[发明专利]正交摆动滑管阵列自适应机器人手装置

说明书

正交摆动滑管阵列自适应机器人手装置，属于机器人手技术领域，包括基座、驱动器、多个伸缩组件、多个固定伸缩组件、两个滑框和多个簧件等。该装置用于抓取物体，可实现离散空间自适应抓取功能。利用多个伸缩组件和多个固定伸缩组件的自由上下滑动实现包裹不同大小和形状物体的自适应效果；利用驱动器和驱动两组伸缩组件移动，利用多个伸缩组件的末端向固定伸缩组件的末端弯曲聚拢，多点多向施加抓持力，可实现对物体的稳定抓持，该装置结构简单，可靠性好，适应范围广。

技术领域

本发明属于机器人手技术领域，特别涉及一种正交摆动滑管阵列自适应机器人手装置的结构设计。

背景技术

机器人手在机器人领域中有广泛的用途，用于将机器人与物体临时的连接和固定，并能够在适当的时候进行释放，前者实现了抓取物体，后者实现了放开物体。一般的机器人手为了降低成本被制作成具有两个相对运动的部分，以便于最简单的实现抓取和释放功能。也有许多模仿人手的结构，设计为具有更多的手指和手指上具有若干关节，但是那样会带来机械系统、传感系统、控制系统和控制算法的复杂度和高昂的成本。部分机器人手具有适应性，即在抓取前并未知晓要抓取的物体是何种形状与大小，在抓取中也未对抓取的物体进行传感检测，但是却可以自适应地抓取，这种对于物体形状、大小的自动适应性能使得机器人手在实现更为广泛抓取不同物体的同时并不增加传感与控制需求。

Peter B.Scott在文献(Peter B.Scott,TheOmnigripper:a form ofrobotuniversal gripper,Robotica,vol.3:pp.153-158,1985)中介绍了一种机械被动式适应物体形状的通用夹持器Omnigripper。该夹持器具有两组杆簇集合，每组杆簇集合有多个相互平行的长杆，这些由待抓物体推动而自由上下滑动的长杆达到了适应物体形状的目的，再结合驱动器驱动两组杆簇靠拢或离开，实现对物体的抓持。举例来说，当机器人的末端靠向放置在某个支持面(如桌面)上的物体时，物体挤压长杆使其向基座内滑动，由于长杆数量较多，且长杆较细(直径较小)，不同的长杆接触到不同的物体表面点，各长杆向手掌内的滑动距离不同，这种距离与物体的局部形状有关；之后，一左一右的两组杆簇集合再合拢夹持住物体，利用长杆从侧面夹持住物体，达到抓取目的。

该装置的不足之处在于：

(1)无法做到多向抓持。该装置对目标物体施加抓取力时，该抓取力只能沿着两组杆簇集合合拢的方向，相当于二指夹持器，产生的仅仅是一维夹持模式，夹持效果差。

(2)对于特定方向放置的长条状物体抓持失效。当目标物体与该方向平行且目标物体在该方向上长于该装置，则目标物体不会因两组伸缩杆合拢而受到抓持力，如抓取一个长条状的物体。

(3)结构复杂、能耗大。该装置有2组杆簇集合，需要2个相互运动的可运动支承件(或运动基座)、一套直线导轨、2个滑块、驱动器、传动机构等，结构较为复杂，且要让一个具有许多长杆的笨重杆簇集合运动是比较耗能的。

(4)抓持稳定性有待提高。该装置对目标物体的抓持力仅由两组杆簇集合合拢而产生，仅能采用抓持力的力封闭抓取物体，而缺少较好的包络式形封闭抓取效果，因为，力封闭抓取物体未必一定会产生形封闭抓取，但是形封闭抓取一定包括了力封闭抓取，因此抓取稳定性已达到形封闭为最好。

一种多指紧箍弹性变位杆簇自适应机器人手装置(中国发明专利CN105619441A)，包括基座、多孔弹性块、驱动器、传动机构、阵列排布的滑动推杆组件、簧件和至少一个手指。这些由待抓物体推动而自由上下滑动的滑动推杆达到了适应物体形状的目的，通过驱动器和传动机构使得手指向中心挤压滑动推杆，由最外侧的手指对边缘的滑动推杆挤压，从外侧到中心的滑动推杆相互传递动力，实现所有滑动推杆的聚拢动作，来达到抓取物体的目的。

该装置的不足之处在于：