[发明专利]一种握力可控式机器人弹性手爪

说明书

技术领域

本发明具体涉及一种握力可控式机器人弹性手爪，属于机器人技术领域。

背景技术

机器人手爪是用来握持工件或物体的部件，是机器人制造体系中重要的执行机构之一。传统的机器人手爪，主要采用机械传动装置和旋转关节连接的结构形式，通常由电机进行直接驱动，然而此种刚性夹持方式在手爪工作过程中容易对物体表面造成损伤，不适用于易碎物体如玻璃、水晶等夹持和拾取。在一些发明设计中都期望增强机器人手爪的夹持精确性和实用性，例如在专利号为EP3098035AI中公开了一种可以平行开闭的手爪，由夹紧本体、一对下颚和一个活塞等刚性部件组成，下颚之间安装摆动杆，由主活塞带动下鄂进行分离运动，从而实现平行开闭，但是柔性化程度不足。在中国专利CN105034016A 中公开了一种用于取放多种结构型式的物料弹性手爪，主要通过控制丝杠两端的旋转方向，控制左右两爪同时向内或向外运动，以减少或增大抓取范围，由于该手爪采用传动螺母、丝杠等刚性机械结构，针对传动过程中存在的误差，不能及时有效地对夹持力度进行控制。

综上所述，现有机器人手爪的结构存在一定的制约性，普遍采用刚性的机械结构和直接驱动方式，对于机器人手爪在夹持过程中存在的传动误差、柔性不足、握持力控制不精准等问题无法做及时的修正和反馈，只具有一定范围内的应用适应性，因而需要发明一种新型握力可控式机器人弹性手爪以弥补上述问题。

发明内容

为了解决大部分机器人手爪的传动误差、柔性不足等缺点，本发明提出一种握力可控式机器人弹性手爪设计。

本发明的技术方案：

一种握力可控式机器人弹性手爪，包括手爪结构、驱动装置和控制系统；

所述的手爪结构，为握力可控式机器人弹性手爪的结构；手爪结构以柔性铰链为基本特征结构，由三个手指1、驱动面3和固定底板4构成的一体握持结构，三个结构相同的手指1成120°分布；

所述的手指1包含一阶弹性系统8和二阶弹性系统9，一阶弹性系统8由第一指节1-1、第三指节1-3和第一柔性铰链的关节组成，二阶弹性系统9由第二指节1-2、第三指节1-3、第四指节1-4、第二柔性铰链的关节和第三柔性铰链的关节组成，基于柔性铰链为基本特征结构的一阶弹性系统8和二阶弹性系统9 形成无间隙低副传动的手指；第一指节1-1与固定底板4相接，第一指节1-1与第三指节1-3间为第一柔性铰链的关节，第一柔性铰链的关节是一个单轴不对称的柔性铰链，并且在关节处嵌入应变片2；第二指节1-2与第三指节1-3间为第二柔性铰链的关节，第二柔性铰链的关节是一个单轴不对称的柔性铰链，第二指节1-2与驱动面3相接；第三指节1-3与第四指节1-4间为第三柔性铰链的关节，第三柔性铰链的关节是一个并联-同位配置的双轴柔性铰链；通过调节第四指节1-4的形状，实现多形态物体的握持；

所述的驱动机构包括伺服气缸5和驱动杆6；伺服气缸5的拉杆端通过驱动杆6固定在驱动面3上，伺服气缸5通过固定螺钉7固定在固定底板4；

所述的控制机构包括应变检测模块、信号放大模块、模数转换模块和STM32 型微控制器，用于控制伺服气缸5的通气量，调整弹性手爪的握持力度，达到柔顺化控制目的。

本发明的有益效果：一种握力可控式机器人弹性手爪，具有无机械摩擦、无间隙和结构紧凑等特点，并且在握持工件或目标时具有一定的柔顺性和自适应性。将应变片嵌入在柔性铰链处，用于检测柔性关节处的形变，通过控制电路精确控制握持力度，能够使其智能化和柔性化程度更高。

附图说明

图1为一种握力可控式机器人弹性手爪的立体结构示意图1。

图2为一种握力可控式机器人弹性手爪的立体结构示意图2。

图3为一种握力可控式机器人弹性手爪示意框图。

图4为一种握力可控式机器人弹性手爪控制示意框图。

图中：1手指；1-1第一指节；1-2第二指节；1-3第三指节；1-4第四指节； 2应变片；3驱动面；4固定底板；5伺服气缸；6驱动杆；7固定螺钉； 8一阶弹性系统；9二阶弹性系统。

具体实施方式

以下结合附图和技术方案，进一步说明本发明的具体实施方式。

一种握力可控式机器人弹性手爪，包括手爪结构、驱动装置和控制系统；

所述的手爪结构，为握力可控式机器人弹性手爪的结构；手爪结构由三个手指1(包含一个一阶弹性系统8和一个二阶弹性系统9)、驱动面3和固定底板4构成的一体握持结构，三个结构相同的手指成120°分布；