[发明专利]抓取锁定自适应机器人手指装置

说明书

技术领域

本发明属于机器人手技术领域，特别涉及一种抓取锁定自适应机器人手指装置的结构设计。

背景技术

与人类似，拟人机器人的多数功能要通过手部操作来实现，因而手部结构是拟人机器人的重要组成部分，其设计是拟人机器人的关键技术之一。为了增加手部的拟人化，手部要设计较多的关节自由度，然而，为了减轻拟人机器人手部的控制难度，以及减小手部的体积、重量，需要减少驱动器数目，这两者有一定的矛盾，另外，为了更好地抓取物体，还需要手指在抓取物体时具有一定的自适应性。欠驱动手指能够更好的实现较多关节自由度、较少驱动器数目、抓取不同形状、尺寸的物体时的较强的自适应性这三个目标。

已有的一种带轮欠驱动机器人手指装置，如中国发明专利CN101234489B，包括基座、电机、减速器、第一齿轮、第二齿轮、近关节轴、中部指段、远关节轴、末端指段、主动带轮、同步带、从动带轮和簧件；中部指段套接在近关节轴上，簧件的两端分别连接中部指段和末端指段。该装置能够实现自适应欠驱动功能。

该装置的不足之处为：该装置在物体不挤压中部指段时，末端指段将回复伸直的初始状态，因此该装置无法实施在抓取过程中反作用面撤销的物体抓取。例如一个物体放置在桌面上，当安装在机械臂上的手指靠向物体，电机驱动第一关节转动，物体会阻挡和挤压中部指段，从而同步带机构会导致手指的第二关节弯曲，但是当机械臂离开桌面时，此时物体不再挤压中部指段，末端指段将回复伸直的初始状态，手指的弯曲不能保持，于是物体脱落，抓取失败。另一方面该装置在抓取物体时虽然达到了外形上的一种自适应包络效果，但是没有产生抓持力，从而并未实现力封闭稳定抓取，只有同时具有形状封闭和力封闭两种包络才能达到稳定的抓持。在只有形状封闭时，如果遇到振动干扰，物体在某时刻对中部指段的挤压力突然减小，就会导致末端指段迅速放开物体，产生失稳现象。

发明内容

本发明的目的是针对已有技术的不足之处，提供一种抓取锁定自适应机器人手指装置。该装置可以安装到机械臂上，配合机械臂的主动运动实施反作用面撤离的物体抓取，具有对所抓物体的形状、大小的自适应能力，抓取物体达到形状封闭和力封闭的稳定抓取，防止在抓取过程中因为振动干扰导致关节回复的失稳现象，该装置结构简单，体积小，质量小，制造和维护成本低，与人手的手指相似。

本发明的技术方案如下：

本发明设计的一种抓取锁定自适应机器人手指装置，包括基座、电机、第一传动机构、近关节轴、中部指段、主动带轮、同步带、从动带轮、远关节轴、末端指段和第一簧件；所述电机与基座固接，电机的输出轴与第一传动机构的输入轴相连，第一传动机构的输出轴与近关节轴相连，所述近关节轴活动套设在基座中，所述远关节轴活动套设在中部指段中，所述中部指段活动套接在近关节轴上，所述末端指段套固在远关节轴上；所述同步带的两侧分别连接主动带轮、从动带轮，所述同步带、主动带轮和从动带轮三者形成同步带传动关系；所述第一簧件的两端分别连接中部指段和末端指段；其特征在于：该装置还包括第二传动机构、棘爪、棘爪轴、棘轮、第二簧件、第三簧件和第四簧件；所述主动带轮活动套接在近关节轴上；所述从动带轮活动套接在远关节轴上，所述近关节轴与第二传动机构的输入端相连，第二传动机构的输出端与棘爪相连，所述棘爪活动套接在棘爪轴上，棘爪轴固定套设在中部指段中，所述棘轮活动套接在远关节轴上，所述棘轮与从动带轮固接，第二簧件的两端分别连接中部指段和棘爪，所述第三簧件的两端分别连接棘轮和末端指段，所述第四簧件的两端分别连接近关节轴和主动带轮。

本发明所述的抓取锁定自适应机器人手指装置，其特征在于：所述第二传动机构包括套筒和柔性件；所述套筒套固在近关节轴上；所述柔性件的一端连接在套筒上，另一端连接在棘爪上。

本发明所述的抓取锁定自适应机器人手指装置，其特征在于：所述第一簧件采用扭簧、拉簧、压簧、片簧或弹性绳；所述第二簧件采用扭簧、拉簧、压簧、片簧或弹性绳；所述第三簧件采用扭簧、拉簧、压簧、片簧或弹性绳；所述第四簧件采用扭簧、拉簧、压簧、片簧或弹性绳。

本发明所述的抓取锁定自适应机器人手指装置，其特征在于：所述第一传动机构包括减速器、第一齿轮和第二齿轮。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和突出性效果：