[发明专利]滑槽双曲柄直线平夹自适应机器人手指装置

说明书

滑槽双曲柄直线平夹自适应机器人手指装置，属于机器人手技术领域，包括基座、两个指段、电机、两个骨架杆、双平行四连杆机构、直线滑槽、滚轮、两个簧件和两个限位块等。该装置实现了机器人直线平行夹持和自适应抓取的复合抓取模式。该装置能直线平动第二指段夹持物体，在平动第二指段夹持物体阶段，第二指段末端始终保持直线的运动轨迹，适合在工作台面抓取不同尺寸物体；该装置也能自适应抓取物体，在第一指段接触物体停止运动后，第二指段绕远关节轴转动，适应物体形状进行包络抓取，适合抓取不同形状、尺寸的物体；该装置利用一个电机驱动两个指段，抓取范围大，无需复杂传感与控制，容易控制；该装置结构紧凑、成本低，适用于各种需要抓取的机器人上。

技术领域

本发明属于机器人手技术领域，特别涉及一种滑槽双曲柄直线平夹自适应机器人手指装置的结构设计。

背景技术

人类科技进步不断发展，各种各样的机器人应运而生，在各行各业中扮演着重要的角色，帮助人类完成各种枯燥、危险或繁重的工作。机器人手是机器人抓取工具开展工作或者直接抓取操作物体的重要部件。抓取是指将物体在空间中的三个移动自由度和三个转动自由度全部限制住，因而要达到稳定抓取需要有两个以上相对接触面，因而具有手指的多指机器人手得到了大量的研究。多指机器人手包括灵巧手、欠驱动手等主要类别。其中，由于灵巧手关节自由度非常多，导致控制非常复杂，出力也小，目前难以推广使用。欠驱动手是利用较少电机驱动较多关节自由度的机器人手。欠驱动手分为耦合手指、平夹手指和自适应手指等基本类别，也包括耦合自适应、平夹自适应两类复合抓取型手指。平夹自适应复合手指因为具有较好的对中抓取效果，又能够自适应抓取物体，控制比较容易，得到了广泛研究，正在不断推广应用过程中。

连杆式直线平夹欠驱动手指(专利WO2016063314A1)被设计出来，采用一个电机驱动两个指段运动，核心是将切比雪夫连杆机构与双平行四连杆机构并联配置，达到了末端指段沿直线轨迹运动的平行夹持(简称直线平夹)抓取模式，特别适合在工作台上夹持不同尺寸的物体，控制相对容易，抓取范围大，全部采用了转动关节，而没有使用平动约束。其不足之处在于：该装置没有自适应包络抓取的功能。

多连杆并联式欠驱动机器人手指(专利US5762390A)被设计出来，采用电机和传动机构驱动双梯形四连杆机构，并利用双平行四边形连杆机构和第一簧件作为约束，实现了平夹与自适应复合抓取功能。手指在抓取物体时的第一阶段是平行夹持模式，即先后转动第一指段、第二指段和第三指段，末端的第三指段始终保持相对于基座固定不变的姿态，指导第一、二指段接触物体后才会自适应弯曲的末端关节，达到自适应包括抓取的目的。其不足之处在于：该装置没有直线平夹功能——该装置的末端指段在平动过程中是呈现圆弧运动，因而在抓取工作台上的不同尺寸物体时，需要机械臂配合控制才能实现，加大了控制难度。

发明内容

本发明的目的是为了克服已有技术的不足之处，提出一种滑槽双曲柄直线平夹自适应机器人手指装置。该装置夹持物体时，第二指段始终保持直线运动轨迹，能够直线平动第二指段捏持物体，适用于工作台面抓取不同尺寸物体，容易控制，无需机械臂配合调整机器人手的高度；该装置自适应抓取物体时，在第一指段接触物体停止运动后，第二指段继续转动实现自适应包络抓取不同形状、尺寸的物体。

本发明的技术方案如下：