[实用新型]棘爪锁力分组转动平抓多杆自适应机器人手装置

说明书

棘爪锁力分组转动平抓多杆自适应机器人手装置，属于机器人手技术领域，包括基座、两个电机和多个杆群组件等；杆群组件包括传动轴、齿轮、套筒、转盘、多个滑杆单元和多个棘爪单元；滑杆单元包括滑杆、套管和两个簧件；棘爪单元包括转轴、棘爪、簧件和拉动件。该装置可实现对物体大小和形状的自适应，对不同方向放置的物体可有效抓持，对物体位置不敏感；在抓取时利用棘爪约束第一簧件，仅释放第二簧件，确保滑杆对物体的抓持力在预设的一定范围内，该力不至于过大，抓取物体时不伤害物体，减少抓持内耗；利用分组转动套管实现平动抓取物体，有效抓取薄板类物体；抓持释放快速、稳定，控制容易，成本低。

技术领域

本实用新型属于机器人手技术领域，特别涉及一种棘爪锁力分组转动平抓多杆自适应机器人手装置的结构设计。

背景技术

机器人手是机器人领域的一个重要组成部分，用机器人手可完成抓取、移动和释放物体。

现存在较多的自适应滑杆阵列自适应抓持器(机器人手)，如Peter B.Scott在文献(Peter B.Scott,The“Omnigripper”:A Form of Robot Universal Gripper,Robotica,1985,vol.3:pp 153-158)中介绍了一种机械被动式适应物体形状的通用夹持器Omnigripper。该夹持器具有两组滑杆集合，每组滑杆集合有多个相互平行的长杆，这些由待抓物体推动而自由上下滑动的长杆达到了适应物体形状的目的，再结合驱动器驱动两组滑杆靠拢或离开，实现对物体的抓持。举例来说，当该装置抓取目标物体时，物体挤压长杆使其向基座内滑动，由于长杆数量较多，且长杆较细、直径较小，不同的长杆接触到不同的物体表面点，各长杆向手掌内的滑动距离不同，达到适应物体局部形状的目的；之后，一左一右的两组滑杆阵列夹持物体，利用长杆从侧面夹持住物体，达到抓取目的。

该装置的不足之处在于：

(1)利用簧件完成自适应过程，簧件在自适应物体表面形状时被压缩，形变量不断增长，随之弹力不断增加。当抓取物体较长、较大时，压缩变形量大，所产生的反推力大，此时采用平夹抓取目标物体时就需要提供更大的侧边摩擦力，也就是夹紧力更大。也就是说装置需要额外的力去克服弹簧造成的力，存在内耗较大的问题。

(2)对于特定方向放置的长条状物体抓持失效。当目标物体与该方向平行且目标物体在该方向上长于该装置，则目标物体不会因两组伸缩杆合拢而受到抓持力。

(3)抓持稳定性不够高。该装置对目标物体的抓持力仅由两组滑杆集合合拢而产生，抓持力仅在一个方向上提供，除此之外的方向上并没有抓持力；对于物体处在一组滑杆之中的情况也不能很好地抓取，因为抓持力主要来自于两组滑杆之间。

已有的一种流体驱动柔性杆簇自适应机器人手装置专利(公开号为CN105583831A)，包括基座、多个滑动推杆、膜皮、流体、多个活塞和多个簧件等。该装置利用多个滑动推杆获得对物体大小和形状的自适应效果；利用流体排出、膜皮和推杆的弯曲弹性实现多个推杆向中心聚拢的弯曲变形，达到对物体的多向抓持效果。

该装置的不足之处在于：

(1)利用簧件完成自适应过程，簧件在自适应物体表面形状时被压缩，形变量不断增长，随之弹力不断增加。当抓取物体较长、较大时，压缩变形量大，所产生的反推力大，此时采用聚拢抓取目标物体时也需要提供更大的侧边摩擦力或者托持力，也存在内耗大的问题。

(2)对于平板类薄板物体抓持失效。装置只能向中心聚拢，无法实现平动，目标物体在推杆的聚拢变形过程中不能接触，无法抓取。

(3)采用气动，噪音大，能耗高，抓取时必须保持气动的状态，抓取物体不精确，抓取前后，目标物体的位置变化大；抓取速度慢，不能快速抓取物体；需要气密性，时间长久后容易漏气，维护成本高。

发明内容