[发明专利]柔性机械手在审

专利信息
申请号: 201710269658.6 申请日: 2017-04-21
公开(公告)号: CN108724239A 公开(公告)日: 2018-11-02
发明(设计)人: 任洪亮;刘铨权;顾晓艺 申请(专利权)人: 新加坡国立大学;苏州工业园区新国大研究院
主分类号: B25J15/12 分类号: B25J15/12;B25J15/10
代理公司: 广州华进联合专利商标代理有限公司 44224 代理人: 刘培培
地址: 新加坡*** 国省代码: 新加坡;SG
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摘要:
搜索关键词: 柔性手指 软轴 底座 机械手底座 驱动单元 一端连接 柔性机械手 纵向中心轴 柔性机械 地连接 可转动 拉伸 偏离 驱动
【说明书】:

发明公开了一种柔性机械手,包括:三个或以上的柔性手指,每个所述柔性手指包括手指主体、手指底座和软轴,所述手指主体的一端可转动地连接至所述手指底座;机械手底座;其中,所述手指底座固定至所述机械手底座;所述软轴的一端连接至所述手指主体的内部,另一端连接至驱动单元,且所述软轴设置为偏离所述手指主体的纵向中心轴;在所述驱动单元驱动作用下,所述软轴能够旋转或拉伸,从而使每根所述柔性手指具有弯曲和旋转两个自由度。

技术领域

本发明涉及一种柔性机械手,特别涉及一种通过软轴驱动的柔性机械手。

背景技术

在未知环境中完成不确定的任务对于机械手操作来说是一个很大的挑战。为了完成抓取任务,机械手的结构必须是灵活和稳健的。对于这个问题,基于刚性连杆的解决方法包括采用复杂的传感器。相反地,利用柔性材料及机构设计,机械操作手的稳健性及适应性可以得到很好的满足。

带有柔性手指的机械手可以很好地提高操作的鲁棒性和自适应性。柔性手指的欠驱动机构可以减少控制系统中驱动器的个数。不仅如此,它还可以保证简化及紧凑的设计。带有柔性的机械手在一些文章已经有了描述。US Patent 7,168,748描述一个三指结构的机械手。每个手指都可以通过齿轮副来传递动力从而实现关节的运动,每个手指都有三个主动的自由度包括一个可转动的手指根部。齿轮副的大量使用导致整个机械结构复杂,脆弱并且很难维护。US Patent 6,244,644展示了一个有五根手指的灵巧机械手,它利用绳驱驱动连杆来实现弯曲运动。这个手指的机理是利用连杆把驱动力从根部传到末端。因此,所有的驱动单元都可以安排在手指的根部。然而,每根手指的根部都固定在手掌上,所以很难实施转动来从而对带有瓶盖的目标物进行相应操作。US Patent 7,296,835描述了一个带有五根手指的机械手和一些手臂附件。每根手指通过绳驱来实现相对于手指根部的弯曲和转动。为了实现对于手指上可弯曲关节的主动控制,线传输的机构应该限制在一个小的几何尺寸,这就导致了整体机构的复杂和脆弱。US2010/0259057描述了一个具有类似人的手指的机械手。驱动所用的绳子穿过手指内部复杂的路径。这个机械手也受困于复杂的机构。

上述的机械手都受困于复杂而且脆弱的机械结构,而且刚性的连杆导致操作不规则目标物时需要复杂的算法。因此,需要一种结构简单,鲁棒性和自适应性的柔性机械手。

本发明提供了一个具有,它可以抓取尺寸、形状和质量范围很广的目标物。不仅如此,这个机械手可以松开\拧紧带瓶盖的目标物。

发明内容

为此,有必要针对现有机械手的以上问题,提供一种柔性机械手,包括:

三个或以上的柔性手指,每个所述柔性手指包括手指主体、手指底座和软轴,所述手指主体的一端可转动地连接至所述手指底座;

机械手底座;

其中,所述手指底座固定至所述机械手底座;

所述软轴的一端连接至所述手指主体的内部,另一端连接至驱动单元,且所述软轴设置为偏离所述手指主体的纵向中心轴;在所述驱动单元驱动作用下,所述软轴能够旋转或拉伸,从而使每根所述柔性手指具有弯曲和旋转两个自由度。

优选地,所述手指主体由柔性材料制成。

优选地,所述手指主体在其纵向中心轴两侧设置有不同的切口,一侧的切口角度大于另一侧的切口角度。

优选地,所述软轴偏离所述手指主体的纵向中心轴的距离为1mm-3mm。

优选地,所述柔性手指还包括上层罩子,所述轴承的内圈嵌套在所述手指主体的一端,所述轴承的外圈嵌套在上层罩子的内壁上,所述上层罩子的上端通过弹簧与所述手指底座连接。

优选地,所述驱动单元包括两个电机A和B,所述电机A用于驱动所述软轴进行旋转运动,所述电机B用于驱动所述软轴进行线性运动。

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