[实用新型]连杆耦合自适应欠驱动机器人手指装置

说明书

连杆耦合自适应欠驱动机器人手指装置，属于机器人手技术领域，包括电机、传动机构、基座、第一指段、第二指段、近关节轴、远关节轴、第一连杆、第二连杆、第一转轴、第二转轴、第三转轴、簧件、限位凸块。该装置有耦合抓取与自适应抓取的功能，可以实现单个电机驱动两个关节自由度的机器人手指抓取功能，在开始阶段采用耦合联动的方式实现两个关节同时运动，方便末端捏持抓取，对于较大物体还可以用两个指段接触，达到实施包络抓取的效果；能够自动适应不同形状、尺寸的物体，无需对环境、物体的实时传感与复杂控制，同时结构简单，成本低，适用于拟人机器人。

技术领域

本实用新型属于机器人手技术领域，特别涉及一种连杆耦合自适应欠驱动机器人手指装置的结构设计。

背景技术

在“中国制造2025”以及“中国智造”等政策与概念的推行下，机器人技术与应用在我国有着长足发展，工业机器人在工业与制造业的应用，促进了智慧工厂与无人工厂的形成，大大提高了社会生产力。与之对应的智能仿人机器人，在近些年也成为学术领域的前沿，众多科学家从不同角度、不同领域对现有机器人提出创新，使机器人更像人类。加之AI技术的出现，机器人的智能化水平得到了显著的提高，机器人也正慢慢的变得像一个真的人。

机器人手是机器人的重要组成部分，执行机器人的末端抓取和操作任务。人们热衷于仿制人手，现有的高仿真机器人手与人手外观相似度高，具有较多的关节自由度，由多个电机主动驱动，可以完成类似人手的多种抓取和手势动作，但是高集成度造成结构复杂，需要复杂的传感与实时控制系统，驱动控制系统体积庞大，抓取力小，设计制造和维护成本高昂，难以推广应用。

人手在抓取方面主要有两个特点：

1)耦合捏持：对于小物体需要弯曲手指多个关节，采用相对的手指末端捏持物体；

2)包络握持：对于大物体需要多个指段包络物体轮廓，采用握持方式抓取物体，增多接触点，提供较大的抓取力，达到力量型稳定抓取。

传统的自适应欠驱动手指可以采用包络握持方式去自适应抓取物体，用少量电机驱动多个关节自由度，无需传感与复杂控制系统，降低了控制难度，成本低，适合推广使用。但是传统自适应欠驱动手指无法实施耦合捏持抓取，几个指段需依次转动接触目标，抓取时间相对较长，例如，已有的一种欠驱动两关节机器人手指装置(公开号为CN101234489A的中国发明专利)，包括基座、电机、中部指段、末端指段和带轮传动机构等，该装置实现了双关节欠驱动手指弯曲抓取物体的特殊效果，具有自适应性，其不足之处在于手指在未碰触物体前始终呈现伸直状态，使用握持抓取方式，难以实现耦合捏持的拟人化抓取效果。

具有耦合捏持和自适应包络握持两种抓取模式(耦合自适应)的欠驱动手指已开发出来。已有的一种耦合自适应夹持装置(公开号为CN106142117A的中国发明专利)，包括平行四连杆机构、多个带轮、两个指段、簧件和机械约束等。该装置实现了耦合自适应抓取模式，其不足之处在于该装置机构复杂，体积庞大，使用柔性件，传动不精确，长时间使用后绳子会松弛，更加影响传动的精确度。

发明内容

为克服已有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种连杆耦合自适应欠驱动机器人手指装置。该装置可以实现单个电机驱动两个关节自由度的机器人手指抓取功能，在开始阶段采用耦合联动的方式实现两个关节同时运动，方便末端捏持抓取，对于较大物体还可以用两个指段接触，达到实施包络抓取的效果；能够自动适应不同形状、尺寸的物体，无需对环境、物体的实时传感与复杂控制，同时结构简单，成本低，适用于拟人机器人。