作业、海洋资源探测、核能利用、军事侦察以及空间探测中的特种机器人。机器人已经从小说素材和科幻电影中发展为广泛应用于各领域的由计算机控制的智能机电装置系统。在机器人获得巨大发展的同时，机器人关键部件之一的机器人手爪也获得了长足的进步。

作为机器人与环境相互作用的最后环节和执行部件，机器人手爪既是一个主动感知工作环境信息的感知器，又是最后的执行器，是一个高度集成的、具有多种感知功能和智能化的机电系统，涉及机构学、仿生学、自动控制、传感器技术、计算机技术、人工智能、通讯技术、微电子学、材料学等多个研究领域和交叉学科。机器人手爪正由简单发展到复杂，由笨拙发展到灵巧，其中的仿人灵巧手已经发展到可以与人手媲美，它能捏住一支花，握住一枚鸡蛋，抓取任意一件东西，还能进行一些简单的操作。

由于机器人手爪的重要性，美国、德国、日本、俄罗斯等机器人研究强国研制成功了多种通用和专用的机器人手爪，手爪的灵活性和可靠性得到很大的提高，加上先进的感知系统，具备一定的自主能力，为机器人的灵活抓取和操作奠定了坚实的基础。我国的机器人的研究开始于７０年代，起步较晚，手爪研究也相对落后。从８０年代至今，在国家８６３计划和国家自然基金的大力支持下，机器人的研究被列入重点发展的主题，得到大力的发展，手爪的研究也步入了一个良好的发展时期 。

手爪的应用环境千差万别，抓取可靠、环境适应性好、控制简单、自适应性强、自主能力高是衡量机器人手爪设计水平的重要标志。性能优良的机器人手爪可以实现可靠、快速和精确地抓取。研究和开发一个性能优良的机器人手爪是一项艰巨的任务，包括技术实现和理论研究两个方面。

目前机械手臂的应用越来越广泛，但是传统机械手臂复杂不够灵活，伸缩需要的空间较大，且机械臂笨重检修困难；机械爪一般由电机驱动或气缸驱动，气缸驱动的机械爪在撤去动力后，很难保持夹紧状态。

此手爪结构是应项目需要进行开发设计的。在以往的标准电机装配生产线上，转子的安装定位均是通过人工操作实现的。这样容易造成电机质量的不稳定，生产效率不高，且技术工人的劳动强度较大。由机器人加上手爪来实现转子的装配，装配质量的稳定性大幅提升；产线的生产效率大幅提升；技术人员的劳动强度降低。

发明内容