[发明专利]可变刚度的绳驱动三指自适应机械手及方法

说明书

本发明公开了一种可变刚度的绳驱动三指自适应机械手及方法，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。本发明采用上述可变刚度的绳驱动三指自适应机械手及方法，能够适应不同零件外形，抓取的零件种类广、自适应抓取行程大，提高了通用性。

技术领域

本发明涉及一种机械手技术，尤其涉及可变刚度的绳驱动三指自适应机械手及方法。

背景技术

在工业自动化生产中，机器人越来越多的用于加工和装配生产线，机器人末端执行器也趋向于智能化和自动化。

其中，机械手作为机器人的最重要末端执行器之一，承担着零件转运、夹持、装配等重要任务，在汽车生产装配、五金加工、农业采摘、微纳操作等领域具有广泛应用。

然而，传统全驱动刚性机械手只能抓取特定形状和大小的零件，在非结构化环境中，面对外形不同的多种异形零件时机械手往往无法适应零件外形而导致抓取失败。另外，机械手在抓取较软材质的零件和易损坏零件时，由于现有的全驱动和欠驱动机械手大多为刚性机械手，导致抓取时机械手容易破坏零件表面或零件结构，使用专用的柔性机械手又会导致机械手的可抓取零件种类单一，不具备通用性，因此使手指具备可调刚度至关重要。

综上所述，具备外形自适应和手指可调柔性的机械手能够提高机械手的零件抓取范围和种类，降低频繁更换机械手带来的时间和硬件成本，提高生产线的柔性和生产效率。

为解决上述问题，现有技术提出了欠驱动机械手，其是指系统动力输入数量小于系统运动自由度的一类机械手，其能够自适应零件外形，可抓取各种异状零件。但现有的欠驱动机械手的手指具有以下缺点：1、不具备柔性或柔性不可调，这极大地限制了机械手的通用性。2、现有机械手的力控通常依赖于高精度的传感和控制系统，使得力控系统非常复杂且昂贵。

发明内容

本发明的目的是为了克服传统全驱动刚性机械手不能适应多种不同的零件外形。为此，本发明提出了可变刚度的绳驱动三指自适应机械手及方法，能够适应不同零件外形，抓取的零件种类广、自适应抓取行程大，提高了通用性。

为实现上述目的，本发明提供了一种可变刚度的绳驱动三指自适应机械手，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。

优选的，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。

优选的，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；