[发明专利]多轴轮系平行开合自适应包络机器人手指装置

说明书

技术领域

本发明属于机器人手技术领域，特别涉及一种多轴轮系平行开合自适应包络机器 人手指装置的结构设计。

背景技术

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，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。但传统的欠驱动机器人手多采用连杆机构， 由于机构的限制，指段靠向物体的过程中具有极限位置，从而产生运动死区，自适应性受到 大大削弱。

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，该装置有运动死区，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，该装置采用连杆机构，具有运动死区，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。

发明内容

本发明的目的是为了克服已有技术的不足之处，提供一种多轴轮系平行开合自适 应包络机器人手指装置。该装置具有多种抓取模式，既能平动第二指段捏持物体，也能先后 合上第一指段和第二指段包络物体；抓取范围大，无运动死区，体积小，外观拟人；同时采用 欠驱动的方式，利用一个驱动器驱动两个关节，无需复杂的传感和控制系统。

本发明的技术方案如下：