[发明专利]指根软轴传递转动又偏心转位的快换手指变掌机械手

说明书

本发明涉及一种指根软轴传递转动又偏心转位的快换手指变掌机械手，涉及机器人、自动化领域，适用食品、轻工、农产品的分拣机器人，以及包装、物流行业机器人领域。本发明由手掌部件和四个结构相同的手指组成。手掌提供指根部件转位功能，四指抓取直立圆柱、球体、正方体，或在电机驱动下，左右手指顺时针转位45度、前后手指逆时针转位45度，四指抓取水平圆柱、长方体。手掌提供指根部件转动功能，转动驱动器有电机和叶片式转动气缸二种，其驱动齿形带、通过四根软轴使四个手指以相同指根角度转动，指根角度是指根部件与手掌平面的夹角。所述的手指有四种，包括：无驱动的转动夹持手指、平动夹持手指，气动的指节包络手指、软体包裹手指。

技术领域

本发明涉及一种指根软轴传递转动又偏心转位的快换手指变掌机械手，属于机器人、自动化领域，适用于食品、农产品、轻工产品的分拣机器人，以及包装、物流行业机器人领域。

背景技术

手爪，又称为机械手、末端执行器、末端抓持器，是机器人抓取物体的操作工具，由于抓取对象的复杂性：材料性质、形状尺寸及位置状态的差别较大：①形状不规则的、大小差别大的物体（瓜果、蔬菜）；②易碎的脆性物体（禽蛋、玻璃陶瓷制品）；③易变形的软性物体（面包、软包装物品）；④异形的、位置状态混乱且难理顺的物体（酒瓶、化妆品瓶），同时，就形状尺寸的适应性看，不同尺寸的长方体、圆柱体、球体、椭球体、三棱柱体是最常见的形状。目前的末端执行器是不能通用地、可靠地抓持前述的复杂对象。就接触状态看，手指刚性骨架表面粘贴橡胶，末端执行器刚性骨架外橡胶与物体的接触是半柔性接触，接触力分布差别大；或者是软体手指，因为没有骨架所以不能承受较大接触力，且接触力分布也不均匀。

手指与物体的接触又分为捏取、包络抓取、软体包裹抓取。机械手设计涉及物形、物性、物态三种。其中物形是指形状、尺寸，机械手的适应性设计；物性是材质的软硬、韧脆，控制策略设计涉及接触力的大小、方向的精确控制；物态是物体的放置状态，如立、卧，分布整齐或混乱，相互距离紧密或稀疏，相互接触关系如袋装冷冻汤团、袋装液体、袋装颗粒等软包装，涉及手指各指节的路径规划、接触力的作用位置、接触冲击等运动过程的控制策略，同时涉及机械手与机械联合臂的操作协同控制。

目前生产中使用最多的是一种二指夹钳式、单指节手指、两点接触的气动卡爪，但是尺寸适应性小，也不能包络抓取，更没有形状适应性。

发明内容

本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种结构合理的指根软轴传递转动又偏心转位的快换手指变掌机械手，既可捏取、又可包络抓取，还可以包裹抓取，抓取范围广，适应垂直、水平抓取各种形状复杂的物体，转位精度高、反应速度快，有柔性自适应效果。

本发明所采用的技术方案如下：

一种指根软轴传递转动又偏心转位的快换手指变掌机械手，所述变掌机械手由手掌和四个结构相同、均布安装的手指组成；所述的手指共有四种，包括：转动夹持手指、平动夹持手指、指节包络手指、软体包裹手指；

所述变掌机械手的安装结构及功能：

①手掌提供指根部件转位功能：四个手指的中心距相等，四个手指抓取直立圆柱、球体、正方体，或在转位电机驱动下，左右手指偏心地顺时针转位45度、前后手指偏心地逆时针转位45度，从而抓取水平放置圆柱、长方体；

②四个手指采用回转中心偏心的转位结构，四个手指的偏心距相等，比四个手指采用回转中心在原地的转位结构，在抓取相同尺寸直立圆柱的手掌尺寸前提下，偏心转位结构抓取水平放置圆柱、长方体的尺寸范围大得多；

③手掌提供指根部件转动功能：转动驱动器驱动齿形带、通过四根软轴部件使四个手指以相同指根角度转动，指根角度是指根部件与手掌平面（下板）的夹角；