[发明专利]多路差动直线平夹双指段自适应机器人手指装置

说明书

多路差动直线平夹双指段自适应机器人手指装置，属于机器人手技术领域，包括基座、电机、传动机构、三个指段、三个关节轴、六个连杆、五个簧件、两个拨块和两个限位块等。该装置可以实现三关节直线平夹和双指段自适应抓取模式。在在初始阶段，该装置为直线平行夹持模式：远指段平动且轨迹为直线，适合夹持平面上的物体；当近指段接触物体被阻挡，该装置进入自适应抓取模式：中指段、远指段分别绕中关节轴、远关节轴转动；当中指段接触物体，远指段会继续转动，直到近、中、远三个指段均接触物体。该装置对不同形状、尺寸物体具有自适应性，采用一个电机驱动三个关节，抓取稳定且具有变抓力效果，控制简单，制造和维护成本低。

技术领域

本发明属于机器人手技术领域，特别涉及一种多路差动直线平夹双指段自适应机器人手指装置的结构设计。

背景技术

随着科技的发展，机器人在工业生产、生活日常中帮助人们完成重复、危险的工作，扮演着越来越重要的角色。机器人手作为机器人执行抓取操作的重要执行机构而得到广泛的研究。多指机器人手由于与人手类似，可以抓取不同形状尺寸物体，适应性广泛，因此多指机器人手得到很多的研究。具有多指的机器人手采用手掌以及多个带关节的手指构成。一般具有三个关节的机器人手指通过控制近、中、远三个关节自由度执行抓取操作。

多指机器人手主要包括灵巧手和欠驱动手。其中，灵巧手通过多个驱动器分别控制多个关节自由度，具有很高的抓取精度，如日本岐阜大学研制的Gifu II手和美国宇航局研制的Robonaut-II手等。但是灵巧手在抓取之前中需要传感系统预先检测并确定物体姿态以及最佳抓取手势，对手指各个关节的运动进行规划，确定物体空间位置，整体系统的成本高，控制复杂，目前还难以大规模推广应用。

欠驱动手是具有欠驱动手指的机器人手。欠驱动手指通过较少的驱动器驱动较多的关节自由度。现有的欠驱动手指包括平夹手指、耦合手指和自适应手指三种基本类别。其中，平夹手指的末端指段在抓取过程中保持相对于基座不变的姿态，适合抓取工作台面(某个平面)上的物体；耦合手指的近指段转动时，远指段会相对近指段同时转动，具有抓取动作更加拟人化的特点，同时抓取更加迅速；自适应手指近关节先转动，近指段接触物体后才触发下一个关节——中部关节转动，依次类推，实现多个指段均接触物体的包络抓取效果，适应不同形状，尺寸物体。这种自适应抓取特点在传统的平夹手指或耦合手指中不能实现。

平夹自适应手指是将平行夹持与自适应抓取功能在一前一后两个时间阶段进行结合而产生的一种复合抓取手指。耦合自适应手指则是将耦合抓取与自适应抓取相结合的另一种复合抓取手指。

加拿大Robotiq手指就是典型的平夹自适应手指，这种类型的手指为一种末端呈圆弧轨迹的平夹自适应手指，无法实现末端呈直线轨迹的平夹自适应模式。在抓取桌面物体时，Robotiq手指需要机械臂配合控制才能实现末端指段精准夹取不同大小的物体，给机械臂控制增加了难度，因为抓取不同大小物体时，该装置需要在不同的高度进行作业，否则容易发生该装置的末端指段与工作台面相碰撞的危险。

发明内容

本发明的目的是为了克服已有技术的不足之处，提供一种多路差动直线平夹双指段自适应机器人手指装置。该装置具有三个关节，具有末端指段直线轨迹平行夹持功能，能实现中指段和远指段的双指段自适应抓取模式，对不同形状、尺寸物体具有自适应性。

本发明的技术方案如下：