[实用新型]一种机器人手指装置

说明书

本实用新型涉及仿生机器人技术领域，具体涉及一种机器人手指装置，能够解决现有技术中机器人手指装置抓取范围小，适用性差的问题。机器人手指装置包括基座、绕近关节轴铰接在基座上的第一指段和绕远关节轴铰接在第一指段上的第二指段，第二指段固定在与远关节轴铰接的第二指段连杆上，以初始状态下基座、第一指段和第二指段的排列方向为竖向，第一指段上设有沿与竖向交叉的方向导向移动设置的导向滑座，导向滑座铰接有第一连杆和变耦连杆，第一指段上铰接有抓取连杆，抓取连杆具有用于抓取物品的抓取端和与变耦连杆铰接的变耦端，变耦连杆位于抓取连杆背向机器人手指装置抓取方向的一侧，抓取连杆与第一指段的铰接点位于抓取连杆的两个端部之间。

技术领域

本实用新型涉及仿生机器人技术领域，具体涉及一种机器人手指装置。

背景技术

在机器人发展过程中，技术人员把拟人机器人作为机器人研究的最高境界。与人类似，拟人机器人的多数功能要通过手部操作来实现，而手部机构的设计基础是手指装置，其设计是拟人机器人的关键技术之一。

先进的灵巧手的主要优点是可以灵活主动地抓取物体，并有很好的抓取稳定性，其不足之处是灵巧手不能实现抓取物体时对物体的形状和尺寸自动适应，对传感及控制系统要求高，系统复杂，成本高，可靠性低，并需要较高技术水平的人来操作，操作门槛高。欠驱动技术是解决手指装置控制系统复杂的重要技术手段，在手指装置中通过利用欠驱动机构可以由较少的电机驱动较多的关节，从而降低了手指装置对控制系统的要求，以双关节机器人手指为例：电机驱动整个手指（包括第一指段和第二指段）类似于一个刚体呈伸直状态绕近关节轴转动，当第一指段碰触物体后受限制无法运动，此时在电机的作用下第二指段绕远关节轴转动，实现了两个指段先后顺序转动，该类手指装置具有自动适应物体大小的特殊效果，适应抓取对象的范围广，抓取的稳定性高。但是该类欠驱动手指装置也存在不足之处：手指在未触碰到物体前始终呈伸直状态转动，这样不仅与人的手指动作有较大的差异，缺乏拟人性，并且当第一指段触碰到物体后，在第二指段转动到与物体接触之前，物体有可能在第一指段的作用下被推开，离开手指的抓取范围；手指只能以握持的方式来抓取物体，而不能实现较好的末端捏持；当手指末端触碰到物体时不能实现各关节的自然弯曲，从而较难将物体拨至手中抓牢，不能做到类似人手的空手握拳的动作。

另一种在机器人手指领域内广泛运用的技术是耦合技术，通过采用耦合机构，当机器人手指装置转动时，可以实现多指段多关节的同时转动，动作过程类似人手握持时手指的自然弯曲，仍以双关节机器人手指为例说明耦合式手指装置的工作方式：当电机驱动手指转动时，不仅手指的第一指段绕近关节轴转动，第二指段在随第一指段运动的同时绕远关节轴相对于第一指段转动，两者转动的角度有一个固定的比例关系，该比例关系由具体的耦合机构的设计决定，并且始终保持不变，此即为耦合抓取模式。多关节的手指依然可以由较少的驱动源驱动，故耦合式机器人手指继承了欠驱动式手指具有较少驱动源，控制简单的特点，而且克服了欠驱动手指装置的一些缺点，其抓取动作具有良好的拟人性，可以实现捏持方式抓取，采用耦合式手指装置的机器人手以做出握拳动作，同时还可以避免欠驱动手指装置有可能在抓取物体时将物体推开的特点。但是耦合式手指装置由于各个关节转动角度的比例保持不变，不具有欠驱动自适应手指的自适应抓取功能，各关节以固定角度比例转动时，无法以恰好适应物体表面大小尺寸的握持方式抓取，不具备对物体的自动适应性，抓取效果不好，抓取不稳定。

现有技术中，也存在一些将欠驱动和耦合传动结合在一起的机器人手指装置，例如授权公告号为CN101664930B，授权公告日为2011.01.12的专利文件公开了一种耦合欠驱动双关节机器人手指装置，该机器人手指装置包括基座、电机、两个指段、两个关节轴、电机、四个连杆和两个簧件等，该手指装置利用连杆和簧件构成一体的耦合传动机构和欠驱动传动机构，能够综合实现两关节手指耦合抓取过程与欠驱动自使用抓取过程融合于一体的效果。