[发明专利]平夹感知自适应机器人手指装置及其控制方法

说明书

技术领域

本发明属于机器人手技术领域，特别涉及一种平夹感知自适应机器人手指装置及其控制方法的设计。

背景技术

机器人已经可以实现较多的操作功能，其大部分功能需要机器人手的操作来实现，因此手部结构的设计是机器人设计的关键技术。目前机器人手指分为灵巧手和欠驱动手两类，它们各自有自身的优点，同时也有自身的不足之处。

现有灵巧手指的缺点是对所抓物体的形状、大小没有自动适应性，需要经过大量的运动学和动力学的复杂计算，还需要针对当前问题进行复杂编程达到多关节协调运动控制，难以满足非结构化环境下的可靠的鲁棒抓取，这种依赖于大量传感器信息的综合应用、复杂运动学和动力学计算以及复杂控制理论的技术，成本昂贵、对操作人员要求高等不足，长期以来难以广泛实用化。

现有灵巧手的优点是抓取过程稳定，抓取力可控，传动链短，灵活性高，稳定性高，可靠性高。

现有欠驱动手指的缺点是传动链长，在传动过程中会产生空程、间隙和丢步等问题，使手指抓取性能降低，当手指根部的第一指段施加于物体上的抓取力较小时，欠驱动手指不能工作，当第一指段抓取力较大时，欠驱动手指虽然能够实现自适应抓取动作，但是会导致第二指段抓取力与第一指段抓取力相比非常小，且两者呈某种比例，为了提高第二指段抓取力，不得不增加第一指段抓取力，但是过大的第一指段抓取力会挤坏物体，因此，对许多物体的抓取来说，欠驱动手指抓取方式很不理想，如利用齿轮传动实现的欠驱动手指(CN1289269C)、利用连杆传动实现的欠驱动手指(US5762390)。

现有欠驱动手指的优点是驱动器少，结构简单，不需要进行大量运动学和动力学的复杂计算，不需要进行复杂编程，具有自动适应物体形状、大小的特点，降低了控制难度和成本。

发明内容

本发明的目的是为了克服已有技术的不足之处，提供一种平夹感知自适应机器人手指装置及其控制方法。该装置综合利用了灵巧手和欠驱动手的结构特点，可以更好地实现平行夹持及自适应抓取的功能，根据目标物体形状和位置的不同，既能平动第二指段捏持物体，也能依次转动第二指段和第一指段自适应不同形状、大小的物体；该装置抓取范围大，抓取过程稳定，抓取力可控，传动链短，对不同物体抓取时无需重新编程，使用简单方便；该装置可实现高灵巧性、高自适应性、高可靠性、高稳定性和低控制难度。

本发明的技术方案如下：