[发明专利]一种可自适应抓取的连杆欠驱动仿生手指

说明书

技术领域

本发明涉及一种仿生手指，特别是可自适应抓取的连杆欠驱动仿生手指，属于智能机器人技术领域。

背景技术

科学家对智能机器人的研究中，把仿人机器人作为机器人研究领域的最高境界，也一直把实现类人的行为作为梦寐以求的目标。人类通过手的操作实现多种功能，相似地，仿人机器人的灵巧手成为机器人实现多功能性的重要部分，其设计是仿人机器人的关键技术之一。

近年来，人类对灵巧手的研究取得了丰硕的成果。目前，灵巧手多具有3～5个手指，每个手指具有2～4个自由度，绝大多数关节为电机、空气肌肉、液压等驱动的主动关节。灵巧手能够实现人手的抓持动作和操作动作。国内外已经研制成功许多具有实用价值的仿生手，例如国外研制出来的Hitachi手、Utah/MIT手、Stanford/JPL手、Shadow公司研制的Shadow灵巧手、DLR手、Okada仿生手、UB手和Robonaut手，国内哈尔滨工业大学联合德国宇航局研发的HIT I和HIT II仿生灵巧收和北京航天航空大学研发的BH系列灵巧手比较成熟。灵巧手的主要优点是可以灵活主动的抓取物体，并且具有很好的抓取稳定性，其不足是不能实现抓取物体时对物体的形状和尺寸自动适应(自适应抓取)，造成对传感及控制系统要求高，系统复杂、成本高、可靠性低。设计连杆欠驱动仿生手指在自由度不减少的前提下，更好的减少了驱动器数量，并且在抓取不同的物体有更强的自适应性，同时降低了控制系统要求、系统复杂度和成本，提高了可靠性。

中国专利CN200710099371连杆欠驱动机械手，该装置含有第一指段、第二指段和设置在两者之间的欠驱动关节。欠驱动关节包括关节轴、主动滑块、连杆机构、扭簧关节轴安装在第一指段上，第二指段套设在关节轴上；连杆机构包括主动杆、从动杆，主动杆一段与第一指段铰接，另一端与从动一端铰接，从动杆的另一端与第二指段铰接，该铰接点轴线相对与关节轴轴线平行；主动滑块镶在第一指端中，且与主动杆相接处；扭簧套设在关节轴上，一端与第一指段固连，另一端与第二指段估接。

中国专利CN201210084863差动轮系耦合自适应欠驱动手指装置，此装置包括三个指节，从第三指节到第一指节之间有两个差动齿轮系传动，第三直接由电机驱动。

该装置的不足之处为：该装置零件多尤其是小型零件并且采用差动齿轮系导致加工困难，成本高，装配困难。同时差动齿轮系需要良好地润滑和密封使用成本高。

发明内容

针对现有技术中存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种结构简单、抓取平稳、精度高的仿生手指。

本发明的技术方案是如下。

一种可自适应抓取的连杆欠驱动仿生手指，包括第一指节、第二指节、小连杆、曲柄连杆，其特征在于，还包括

一触发致动部件，所述触发致动部件包括第一平面、第一致动部和第二致动部；所述第一平面与被抓取物体接触；

所述第一致动部通过一弹性机构与所述第二指节连接，从而使所述触发致动部件能够相对所述第二指节做往复运动；

所述第二致动部与所述曲柄连杆可操作地连接，从而使所述曲柄连杆机构在所述触发致动部件的驱动下相对所述第二指节做枢转运动。

进一步地，所述第一致动部包括一与所述第二指节基本平行的第二平面，所述弹性机构的一端与所述第二平面固定连接，另一端与所述第二指节固定连接。

进一步地，所述弹性机构包括至少一个压簧，所述压簧的一端与第二平面粘连，另一端与第二指节粘连。

进一步地，所述第一致动部还包括第一滑动连接件，所述第二指节包括一与所述第二平面基本垂直的第一滑轨，所述第一滑动连接件适于在所述第一滑轨中滑动。

进一步地，所述曲柄连杆包括通过一连接端固定连接的第一杆和第二杆，所述曲柄连杆通过所述连接端与所述第二指节可枢转地连接；所述第一指节的一端与第二指节可枢转地连接，所述第一指节的另一端与所述小连杆的一端可枢转地连接，所述小连杆的另一端与所述曲柄连杆的第一杆可枢转地连接。

进一步地，所述第二致动部包括第二滑动连接件；所述第二杆具有一与所述触发致动部交叉的第二滑轨；所述第二滑动连接件适于在所述第二滑轨中滑动。

进一步地，所述第二滑动连接件为圆柱形。

进一步地，所述连杆欠驱动仿生手指的连杆机构的各部分尺寸比例如下：

AB:h＝1～2；BC:h＝1～2；AD:h＝1.5～3.5；CD:h＝1.5～3.5；

∠CDF＝90°～180°；