[发明专利]带轮转动空程直线平夹自适应机器人手指装置

说明书

带轮转动空程并联式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、电机、两套传动机构、两个指段、多个轴、两个传动轮、两个连杆、三个簧件、三个凸块和六个带轮等。该装置实现了机器人手指直线平行夹持及自适应复合抓取的功能；该装置直线平行夹持物体时，第二指段始终保持直线的运动轨迹，能直线平动第二指段捏持物体，适合用于工作台上抓取薄板状物体；该装置采用并联机构，通过转动空程的方式实现自适应抓取；该装置抓取范围大，利用一个驱动器驱动两个指段，驱动方式简单，无需复杂的传感和控制系统；该装置结构紧凑、体积小，制造和维护成本低，适用于通用抓取的机器人手。

技术领域

本发明属于机器人手技术领域，特别涉及一种带轮转动空程直线平夹自适应机器人手指装置的结构设计。

背景技术

机器人手是一个重要的终端部件，用于抓取物体和操作物体。目前机器人手的研究成果主要集中在灵巧机械手和欠驱动机械手，同时还包括工业夹持器和特种手等。空间的物体多种多样、大小不一，有薄的纸张、形状不规则的石块、手机、苹果等。灵巧手中，多数手指关节设置驱动器，但是控制复杂，且抓持力较小，所以灵巧手的应用受到了限制。欠驱动手中，每个手指具有2个或以上的自由度，由少量驱动器驱动，可以实现对物体的抓取，结构简单，控制容易。

人手的另一个重要特征是实现混合抓取模式，既可以实现握持也可以实现末端夹持。大部分欠驱动手采用自适应包络物体的方式，能够实现对一个物体的包络式抓取。然而，这样的手不能捏持。

具有两种抓取模式的欠驱动手(中国发明专利CN107139195A)已经被开发出来。该装置实现了两种抓取模式，既可以实现自适应包络抓取，也可以实现平行夹持(简称平夹)功能。其不足在于：该装置无法实现平行夹持阶段末端指段沿直线轨迹平动的直线平行夹持功能。

直线平行夹持对于抓取桌面物体是非常重要的功能，如果没有直线轨迹运动的平行夹持机器人手在抓取桌面物体时必须结合物体的大小和厚薄相应调整机器人手距离桌面的高度，大大增加了机械臂或腕部的控制难度和使用成本，也降低了在抓取大量不同尺寸物体时的工作效率。因此如果能够开发不依赖机械臂或腕部高低运动调整的直线平夹类机器人手将能够有效解决这个问题，已经成为一个研究热点。

一种具有直线平夹功能的机器人手(国际发明专利WO2016063314A1)被设计出来。该装置能够实现夹持阶段末端指段的直线轨迹平动，从而仅仅利用夹持的末端指段平行移动，就可以对不同大小的物体实现快速平行夹持，提高了工作效率，降低了控制难度，避免了手指末端与桌面碰撞的安全隐患，也能够更快速的抓取桌面薄板堆叠物体，适合应用在物流、仓储和工业自动化流水线等许多应用环境中。其不足之处在于：该装置无法实现自适应包络抓取物体的功能，机构比较复杂，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，提供一种带轮转动空程直线平夹自适应机器人手指装置。该装置能够实现捏持和握持两种抓取模式：该装置能在捏持物体时，实现末端指段直线平行夹持效果，适合抓取桌面物体，避免手指末端与桌面的干涉碰撞，降低抓取不同物体时的控制难度；可以实现自适应包络抓取不同形状尺寸物体，抓取力量大，抓取稳定。

本发明的技术方案如下：