[实用新型]腱绳驱动膨胀抓取滑杆自适应机器人手装置

说明书

腱绳驱动膨胀抓取滑杆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、中板、滑槽板、传动机构、腱绳、簧件、滑动推杆、上滑动环、下滑动环、滑动件、上连杆、下连杆、连接元件、夹板、指节端、弹性元件和连接销。该装置用于机器人抓取物体，实现了自适应抓取功能。在接触物体时，利用多个滑动推杆获得对物体大小和形状的自适应效果；之后电机工作，抽动腱绳使其收缩，通过腱绳的缩短使滑动推杆下端的夹板边膨胀边倾斜，使膨胀的夹板对被夹物体的侧面适应，夹板的倾斜可防止物体滑落，产生一个形封闭抓取，达到对物体的多向抓持效果，可实现对物体的稳定抓持；该装置可靠性好，能耗低，使用寿命长，适用范围广。

技术领域

本实用新型属于机器人手技术领域，特别涉及一种腱绳驱动膨胀抓取滑杆自适应机器人手装置的结构设计。

背景技术

机器人手在机器人领域中有广泛的用途，用于将机器人与物体临时的连接和固定起来，并能够在适当的时候进行释放。一般的机器人手为了降低成本被制作成具有两个相对运动的部分，以便于最简单的实现抓取和释放功能。也有许多模仿人手的结构，设计为具有更多的手指和手指上具有若干关节，但是那样会带来机械系统、传感系统、控制系统和控制算法的复杂度和高昂的成本。部分机器人手具有适应性，即在抓取前并未知晓要抓取的物体是何种形状与大小，在抓取中也未对抓取的物体进行传感检测，但是却可以自适应地抓取，这种对于物体形状、大小的自动适应性能使得机器人手在不增加传感与控制条件下实现更为广泛抓取不同物体。

Peter B.Scott在文献(Peter B.Scott,“The’Omnigripper’:a form of robotuniversal gripper”, Robotica,vol.3:pp 153-158,1985)中介绍了一种机械被动式适应物体形状的通用抓取器 Omnigripper。该抓取器具有两组杆簇集合，每组杆簇集合有多个相互平行的可上下滑动的长杆，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杆簇靠拢或离开，实现对物体的抓持。举例来说，当机器人的末端靠向放置在某个支持面(如桌面)上的物体时，物体推动长杆使其向基座内滑动，由于物体形状不同，各长杆向手掌内的滑动距离不同，以此来实现对物体的自适应效果；之后，一左一右的两组杆簇集合再合拢抓取住物体，利用长杆从侧面挤压抓取住物体，达到抓取目的。

该装置的不足之处在于：

(1)无法做到多向抓持。该装置对目标物体施加抓取力时，该抓取力只能沿着两组杆簇集合合拢的方向，相当于二指抓取器，产生的仅仅是一维抓取模式，抓取效果差。

(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并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，如抓取一个长条状的物体。

(3)抓持稳定性有待提高。该装置对目标物体的抓持力仅由两组杆簇集合合拢而产生，仅能采用抓持力的力封闭抓取物体，而缺少较好的包络式形封闭抓取效果，因为，力封闭抓取物体未必一定会产生形封闭抓取，但是形封闭抓取一定包括了力封闭抓取，因此抓取稳定性达到形封闭为最好。

唐洪等人在专利(发明人：唐洪、杜奕、王毅，专利申请公布号：CN106393146A)中介绍了一种抓吊适应性机器手。该机器手利用电机驱动来抓取物体，利用多个夹持杆获得对物体大小和形状的自适应效果，驱动蜗杆通过吊钩拉紧牵引绳，实现多个夹持杆向中心聚拢的挤压力，达到对物体的多向抓持效果，也可以直接使用吊钩对物体进行提升。举例来说，该机器手的末端靠近放在某个支持面(如桌子)上的物体，通过电机工作驱动蜗杆，端口盖拉动牵引绳，牵引绳绕过定滑轮拉动夹持杆，夹持杆压迫弹簧Ⅰ和弹簧Ⅲ向中间移动，因为夹持杆顶部设有弹簧Ⅱ，夹持杆受力往上移动，以适应物体上面的形状，将待抓取物体抓住。

该装置的不足之处在于：

(1)对物体侧面的适应性较差。该装置仅靠圆柱形的夹持杆来适应物体的侧面，如果物体为不规则物体，则该装置不能有效适应物体的形状。