[发明专利]全向交错摆动杆阵自适应机器人手装置

说明书

全向交错摆动杆阵自适应机器人手装置，属于机器人技术领域，包括基座、驱动器、传动机构、多个传动件、多个滑框、多个第一簧件、多个伸缩杆单元、滑槽件。其中伸缩杆单元包括滑杆、导杆和第二簧件。该装置能够实现自适应抓取物体的功能。抓取时，部分伸缩杆单元受到物体反作用力轴向被动收缩，第二簧件变形，密集排布的多个伸缩杆单元在不同位置的竖直方向上适应该点物体形状，驱动器通过传动机构、传动件、滑框和第一簧件，拉动伸缩杆单元分别朝不同方向摆动，与物体多点接触，达到抓取物体目的。该装置能一次抓取多个物体，对物体放置位置和姿态不敏感，适合在传送带或工作台上一次抓取多个物体；单个驱动器控制容易，适用范围广、抓取稳定。

技术领域

本发明属于机器人技术领域，特别涉及一种全向交错摆动杆阵自适应机器人手装置的结构设计。

背景技术

机器人手作为机器人的执行终端，需要实现抓取与释放两个动作。按使用场合的不同，主要可分为拟人机械手与工业夹持器两大类机器人手。拟人机械手与人手相似，主要作为义肢供残疾人使用，或进行抓取研究。工业夹持器应用广泛，主要用于自动化生产线上对工件进行抓取与操作。目前的机器人手灵活度较差，需要利用复杂的抓取算法才能实现不同物体的抓取，但可靠度不高。通过机械的方式适应不同物体的形状并实施抓取可以减少控制的复杂度，并提高机器人手的通用性。

SCOTT,Peter B(参考文献SCOTT,Peter B.The“Omnigripper”:A form of robotuniversal gripper.Robotica,1985,3(3):153-158)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阵集合，每组杆阵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阵靠拢或离开，实现对物体的抓持和释放。该装置的不足之处在于自适应性较差。抓取时，抓取力只能沿着两组杆阵集合合拢的方向，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；如若物体没有跨越两组杆阵，或物体成长条状且平行于两组杆的运动方向，会导致抓取失效。

FU,Hong(参考文献FU,Hong,et al.A novel cluster-tube self-adaptiverobot hand.Robotics and biomimetics,2017,4(1):25)介绍了一种杆簇自适应机器人手。该机器人手利用3条柔性绳侧向拉拽滑动摆杆机构，使得摆杆在轴向适应物体后在侧向接触物体，通过多点接触实现物体的抓取。该装置的所有摆杆均向中心汇聚，具有较强的方向性，因此对抓取物体的位置要求较高，通用性较差。同时由于柔性绳缠绕的机构复杂性，使得摆杆的数量受到极大的限制，很难得到具有较高密度的杆簇，因而自适应性受到限制。

一种流体驱动柔性杆簇自适应机器人手装置(中国发明专利CN105583831B)，利用多个滑动推杆获得对物体大小和形状的自适应效果；利用流体排出、膜皮和推杆的弯曲弹性实现多个推杆向中心聚拢的弯曲变形，达到对物体的多向抓持效果。由于膜皮为柔性材料，使用寿命与可靠性将受到限制。流体的使用进一步增加了系统的复杂性，使得成本提高。

发明内容

本发明的目的是为了克服已有技术的不足之处，提供一种全向交错摆动杆阵自适应机器人手装置，该装置能够实现不同大小和形状物体的自适应抓取，利用单个驱动器驱动，接触物体点多，且能够同时抓取多个物体，抓取稳定。

本发明采用如下技术方案：