[发明专利]可变刚度的绳驱动三指自适应机械手及方法

权利要求书

1.一种可变刚度的绳驱动三指自适应机械手，其特征在于：包括一端与机械手连接的保护壳、与所述保护壳另一端连接的基板以及设置于所述基板上的夹持机构，所述夹持机构包括手指组件和与所述手指组件连接的传动组件，所述传动组件包括经传动绳相互连接的夹持传动单元、变刚度单元和张紧力调节单元。

2.根据权利要求1所述的可变刚度的绳驱动三指自适应机械手，其特征在于：所述夹持传动单元包括设置于所述基板面向所述保护壳一侧的夹持驱动电机和设置于所述基板背离所述保护壳一侧的中心绕线轮以及围绕所述中心绕线轮呈圆周均匀分布于所述基板上的径向移动部，所述径向移动部包括首端径向移动单元、中间径向移动单元和尾端径向移动单元；

所述中心绕线轮的动力输入端与所述夹持驱动电机连接，绕过所述中心绕线轮的所述传动绳依次与所述首端径向移动单元、所述中间径向移动单元和所述尾端径向移动单元绕接，由所述尾端径向移动单元伸出的所述传动绳与所述张紧力调节单元连接。

3.根据权利要求2所述的可变刚度的绳驱动三指自适应机械手，其特征在于：所述首端径向移动单元、所述中间径向移动单元和所述尾端径向移动单元均包括向靠近所述中心绕线轮的方向依次设置的滑轮座、对应所述滑轮座径向布置的第一直线导轨和设置于所述第一直线导轨上的第一径向移动滑块、关于所述第一直线导轨对称布置的第一传动滑轮和第二传动滑轮；

所述第一径向移动滑块上设置有所述手指组件，所述手指组件包括L型夹持板，所述L型夹持板经连接件与所述第一径向移动滑块连接；

所述滑轮座上且与所述第一传动滑轮和所述第二传动滑轮对应的位置分别设置有第一改向滑轮和第二改向滑轮，所述第一径向移动滑块面向所述中心绕线轮和所述滑轮座的方向分别设置有第一径向移动滑轮和第二径向移动滑轮；

所述传动绳包括内环段和外环段，所述内环段依次与所述第一传动滑轮、所述第一径向移动滑轮和所述第二传动滑轮绕接；

所述外环段依次与所述第一改向滑轮、所述第二径向移动滑轮和所述第二改向滑轮绕接。

4.根据权利要求3所述的可变刚度的绳驱动三指自适应机械手，其特征在于：所述张紧力调节单元包括两端均经轴承和轴承座设置于基板上的芯轴以及依次设置于所述芯轴上的边缘绕线轮和涡轮，所述涡轮与蜗杆啮合的一端啮合，所述蜗杆的另一端与刚度调节电机连接；

所述基板上且对应所述边缘绕线轮的位置设置有连接滑轮，所述连接滑轮的转动方向与所述边缘绕线轮的转动方向垂直；

所述传动绳由所述尾端径向移动单元的所述第二改向滑轮伸出后依次绕过所述连接滑轮、所述边缘绕线轮后与所述尾端径向移动单元的第二传动滑轮连接。

5.根据权利要求3所述的可变刚度的绳驱动三指自适应机械手，其特征在于：所述变刚度单元包括与所述首端径向移动单元和所述中间径向移动单元之间的传动绳绕接的左侧变刚度组件以及与所述中间径向移动单元和所述尾端径向移动单元之间的传动绳绕接的右侧变刚度组件，所述左侧变刚度组件和所述右侧变刚度组件关于所述中间径向移动单元对称布置。

6.根据权利要求5所述的可变刚度的绳驱动三指自适应机械手，其特征在于：所述左侧变刚度组件和所述右侧变刚度组件均包括拉紧弹簧，所述拉紧弹簧的一端经基座与所述基板连接，另一端与第二径向滑块连接，所述第二径向滑块滑动设置于径向布置的第二直线导轨上，所述第二径向滑块上设置有第三径向移动滑轮，所述基板上且关于所述第三径向移动滑轮对称的位置分别设置有第三改向滑轮和第四改向滑轮；

所述传动绳依次与所述第三改向滑轮、所述第三径向移动滑轮和所述第四改向滑轮绕接。

7.根据权利要求6所述的可变刚度的绳驱动三指自适应机械手，其特征在于：所述第二径向滑块上还连接有用于检测所述拉紧弹簧位置的位移传感器。

8.根据权利要求1所述的可变刚度的绳驱动三指自适应机械手，其特征在于：所述夹持传动单元、所述变刚度单元和所述张紧力调节单元均罩设于外壳内部，所述手指组件经开设于外壳上的径向槽口穿出所述外壳。

9.一种基于可变刚度的绳驱动三指自适应机械手的方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、根据待夹取零件的刚度进行主动刚度调节；

打开刚度调节电机，刚度调节电机经蜗杆带动涡轮转动，进而带动边缘绕线轮转动，而后带动第一径向移动滑块和第二径向滑块同步径向移动，直至位移传感器采集到拉紧弹簧伸长至设定长度后停止，从而达到主动刚度调节的目的；

S2、零件夹持

将零件放置于三个手指组件围成的区域内，打开夹持驱动电机，夹持驱动电机带动中心绕线轮逆时针转动，进而带动内环段收紧、外环段放松，从而带动第一径向移动滑块沿第一直线导轨朝向中心绕线轮的方向移动，直至第一径向移动滑块上的手指组件压紧零件停止移动，中心绕线轮继续转动，直至所有手指组件压紧零件；

S3、放开零件

在机械臂的带动下至合适位置，夹持驱动电机带动中心绕线轮顺时针转动即可放开零件。