[发明专利]流体力平衡弹性件阵列自适应机器人手装置

说明书

流体力平衡弹性件阵列自适应机器人手装置，属于机器人手技术领域，包括基座、电机、传动机构、流体、滑筒、盖板、N个套筒、N个活塞、N个腱绳、N个弹簧和N个弹性薄膜。该装置实现了通用抓取的功能。该装置通过阵列弹簧具有对不同形状、尺寸物体的自适应特性，在抓取物体时获得更多的接触点，通过偏置连接的腱绳拉动弹簧弯曲可以使得多点产生抓持力，通过流体、滑筒、套筒、活塞等实现单电机驱动多个腱绳的欠驱动效果，控制容易，通过流体连通器原理使得各个弹簧抓取力自动协调，对物体施加的抓取力分布均匀，抓取稳定，适用于各种需要通用抓取不同类型物体的场合。

技术领域

本发明属于机器人手技术领域，特别涉及一种流体力平衡弹性件阵列自适应机器人手装置的结构设计。

背景技术

机器人手是机器人实施抓取的部件。由于人手具有多个手指，每个手指多个关节，因而人手可以轻松抓取不同尺寸形状的物体，具有很高的适应性，模仿人手成为机器人手很重要的一种趋势。但是在几十年的机器人手偏向人手研究中，研究者有不少分析结果表明，人手的核心是抓取的自适应性，为了达到自适应的抓取不一定只能利用多指多关节的仿人手构造，其他类型的结构也许同样会获得高效的自适应抓取效果。于是产生了较多的不仿人手外形和构造而具有自适应抓取效果的外型特种手诞生。

在特种手方面，1985帝国理工的Peter开发出了比较早期的双组滑杆阵列自适应手，两组滑杆阵列在物体挤压下，先上下滑动去适应物体的外形，然后通过左右合拢两组滑杆来达到对物体的抓取。其不足之处在于：该手对超过其两组合拢方向的长条形物体无法实施抓取，而在抓取物体小于其一组边界而不能同时接触两组杆的小物体抓取力较小，抓取不稳定。

付宏设计了具有全向聚拢的根部转动滑杆阵列自适应手，可以抓取不同方向的物体，其不足之处在于：该手无法让多杆在抓取物体时有较接近的抓取力，从而外观上看多杆参与了抓取，其实由于是根部关节转动杆，接触物体的地方多为点接触，而非线接触或面接触，且外围的滑杆被腱绳捆住，外围的滑杆会产生抓取力，但内部的滑杆没有直接接触腱绳，内部的滑杆并没有力量施加在物体上，导致抓取力不均，抓取不稳定，影响其在实际中的应用。

发明内容

本发明的目的是为了克服已有技术的不足之处，提供一种流体力平衡弹性件阵列自适应机器人手装置。该装置具有对不同形状、尺寸物体的自适应特性，能够在抓取物体时获得更多的接触点，多个接触点施加的抓取力比较均匀，抓取稳定，采用单个电机驱动，控制容易。

本发明的技术方案如下：

本发明设计的流体力平衡弹性件阵列自适应机器人手装置，其特征在于：包括基座、电机、传动机构、流体、滑筒、盖板、N个套筒、N个活塞、N个腱绳、N个弹簧和N个弹性薄膜；所述电机固接在基座上；所述电机的输出轴与传动机构的输入端相连，传动机构的输出端与滑筒相连；所述滑筒滑动镶嵌在基座中，滑筒的滑动方向与套筒的中心线平行；所述滑筒与盖板固接；所述盖板上有N个通孔；每个所述套筒穿过盖板上相应的通孔，每个所述套筒与盖板固接，所有所述套筒的中心线相互平行，所述套筒的中心线与滑筒的中心线平行；每个所述活塞滑动镶嵌在相应的套筒中；由滑筒的内部、盖板、N个套筒和N个活塞的顶部围成一个密闭空腔，所述流体在密闭空腔中；所述基座上有N个穿绳孔，每个所述腱绳穿过基座上相应的穿绳孔，每个腱绳的上端连接在相应的活塞上；每个所述弹簧的一端与基座的下表面固接；每个所述弹性薄膜的一端与基座相连；每个所述弹簧放置在相应的弹性薄膜中；每个所述腱绳穿过相应的弹簧；每个所述腱绳的下端与相应的弹簧底部边缘固接，该连接点位于弹簧底部边缘一侧；所述弹簧采用压簧；在初始位置时，所有所述弹簧的中心线相互平行，弹簧的中心线与滑筒的中心线相互平行；在初始位置时，每个所述腱绳在弹簧中的一段均与滑筒的中心线平行；所述N为大于2的自然数。