[发明专利]一种电-气复合驱动柔性手指的仿鹰爪物流包装机械手

说明书

本发明公开了一种电‑气复合驱动柔性手指的仿鹰爪物流包装机械手，由驱动部件、四个相同手指部件组成，手指部件由指根节、中指节和指尖节组成，本发明可以根据情况选择接触力的作用点，以及作用力的方向，使抓取过程不对物体造成形变以及损伤，抓取更精确可靠；同时，调整根指节与被抓物体的角度，可以适应抓取物体尺寸的较大变化，适应抓取物体形状、竖横放置的变化，抓取力作用点和大小有柔性自适应形，反应敏捷、缓冲性好。

技术领域

本发明涉及电-气复合驱动柔性手指的仿鹰爪物流包装机械手，本发明机械手属于机器人、机电一体化的应用技术领域，与机器人本体联接，尤其适用于食品、农产品、轻工产品的抓取、分拣等生产和物流领域。

背景技术

针对轻工和食品行业的大规模生产状况，为满足形状复杂、物性多样的原材料、半成品、成品的物流和包装的需要，为解决简单劳动的用工成本高、劳动条件差等问题，需要物流抓取的末端抓持器。就抓取的复杂对象的种类：①形状不规则的、大小差别大的物体(瓜果、蔬菜)；②易碎的脆性物体(禽蛋、玻璃陶瓷制品)；③易变形的软性物体(面包、软包装物品)；④异形的、位置状态混乱且难理顺的物体(酒瓶、化妆品瓶)；从上可见，复杂对象的材料性质、形状尺寸及位置状态的差别较大。传统工业机械手(末端抓持器)为夹钳式或平行移动式结构，只能抓取形状大小相同、位置状态一致、不会破损的刚性工件。仿人灵巧手需要感知复杂对象的空间位置和形状，需要精确控制运动和抓取力，否则会损坏复杂对象或不能可靠抓取，但目前仿人灵巧手尚处在实验室研究阶段。

目前，欠驱动机械手的手指部分为刚性变约束结构，每根手指共三个自由度。在单电机驱动下，未接触被抓取物体时手指任意点的运动轨迹是固定不变的、会对小的被抓取物体的支撑面(如输送带)产生干涉。接触被抓取物体时需要克服两个扭弹簧作用，其作用点、作用力的大小方向不可改变。既不能适应前述被抓持复杂对象的形状、尺寸不一致，又不能满足接触力不损坏且可靠抓持复杂对象的特殊性要求，同时还会对被抓持复杂对象产生较大冲击。因此，刚性结构的欠驱动机械手适应性不好，不能有效地抓持前述的复杂对象。

着重针对上述复杂抓持对象，本发明克服了上述缺陷，电机通过丝杆螺母机构将旋转运动转化为直线运动，再同时推动四个手指部件的指根节转动、调节指根节位势，安装在指根节和指尖节上的气动波纹管肌肉驱动抓取物体，也通过气动波纹管肌肉使指根节转位，适应垂直抓取圆柱形、方形、球形、椭球形物体，或水平抓取圆柱形、方形物体。通过带角位移反馈编码器的电机角位移控制，抓取姿态可调、接触力的作用点可调，因此抓取复杂对象时，抓取范围更广；气动波纹管肌肉反应速度快，并有柔性自适应效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电-气复合驱动柔性手指的仿鹰爪物流包装机械手，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种电-气复合驱动柔性手指的仿鹰爪物流包装机械手，包括丝杠轴电机、上座板、导向联结杆、丝杠螺母座、直线轴承、驱动板、推板、推杆、固定手指座、连杆、底座板、短手指、长手指、单头波纹管肌肉、带脊推板、拉弹簧、小支座、转动驱动板、圆压板、密封头、轴套、转动手指座、小带座轴承，所述丝杠轴电机安装在上座板，所述上座板和底座板靠两根导向联结杆固定成整体，两根导向联结杆的两端均有圆柱段分别与上座板和底座板上的孔间隙配合，所述丝杠轴电机带动的丝杠螺母座固定在驱动板上，所述驱动板上安装有两个直线轴承，两个直线轴承靠对应的导向联结杆导向，驱动板上下直线运动；左边的短手指的指根节的上端与固定手指座铰链连接，所述固定手指座通过螺钉安装在底座板上，所述推板固定在驱动板上，所述推板外侧安装有推杆，所述推杆与连杆的一端铰链连接，所述连杆的另一端与短手指上的铰链座通过铰链连接，右边中间的长手指的指根上端与固定手指座铰链连接，所述带脊推板固定在驱动板上，所述带脊推板外侧安装有推杆，所述推杆与连杆的一端铰链连接，所述连杆的另一端与长手指上的铰链座通过铰链连接，所述驱动板带动带脊推板上下直线运动；