[发明专利]七连杆并联捏握复合自适应机器人手指装置

说明书

七连杆并联捏握复合自适应机器人手指装置，属于机器人手技术领域，包括驱动器、基座、两个指段、四根杆件、六个轴、簧件和限位块。近关节轴和第一驱动轴套设在基座中，第一转轴套设在第一平行杆上，第二转轴套设在第一指段中，远关节轴和第二驱动轴套设在第二指段中，第一指段和第一平行杆套接在近关节轴上，从动杆的两端分别套接第一转轴和远关节轴，第二平行杆的两端分别套接远关节轴和第二转轴，驱动杆的两端分别套接第一驱动轴和第二驱动轴。该装置实现了捏握复合自适应抓取物体的特殊功能：既能第二指段平行捏持，也能自适应包络握持；远关节轴可平移，抓取范围大，运动死区小；体积小、外观拟人，结构简单、可靠，无需传感和控制系统。

技术领域

本发明属于机器人手技术领域，特别涉及一种七连杆并联捏握复合自适应机器人手指装置的结构设计。

背景技术

人手具有自由度多、体积小、出力大、抓取模式多的特点，这给模仿人手的拟人机器人手的研制带来困难。机器人手可以对物体进行抓持，并通过移动平台和臂部进行操作。现有的灵巧手是模仿人手的最高端装置，具有非常多的主动控制自由度，动作灵活，但是控制非常复杂，而且系统比较昂贵，难以自主适应未知环境，完成一个简单的抓取物体动作往往需要复杂的编程，对不同物体的抓取需要不同的编程，成本高，出力小，适应能力需要用到传感和控制系统。这些因素导致灵巧手难以广泛推广应用。

自适应欠驱动机器人手采用少量电机驱动多个自由度关节，虽然缺少类似灵巧手的高主动控制灵活度，但是由于电机数量少，藏入手掌的电机可以选择更大的功率和体积，出力大，同时纯机械式的反馈系统无需对环境敏感也可以实现稳定抓取，自动适应不同形状尺寸的物体，没有实时电子传感和闭环反馈控制的需求，控制简单方便，降低了制造成本。

在抓取物体时主要有两种抓取方法，一种是捏持，一种是握持。捏持是用末端手指的指尖部分去夹取物体，采用两个点或两个软指面去接触物体，主要针对小尺寸物体或具有对立面的较大物体；握持是用手指的多个指段包络环绕物体来实现多个点的接触，达到更稳定的形状包络抓取。工业夹持器一般采用捏持方式，难以具有稳定握持功能，不能适应多种形状物体的稳定包络抓取；自适应欠驱动手指可以采用自适应包络物体的方式握持，但是无法实施捏持抓取；耦合的多关节手可以实现多关节同时转动，能够实现捏持，不能实现针对多种形状物体的稳定的多点包络握持。上述三种手均有很大的提升空间。现实中很需要一种既具有捏持功能，又能够实现稳定自适应包络抓持的机器人手。

已有的一种双关节同向传动复合欠驱动机器人手指装置，如中国专利CN102161204B，可以实现先耦合转动多个关节，然后再自适应抓取的功能，其不足之处在于，该装置的抓取范围小；抓取物体时要求物体最初必须靠近基座和近指段，降低了抓取效率；无法实施平行捏持。

已有的一种具有双自由度欠驱动手指的五连杆夹持装置，如美国专利US8973958B2，包括五个连杆、弹簧、机械约束。该装置在工作时，开始阶段保持末端指段的姿态进行近关节弯曲动作，之后根据物体的位置可以实现平行捏持或自适应包络握持的功能。其不足之处在于，该装置的抓取范围小，机构体积大，外观不拟人，缺乏柔顺性，制造成本高。

本发明提供的七连杆并联捏握复合自适应机器人手指装置具有较多的关节自由度、较少的驱动器，远关节轴可平移，抓取模式多，抓取范围大，自适应性强。

发明内容

本发明的目的是为了克服已有技术的不足之处，提供一种七连杆并联捏握复合自适应机器人手指装置，该装置用一个驱动器驱动两个关节，具有多种抓取模式：根据目标物体形状和位置的不同，既能实现平行开合末端指段进行向内捏持，也能自适应包络握持；在包络抓取时，抓取范围大，运动死区小；同时该装置体积小、外观拟人，结构简单、可靠。

本发明的技术方案如下：