[发明专利]一种基于力敏的柔性机械手爪及使用方法

说明书

本发明提出了一种基于力敏的柔性欠驱动机械手爪及使用方法，属于机械结构技术领域。包括接口模块、舵机驱动装置、欠驱动传动装置、接口底座、压力传感器模块、手指模块。该装置控制准确、安装简单、结构化设计、易于使用和维护，可有效用于各种轻量级的抓取场合。

技术领域

本发明提出了一种基于力敏的柔性机械手爪及使用方法，属于机械结构技术领域。

背景技术

机械手爪作为机器人的末端执行器件，广泛应用于工业码垛分拣、医学康复、家用抓取等环境，但是传统的机械手大都采用金属制造，制造成本高、周期长，结构复杂，并且一旦出现问题，修理的成本和维修代价很高。

对于传统的机械手爪，目前有这几个方向：

1、外形结构仿人形手爪：依靠仿生学技术，仿制人手的结构模型，结合机械工艺，制造出既可实现包络型抓取，也可实现指尖抓取的执行机构，手指关节自由度通常在2-4个之间，使用的材料以金属居多；

2、欠驱动机械手爪：由于机械手爪需要控制的关节数量较多，而且手爪的结构紧凑，为了减少驱动关节的电机数量，人们通常采用欠驱动方式控制电机，目前使用的最多的机械手爪是使用四连杆原理驱动的机械手爪，使用丝杠或者变速齿轮将电机的转动动力传输到连杆的动作上，从而驱动多级连杆动作，实现手指的动作；另外齿轮传动的方式也被广泛使用，通过使用齿轮之间的啮合，实现将电机的转动动力传输到关节的转动上，从而实现手指的动作；但是由于结构复杂，零件太多，制作成本高、安装及维护难度非常大。

发明内容

本发明提出了一种基于力敏的柔性机械手爪制作方法。

一种基于力敏的柔性机械手爪，其特征在于：包括基座的外连接板(1)，驱动空间底板(2)，插入舵机固定盒(4)的舵机外壳(3)；包括一级驱动腱绳，由舵机驱动绞盘旋转之后，通过三个定滑轮控制滑轮组(22)的向下动作；二级驱动键绳用来调节滑轮组(22)对三个动滑轮的拉力；三级驱动键绳分为三组，通过动滑轮的向下运动拉动穿过手指的键绳，分别控制三个手指的弯曲动作。；安装于手指底座(14)的为机械手爪的手指主体，在手指底座与指腹(17)的背面安装了反曲弹簧；指腹(17)和指尖(13)处先覆盖了一层FSR402压力传感器之后，再覆盖了一层VytaFlex聚氨酯材料，连接关节(15)同样采用了聚氨酯材料倒模而成；

所述基于力敏控制的抓取过程，包括以下过程：

抓取过程通过指面的压力反馈调节舵机的输出力矩，舵机旋转收紧绞盘 (5)，使穿过定滑轮(7)-定滑轮(8)-定滑轮(23)-固定杆(24)的腱绳收紧，从而带动中转元件(22)向下运动，中转元件(22)的向下运动，带动了三个动滑轮(20)(21)(6)的同步向下运动，动滑轮(6)向下运动使穿过定滑轮 (9)(10)的腱绳收紧，从而收紧穿过手指的腱绳，进而实现手指的抓取动作，当指面反馈的压力反馈到达设定值的时候，绞盘(5)不再收紧，手爪维持抓取物体状态不变，最终实现三指以同等力矩抓取物体的目标；

释放过程通过调节舵机的反向输出力矩后，舵机反向旋转放松绞盘(5)，使穿过定滑轮(7)-定滑轮(8)-定滑轮(23)-固定杆(24)的腱绳放松，从而减小对于中转元件(22)的向下拉力，此时，手指关节(15)及指腹(17)与手指基座(12)之间的弹簧开始回弹，开始拉紧穿过手指的键绳，从而同时带动动滑轮(20)(21)(6)的向上运动，进而带动中转元件(22)向上动作，当手指松开物体后，指尖的压力变化使得电机结束输出，动滑轮(22)(21)(6)及中转元件(22)维持平衡状态不再动作；

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；