[发明专利]一种仿人手家庭服务用机器手

说明书

技术领域：本发明涉及拟人机器人领域，特别涉及一种仿人手家庭服务用机器手。

背景技术：一方面信息高速发展和生活、工作节奏的加快，需要人们从繁杂的家庭劳动中解脱出来；另一方面随着中国老龄化越来越严重，更多的老人需要照顾，社会保障和服务的需求也更加紧迫，而中国多年的计划生育政策之后，已经形成了人口倒金字塔结构，老龄化的家庭结构必然使更多的年青家庭压力增大，而且生活节奏的加快和工作的压力，也使得年轻人没有更多时间陪伴自己的孩子，随之酝酿而生的将是广大的家庭服务机器人市场。

当代机器人专家现已达成了共识：作为计算机技术及现代IT综合技术的一个必然延伸，家庭服务机器人技术完全可能遵循“摩尔定律”(“摩尔定律”是以英特尔公司的奠基人戈登·摩尔的名字命名的。摩尔在1965年的一篇文章中认为，未来处理器的能力每18个月就会翻一番。在过去几十年里，计算机微处理器以及许多新技术的发展速度，均遵循“摩尔定律”的法则)，并以前所未有的速度实现突破。到那时，以技术为保证的家庭服务机器人市场，将成为继家电、个人电脑之后，第三个以超规模速度走向家庭的产品。

德国和日本等国的科学家及研究机构预计，在未来的几十年间，家庭生活中将出现的最大变化，就是机器人的普及。家庭服务机器人将在日常家庭生活中扮演越来越重要的角色，承担越来越多的工作：可以成为家中“保姆”，照顾孩子学习玩乐，协助老人更衣洗澡，提醒病人按时吃药；将能承担诸如端茶倒水、取报纸、收拾餐具、倒垃圾、吸尘、擦窗户等许多家务活；可以进行家电控制、防盗监测、安全检查、接听电话等；另外还可以用来从互连网上收集新闻及其它信息等工作等等。

而要使绝大部分家庭服务机器人能够从事上述工作，就必须给机器人末端赋予一个类似人手的通用夹持器，即像人手一样灵巧的“手”。

另外，随着机器人应用领域日益扩大、自动化水平不断提高，特别是在水下及危险的作业环境(如在核电站清除核废料)中，同样迫切希望能给机器人末端赋予一个类似人手的通用夹持器，以便在危险、复杂及非结构化的环境中，使其能够适应任意形状的物体以完成各种复杂的细微的操作任务，机器人多手指灵巧手正是为适应这一需要而提出的，它的研究属国际前沿课题。随着研究的深化和技术的不断进步，机器人手爪的用途也越来越广泛，除了用在家庭服务机器人上，它还可以代替宇航员在恶劣危险的太空环境中进行一些复杂的作业；它可以为人工智能、遥操作以及抓取规划等方面的科研工作者提供良好的试验平台；还可以成为一些地面机器人的手，在核、生、化环境中从事探测、取样、装配、修理作业等。

仿人机器人正处于飞速发展的时期，世界各国已研制出各类能在实际中使用的仿人机器人。就像人手对人的作用一样，仿人机器人手爪是仿人机器人关键部件之一。目前研制的各类仿人机器人手爪或者是多指灵巧手，能进行灵巧抓取和操作，但驱动元件多，负载能力差；或者是专用夹持器，负载能力强，抓取稳定性好，但适应不同物体的能力差。

2006年中国科学院合肥物质科学研究院申请的中国经国知局网上检索发明申请号200610156059.5、公开号CN100999077中公开了一种多用途形状自适应机器人手爪及工作方法，主要包括框架和与之机械连接的手指机构、驱动分路传动机构和手指位置调整机构，采用三个力矩电机分别驱动三个手指，采用一个步进电机调节手指的角度，采用欠驱动手指机构，利用自主选择合适模式的方法工作。该发明在一定程度上拓展了机器人的应用空间，但仍存在一些不足之处：

1.手指的驱动传动机构采用齿轮机构传动，尺寸较大，占据了整个手爪机构约1/2的空间；

2.三个手指沿圆形手掌边缘均匀分布，手爪所能抓取物体的尺寸受到了圆形手掌尺寸的限制，要想抓握大尺寸的物体，就要使手爪的整体尺寸很大；

3.手爪在结构和外形上都没有模仿人手，因此看起来不够美观，也不适合用在家庭服务机器人上，特别是仿人机器人上；

4.整个手爪系统质量较大，约为1.8kg。