[发明专利]一种多抓取方式和驱动方式的气动三指机械手

说明书

本发明提供了一种多抓取方式和驱动方式的气动三指机械手，包括手部壳体、手部转动气缸、旋转底盘、动力气缸和控制气缸。本发明使用气缸来代替电机，使得成本大大下降，响应速度大大加快，同时操作简便，控制简单。本发明结合多种抓取方式，增加了机械手的适应性，使其能在复杂的抓取环境中发挥出更大的作用，同时，无需拆卸即可更换抓取方式，大大减少了由于安装不当引起的误差，减少了安装工时。本发明设计精巧，手部占据空间较小，适用于日常的服务甚至是家庭使用，同时成本较低，较易控制。

技术领域

本设计涉及一种机械手结构，具体涉及一种平夹耦合自适应欠驱动气动三指机械手。

背景技术

随着科技的进步，越来越多的机器人替代人力在人们的生产生活中起到重要的作用。而机械手作为机器人的末端执行装置，其作用和精度极大程度上决定了一个机器人的好坏。市面上的机械手按照抓取方式可以分为灵巧手、工业抓手和欠驱动手。而其中又有平夹式抓取PA，耦合式抓取CO和自适应式SA抓取。

灵巧手式是全驱动方式的代表，每个关节处都会存在一个电机来控制关节的运动，这使得灵巧手可以做到对很多不同形状物体的抓取.但是因为电机过多使得成本过高，另外过多的电机意味着多个数值的输入，也代表着多个过程量的处理，这使得灵巧手操纵较为复杂，误差分析较为困难，体积较为庞大。

工业抓取器通常只适用于一种特定的抓取方式，专一性较强，适应性和精度较低，无法用于更高级别的生产与制造。工业夹持器在工业流水线抓取物体时经常使用，手指具有平行夹持的功能，这一平行夹持(简称平夹)是在许多场合非常有效的抓取方式，也是在桌面上抓取物体甚至是唯一的抓取方式，对中抓取，抓取位置准确，工业上得到了大量应用。工业夹持器结构简单、制造容易、工作可靠，但是，工业夹持器手指中部没有转动关节，难以抓取不同形状、尺寸物体，因此适用范围窄，不利于应用于服务机器人上；

欠驱动手作为最近机械手研究的热门领域，其特点是用一个电机来控制多个关节，从而简化系统，减少输入量，减少过程量来减小复杂程度。此外，欠驱动手应用范围较广，适用于不同的抓取模式。

耦合抓取作为欠驱动抓取的一种常用方式，其特点是第一关节和第二关节运动方向同时一致，有较好的拟人作用，适合与指尖末端的捏取。平夹在夹取的过程中手指末端一直保持垂直，适合于桌面上物体的平夹。这两种抓取方式各有优点，但是都不能很好的完成对物体的包络抓取。自适应式抓取则利用力学特性或者传感器来完成对物体的随行抓取。当不同指节接触到物体时才停止运动，通过这种方式来完成对物体的随形抓取。

当今市场上大部分机械手都以平夹自适应PASA和耦合自适应COSA为主，结合两种抓取方式的机械手并不常见，而有时因为抓取环境的不同要求不同的抓取方式，拆卸后在装上则导致了抓取精度的偏差。因此，设计一款多种抓取方式和驱动方式的机械手便成为了重要之事。

发明内容

本发明的目的是为了提出一种新型的机械手结构，来同时实现灵巧手、平夹、耦合、自适应以及欠驱动多种抓取方式。节约成本以及安装工时。

本发明的技术方案：

一种多抓取方式和驱动方式的气动三指机械手，包括手部壳体、手部转动气缸、旋转底盘5、动力气缸1和控制气缸2；

所述手部壳体是机械手后端的气缸外壳；

所述手部转动气缸主要由导气管和曲柄滑块机构8构成，由气缸活塞的往复运动转化成曲柄的旋转运动从而带动旋转底盘5转动；

所述旋转底盘5承接有两个动力气缸1、一个控制气缸2和中指节4的可旋转装置，其通过旋转来变化不同的手形以适用于不同的形态；

所述动力气缸1是用来控制中指节4转动的丝杠气缸；

所述控制气缸2是用来控制前指节3转动的丝杠气缸；