[发明专利]仿蒲公英通用抓取机器人手装置

说明书

仿蒲公英通用抓取机器人手装置，包括基座、导柱、支撑件、N个滑管组件、电机、传动机构和滑动外筒。该装置用于机器人手抓取物体，具有三维空间多个方向的自动适应物体形状、尺寸的特点，抓取时方便，控制简单，仅使用一个电机即可完成对物体的抓取，利用滑杆的伸缩达到对不同物体形状适应能力，结合导柱与滑动外筒的相对运动来挤压多个滑管组件从分散状收拢抓取物体，由于是多向抓取因而抓取更加稳定，适应能力好，抓取力较大，适合应用于需要机器人灵活抓取且抓取物体形状、尺寸不确定的场合。

技术领域

本发明属于机器人手技术领域，特别涉及仿蒲公英通用抓取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运用广泛，通过机器人手的运用可以实现物体的抓取以及释放。目前较多机器人手大多设计成两个相对运动的部分，也有仿人手的结构，虽然在指节上达到了数量的增加，但由于机械装置、传动装置、传感装置、控制系统的加入使得成本也升高。机器人手目前可以分为耦合手，标准自适应手，间接自适应手，耦合自适应手，平夹自适应手，球形手，滑竿阵列手。

Eric Brown等人在文献(Eric Brown,Nicholas Rodenberga,John Amendb,AnnanMozeikac,Erik Steltzc,Mitchell R.Zakind,Hod Lipsonb,HeinrichM.Jaegera.Universal robotic gripper based on the jamming of granularmaterial.Proceedings of the National Academy of Sciences of the United Statesof America(PNAS),vol.107,no.44:18809–18814,doi:10.1073/pnas.1003250107,Sept.17,2010)中介绍了一种基于颗粒阻塞固化原理的通用机器人手。该机器人手包括可变形的膜皮、一个端口、滤网、放置在膜皮内的流体(如气体)和大量颗粒材料(如咖啡颗粒)和流体源(例如泵或可排空容器)。

该装置的工作原理为：膜皮中的颗粒可在膜皮内自由运动，当机器人的末端靠向放置在某个支持面的物体时，物体可以挤压膜皮，使膜皮内的颗粒受到挤压而运动，不同颗粒在膜皮内的运动程度不同，这种运动程度与物体的形状有关，达到自适应物体形状的效果。之后，膜皮内的流体被吸走，颗粒由于滤网的存在留在膜皮内，颗粒由于相互挤压摩擦产生阻塞固化效果，利用固化的颗粒群体隔着膜皮对物体产生接触点，造成多指多点接触抓取的效果，此外局部可能产生密封的低压区域以获得大气压力辅助抓取效果。

该装置的不足之处在于：

(1)该装置采用大量的颗粒材料，颗粒材料的磨损会较大地减弱该装置的使用寿命；

(2)该装置在抓取不同的物体时需要调节装置内颗粒的多少以更好地抓取不同的物体，极大地减小了其通用性；

(3)该装置需要将膜皮内的流体几乎全部抽吸走，能耗大，抓取耗时长，流体源(如泵)成本高，可排空容器体积大或可排空容器的压力大。

已有的一种流体驱动柔性杆簇自适应机器人手装置(发明专利CN105583831B)，包括基座、多个滑动推杆、弹性薄膜、流体、多个活塞和多个簧件。该装置用于机器人抓取物体，实现了离散空间自适应抓取功能：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、弹性薄膜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。其不足之处在于：该装置的滑动推杆只能沿运动方向一维收缩，导致该装置自适应不足；远近杆所受收紧力不同的问题，导致抓取不可靠。

发明内容