[发明专利]高度补偿杆齿并联直线平夹自适应机器人手指装置

说明书

高度补偿杆齿并联直线平夹自适应机器人手指装置，属于机器人手技术领域，包括底座、基座、两个指段、两个关节轴、电机、连杆、齿轮、凸块拨盘、簧件、限位块、传动轮、摆杆、滑槽、滚轮和滚轮轴等。该装置实现了机器人手指直线平夹与自适应复合抓取功能。在第一指段转动时，基座在底座上滑动来抵消第一指段圆弧转动产生的高度差，达到第二指段沿直线轨迹平动的效果。在抓取物体时，第一指段、第二指段均可以正常接触物体，接触面积不减小；实现末端指段直线轨迹的机构位于滑动基座中，不占用第一指段、第二指段中部空间；传动精确、平稳，抓取稳定、可靠；仅用一个电机驱动两个关节，控制容易、成本低。

技术领域

本发明属于机器人手技术领域，特别涉及一种高度补偿杆齿并联直线平夹自适应机器人手指装置的结构设计。

背景技术

自适应欠驱动机器人手采用少量电机驱动多个自由度关节，由于电机数量少，藏入手掌的电机可以选择更大的功率和体积，出力大，同时纯机械式的反馈系统无需对环境敏感也可以实现稳定抓取，自动适应不同形状尺寸的物体，没有实时电子传感和闭环反馈控制的需求，控制简单方便，降低了制造成本。

已有的一种具有直线轨迹平动夹持功能的机器人手指装置(世界专利WO2016063314A1)，包括电机、传动机构、8连杆机构和8个转轴。该装置采用全转动关节实现了末端指段的直线平动，能够以直线轨迹平行夹持物体。其不足之处在于：该装置无法实现自适应抓取功能，无法用多个接触点包络抓取不同形状、尺寸的物体，而且连杆和转轴数量多，机构比较复杂。

已有的一种具有平行夹持与自适应复合抓取模式的欠驱动手(中国发明专利CN105583830B)，包括基座、电机、多个连杆、多个齿轮、簧件、凸块拨盘与限位块等。该装置可以实现了两种抓取模式，既可以实现平行夹持(简称平夹)功能，也能够自适应包络抓取不同形状、尺寸物体。其不足之处在于：该装置在平夹抓取阶段中，手指末端呈圆弧运动——末端圆弧平动，无法实现末端指段直线平动的效果，在抓取桌面物体时，需要机械臂的良好配合，因而增大了对机械臂协同控制编程的依赖。

已有一种适合桌面物抓取的机器人手指装置(中国发明专利CN107433607A)被设计出来。该装置实现了直线平夹与自适应抓取的功能：既能平动第二指段夹持物体，也能依次转动第一指段和第二指段自适应包络不同形状、大小的物体；在平动第二指段夹持物体阶段，第二指段末端始终保持在近似直线的轨迹运动，适合在桌面上抓取薄板物体，减少对机械臂协同控制编程的需求。其不足之处在于：该装置无法实现精确直线平行夹持的功能。

已有的一种齿条余弦伸缩直线平夹自适应手指装置(中国专利CNCN108189055A)。该装置能够实现直线轨迹平行夹持与自适应复合抓取功能，既能直线轨迹平动第二指段夹持物体，也能先转动第一指段碰触物体后再转动第二指段包络握持物体，达到自适应抓取效果。其不足之处在于：1)为了补偿第一指段转动中产生的第二指段高度差，增加了第二指段表面罩，让第二指段表面罩在第二指段上滑动，在抓取物体时末端指段接触物体的面积减小许多，只有第二指段表面罩能够接触物体，影响了抓取物体的末端指段大小；2)在第一指段、第二指段中采用连杆机构、齿轮齿条机构来实现直线轨迹平动第二指段表面罩的效果，机构复杂；3)达到直线轨迹平动末端指段所增加的机构，占用了手指用于存放传感器、电路模块的有限空间。

发明内容

本发明的目的是为了克服已有技术的不足之处，提供一种高度补偿杆齿并联直线平夹自适应机器人手指装置。该装置能够实现直线平夹与自适应复合抓取模式，既能直线平动第二指段夹持物体，也能先转动第一指段碰触物体后再转动第二指段包络握持物体，达到对不同形状尺寸物体的自适应握持效果。

本发明的技术方案如下：