[发明专利]一种具有适应性的单自由度仿生多功能机械手

说明书

本发明公开了一种具有适应性的单自由度仿生多功能机械手，针对机械手任务类型的增加，被抓持物品在体积、形状和空间位置上的差异的问题，设计了一种模仿人抓取物品的机械手，此机械手模仿人抓取物品时的姿态和路径，在保证重量轻、可靠性高、准确性大、控制简单的条件下，实现了多功能抓取，包括传动机构和执行机构，可实现抓取不同直径的圆柱、指尖抓取较大长方体、狭小空间物品和抓取较小物品并移动，且抓取圆柱时分为抱抓和夹抓两种模式。本发明为单自由度机械手，控制简单方便。且本发明添加了弹簧连杆和末端添加柔性元素可有效减小缓冲力。并且此机械手添加压力传感器，可时时检测抓持力情况，可有效避免机械手力过大对物品的伤害。

技术领域

本发明属于机器人领域，是一种具有适应性的单自由度仿生多功能抓持手，具体来说，是一种模仿人手抓取不同直径的圆柱、指尖抓取较大长方体、狭小空间物品和抓取较小物品并移动（机架不后撤）的多功能机械手，该机械手为单自由度机械手控制简单方便，同时该机械手添加柔性元素提高机械手的适应性与可靠性，并且机械手添加压力传感器来控制机械手的抓持力。

背景技术

空间机器人可以代替宇航员完成各种复杂的任务，而机械手作为操作执行装置是空间机器人的核心功能部件。 随着任务类型的增加，被抓持物体在体积、形状和空间位置上的差异对夹持器提出了很高的要求。 因此需要一种功能多、重量轻、控制难度低和可靠性高机械手。

对于现有的机械手的设计，公布号CN110142791A的发明专利《高集成的仿生机械手》虽然此机械手更接近人手、更加灵活，但其采用多自由度机构，使其控制难度加大。此外，公布号CN107414880A的发明专利《基于变胞原理的欠驱动机械手指》采用变胞原理实现单自由度机械手指的运动，但其可抓取的范围较小。

针对上述设计中存在的问题，我们设计出一种具有适应性的单自由度仿生多功能机械手，该机械手模仿人抓取物品时的姿态和路径，在保证重量轻、可靠性高、准确性大、控制简单的条件下，实现了多功能抓取，可实现抓取不同直径的圆柱、指尖抓取较大长方体、狭小空间物品和抓取较小物品并移动（机架不后撤）。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有适应性的单自由度仿生多功能机械手，包括传动机构（1）和执行机构（2）。

传动机构（1）包括机械手基座（1-1）、机械手支架（1-2）、蜗轮蜗杆保护罩（1-3）、传动轴（1-4）、蜗轮（1-5）、蜗杆（1-6）、电机（1-7）、基座压力传感器（1-8）、轴套一（1-9）、轴套二（1-10）、从动轴（1-11）；各个构件和设备的连接关系为：机械手基座（1-1）通过螺栓连接在机械手支架（1-2）上；蜗轮蜗杆保护罩（1-3）通过螺栓连接在机械手支架（1-2）上；电机（1-7）通过螺栓连接在机械手支架（1-2）上；蜗杆（1-6）通过键连接在电机（1-7）的旋转轴上；传动轴（1-4）通过轴承连接在机械手支架（1-2）上；蜗轮（1-5）通过键连接在传动轴（1-4）上，且与蜗杆（1-6）形成配合；基座压力传感器（1-8）紧贴在蜗轮蜗杆保护罩（1-3）上表面；轴套一（1-9）在传动轴（1-4）上起轴向定位作用；从动轴（1-11）通过轴承连接在机械手支架（1-2）上；轴套二（1-10）在从动轴（1-11）上起轴向定位作用；