[发明专利]一种基于张拉整体结构的多指机械手爪、机器人

说明书

本发明公开了一种基于张拉整体结构的多指机械手爪、机器人，其技术方案为：包括基座、多个沿基座周向均匀安装的手指，每个手指连接若干柔性张拉机构；其中，所述手指包括多个杆组，杆组之间通过中间绳相连，杆组环向对称位置在柔性张拉机构的作用下呈拮抗式动作。本发明具有质量轻、柔顺性好、安全性高、刚度可调的特点。

技术领域

本发明涉及机器人领域，尤其涉及一种基于张拉整体结构的多指机械手爪、机器人。

背景技术

现有的机械手爪大致可分为刚性手爪与柔性手爪两类。刚性手爪具有结构刚度大、运动精度高、承载能力强等优点，在工业领域得到广泛应用。柔性手爪采用软体材料和软体结构，具有良好的柔顺性和适应性，但是承载能力较弱。一些学者认为人体结构呈现出张拉整体的特点，由分布着不连续的局部压缩单元的连续张力网来维持身体结构的完整性与稳定性。

受此启发，美国著名建筑师Fuller提出了张拉整体结构的概念，并将其定义为由一组不连续的刚性受压构件与一组连续的柔性受拉构件组成的自支承、自应力的空间网格结构。独特的结构形式使得张拉整体结构同时保留了刚性构件的承载能力与柔性构件的变形能力，兼具刚体结构与软体结构的优点，广泛应用于建筑与结构工程领域，并在近年来逐渐获得了机器人领域研究人员的青睐。据发明人了解，张拉整体结构尚没有应用于机械手爪，因此本发明拟设计一种新型的基于张拉整体结构的机械手爪，拓展张拉整体结构的应用范围，并克服现有机械手爪的局限性。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种基于张拉整体结构的多指机械手爪、机器人，具有质量轻、柔顺性好、安全性高、刚度可调的特点。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

第一方面，本发明的实施例提供了一种基于张拉整体结构的多指机械手爪，包括基座、多个沿基座周向均匀安装的手指，每个手指连接若干柔性张拉机构；

其中，所述手指包括多个杆组，杆组之间通过中间绳相连，杆组环向对称位置在柔性张拉机构的作用下呈拮抗式动作。

作为进一步的实现方式，所述柔性张拉机构包括电机、与电机相连的绳轮，所述绳轮上缠绕有多根驱动绳。

作为进一步的实现方式，所述驱动绳的个数比每个手指的杆组个数少一个，且驱动绳的长度依次减小。

作为进一步的实现方式，所述绳轮上开设有直径逐渐减小的多个环形绕制槽，最长的驱动绳设于直径最大的绕制槽中。

作为进一步的实现方式，最长的驱动绳依次穿过各杆组并与末端的杆组固定连接，其余驱动绳连接杆组的个数根据长度逐个递减。

作为进一步的实现方式，每个手指连接两个柔性张拉机构，两个柔性张拉机构的驱动绳关于手指的轴线对称设置。

作为进一步的实现方式，所述杆组包括连接环、多个连接杆，多个连接杆沿连接环周向均匀布置。

作为进一步的实现方式，所述连接杆的一端与连接环相连，连接杆的另一端连接在一起；各连接杆的连接点与其相邻杆组的连接环之间通过多根斜拉绳相连。

作为进一步的实现方式，远离基座的杆组安装有夹爪。

第二方面，本发明实施例还提供了一种机器人，包括所述的多指机械手爪。

上述本发明的实施例的有益效果如下：

(1)本发明的一个或多个实施方式的手指由多个杆组串联，每个杆组具有多个被动自由度，每个手指具有2个主动自由度，能够实现手指的屈曲与伸展运动；通过多个手指并联实现对操作物体的抓持与释放等动作。