[发明专利]齿轮竞速双驱动平夹与耦合自适应机器人手指装置

说明书

齿轮竞速双驱动平夹与耦合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、两个关节轴、两个电机、多个齿轮、主动轴、传动轮、传动拨块和簧件等。该装置实现了平行夹持与耦合自适应抓取功能，具有平行夹持、耦合抓取和自适应抓取三种抓取模式，能够通过分别驱动不同电机实现不同抓取模式，第一电机开动时获得平行夹持功能，第二电机开动时获得耦合与自适应复合抓取功能；抓取范围大；在抓取过程中，仅开动一个电机，无需复杂的传感和控制系统；结构紧凑，体积小，制造和维护成本低，适用于机器人手。

技术领域

本发明属于机器人手技术领域，特别涉及一种齿轮竞速双驱动平夹与耦合自适应机器人手指装置的结构设计。

背景技术

机器人手作为机器人重要的执行终端，在各种任务中发挥着不可或缺的作用。由于人手非常灵巧，动作繁杂，适应能力特别强，导致研究机器人手成为一个难点和热点。已经有了众多仿人机器人手被研制开发出来，有的结构精巧，有的成本低廉，有的比较接近人手的外观，有的比较注重抓取的有效性和稳定性……在这些已开发的机器人手中，有一个比较折中且很活跃的领域就是欠驱动机器人手。欠驱动机器人手由于采用较少的驱动器来实现更多的关节自由度，不仅结构仿人手，而且成本控制在合理的范围内，得到了很多研究者的青睐，成为机器人手研究领域目前比较重要的前沿热点。

通常对物体抓取有两种形式，一种是使用末端手指的指尖部分去夹取物体，这种抓取方式类似于常见的工业夹持器，采用两个点或两个面与物体接触，常用于较小物体的抓取情况，另一种抓取方式是通过手指各关节弯曲包络环绕，采用多个点或多个面与物体接触，这种抓取方式更稳定，但通常受到指段长度限制，有局限范围，无法对更小的物体进行抓取。

结合上述模式，现有欠驱动机器人手进一步可以分为平行夹持机器人手(可以做到平行夹持抓取，简称平夹抓取)、耦合抓取机器人手(可以做到耦合包络抓取)、自适应机器人手(可以适应不同形状尺寸物体)等多个类别，也有将两种功能融合的复合机器人手，例如：平夹与自适应手、耦合与自适应手。

一种带有形状自适应的多功能机械手(专利US5378033)，包括多个指段、多个关节轴、多个齿轮、多个连杆等，可以实现耦合动作——同时弯曲多个关节达到很好的拟人化抓取效果，抓取方式为末端捏持或者包络抓握。其不足之处在于：该装置无法实现相对于手掌基座保持末端指段不变的平行夹持抓取模式，捏持抓取物体时末端指段的接触面小，抓取不稳定。

一种柔性件齿轮平夹自适应机器人手指装置(专利CN105773606A)，包括两个指段、两个关节轴、驱动器、柔性传动件、传动轮、齿轮、凸块拨盘、两个簧件和两个限位凸块等，可以实现平行夹持与自适应两种抓取模式。其不足之处在于：该装置无法实现双关节耦合动作，无法用拟人化的耦合多关节联动去抓取物体，包络抓取物体速度慢，效率低，因为需要从平行夹持的状态进入到包络自适应状态，这一过程第二指段转动的幅度较大，影响了抓取效率。

发明内容

本发明的目的是为了克服已有技术的不足之处，提供一种齿轮竞速双驱动平夹与耦合自适应机器人手指装置。该装置具有平行夹持、耦合抓取和自适应抓取三种抓取模式，该装置既能够用第二指段相对基座不变姿态的去平动夹持物体，也能够同时转动第一指段和第二指段去抓取物体，还能够在第一指段接触物体后第二指段继续转动抓取物体，达到对不同形状、尺寸物体的适应性；抓取范围大。

本发明的技术方案如下：