[发明专利]双指双驱动平移夹持型柔性抓手及控制方法

说明书

技术领域

    本发明具体公开了一种双指双驱动平移夹持型柔性抓手及控制方法。

背景技术

机器人的功能主要是由手爪抓取物体，并对它进行操作来体现的。因此，对手爪的研究在整个机器人技术中占有极其重要的地位，一般安装在机器人的前端执行各种作业，其定义为：“机器人具有的可以直接作用于作业对象的部分”。目前基于电机驱动的抓手实现双指抓取往往只需要一个电机控制，实现双指对称抓取。双指平移夹持型手爪是目前使用广泛的一种。它即可用手指的内侧面夹持物体的外部，也可将手指伸入到物体的孔内后，通过平移张开双指，用外侧面卡住物体。当手爪夹紧或松开工件时，双指只作平移运动。它的夹持中心不受工件直径变化的影响。在使用一个电机的情况下，机构实现上通常采用三种方式实现双指平移抓取，一、靠连杆和导槽保持双手指作平移运动。二、是由带轮齿条推动双指平移。三、是经双向螺杆驱动手指平移。

对于机器人精密抓持、夹持或装配、水果采摘等任务，仅靠双指位置控制已不能胜任，因为在这类对接触力大小有要求的场合，微小的位置偏差都可能导致巨大的接触力，极易对机器人和带抓目标物体造成损害。机器人抓取过程发生损伤的主要原因是：机器人抓手抓取或夹持力过大，压伤物体外表；抓取不稳定，响应速度慢，物体滑落。主动的抓持力控制技术可通过优化机械手爪和工件的接触力帮助机器人减小抓取损伤。

工业机器人用的柔性抓手灵活性差、缺少力感知能力，特别是柔性抓取策略的研究，物体的运动和受力不能通过对每个手指进行主动控制来实现。本发明给出一种双指双驱动柔性抓手设计及其控制方法，所谓的柔性主要是指在双指手爪内嵌双力传感器，即采用双指主动力控制，即在位置控制中，通过力传感器引入力信号，通过数据处理，采用适当的控制策略产生控制指令驱动双指运动。该方法采用双指协调柔顺控制算法，可抓取精密器件、西红柿、鸡蛋等小型物体，实现快速无损抓取。

随着经济的快速增长，我国每年新增的工业机器人台数以及总量都在快速增长，服务机器人、特种机器人等也有广泛的需求，该抓手双指采用并行双电机独立控制，配合双力觉传感器，其灵活性明显提高，故障率明显减小，适合复杂、狭窄、恶劣环境下的抓持、夹持或装配操作，可以进一步减小易碎变形物体抓持损伤，提高机器人末端执行器抓取的柔顺性、灵活性和智能性。可以直接应用于：工业机器人配套用智能手爪、食品工业配套用末端执行器、农业机器人柔性采摘末端执行器、医学生物组织建模与拾放控制等领域。

发明内容

为了解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种双指双驱动平移夹持型柔性抓手及控制方法。

本发明采用的技术方案如下：

一种双指双驱动平移夹持型柔性抓手，包括左指和右指，所述的左指和右指设于主机架的下方，所述的左指和右指能沿着主机架上的导轨来回滑动，且所述的左指和右指分别各自通过一套驱动系统驱动。

所述的左指的驱动系统包括一个左指电机，左指电机驱动带轮I，带轮I 通过同步齿形带驱动带轮II,带轮II 的输出轴上连接一个丝杠I，所述的丝杠I上的滑块与左指连接；

所述的右指的驱动系统包括一个右指电机，右指电机驱动带轮III，带轮III通过同步齿形带驱动带轮Ⅳ，带轮Ⅳ的输出轴上连接一个丝杠II，所述的丝杠II上的滑块与右指连接。

所述的主机架为左右对称的“U”型架，所述的“U”型架采用整块金属或铸造而成，采用线切割、销切机加工而成，在“U”型架的左边侧板和右边侧板上对称的设有三个孔，在“U”型架的底板设有两个平行的导轨，所述的左指和右指卡在导轨上，且与丝杠上的滑块相连。

所述的左指电机位于主机架的内侧，左指电机的输出轴从内侧通过左边侧板的孔II伸出，然后输出轴连接带轮I，带轮I 通过同步齿形带驱动带轮II，所述的带轮II 的输出轴穿过孔I与一个丝杠连接。

所述的右指电机位于主机架的内侧，右指电机的输出轴从内侧通过右边侧板的孔I伸出，然后输出轴连接带轮III，带轮III 通过同步齿形带驱动带轮Ⅳ，所述的带轮II 的输出轴穿过孔II与一个丝杠连接。

在所述的主机架的顶部设有覆盖板，在覆盖板的顶部设有机器人配套用法兰。

在所述的左指和右指上各自连接一个力传感器，分别是左指力传感器、右指力传感器；在所述的左边侧板的孔III安装有右指触觉开关；在右边侧板的孔III设有一个左指触觉开关。