[发明专利]一种机器人末端灵巧型欠驱动仿生抓手

说明书

本发明公开了一种机器人末端灵巧型欠驱动仿生抓手，包括：基座、驱动机构、以及至少两个在基座上周向环布的仿生指，其中：任意一个仿生指均分别包括近端指关节、中端指关节、前端指尖关节、第一滑轮组、第二滑轮组、绞盘、仿屈肌索、仿伸肌索、以及拉簧。且中端指关节、近端指关节、前端指尖关依次灵活枢转连接；仿屈肌索、仿伸肌索为柔性缆索，并通过对应的滑轮组连接到绞盘上，工作中，通过控制驱动机构带动绞盘正反转动来控制并联机械手的夹持、展开、夹紧位置以及夹紧力。该结构的设置相比于于目前市场的众多灵巧手产品，在抓取和展开动作时，响应速度更快，抓取和加持力更加均衡，且结构紧凑。

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及一种机器人末端灵巧型欠驱动仿生抓手。

背景技术

仿生抓手的研究被认为是最有挑战性的工作之一，近几十年来，为了模拟人手的动作，众多研究机构在仿人机械手的设计、分析和控制等方面做出了卓有成效的研究，众多具有精确抓取和操作功能的灵巧手相继问世。为了增强仿生机械手的灵巧程度，通常需要为机械手设计更多的关节自由度，各种高度铰接的灵巧手DEXMART手、Utah/MIT手、NASA手等应运而生。这类机械手主要以空间操作为背景，控制策略复杂，需要建立手指与物体的复杂运动学模型并匹配复杂的控制策略算法。为了降低机械手的控制难度，以及减小机械手的体积、重量，需要减少驱动器数目，与此同时，为了更好地抓取物体，还需要机械手在执行抓取动作时具有一定的自适应性，另一类结构简单、重量轻巧、功能相对简单的机械手以CN109773658A为代表的典型。他们的共同特点是利用欠驱动机构实现手指的弹性来实现自适应抓取，使用了较少的执行机构不仅简化了设计难度，而且简化了灵巧手操作的控制。然而，目前主流机械抓手的手部操作和抓取动作需要借助多电机驱动，缺点为控制策略复杂，必须建立手指与物体的复杂运动学模型并匹配复杂的控制策略算法；亦或是以气动吸附、双指开合夹持、等形式的简易型驱动抓手，缺点是抓取精度与自适应能力差，不能够满足机器人工具柔性化的发展趋势。

发明内容

为解决背景技术中存在的技术问题，本发明提出一种机器人末端灵巧型欠驱动仿生抓手。

本发明提出的一种机器人末端灵巧型欠驱动仿生抓手，包括：基座、驱动机构、以及至少两个周向在基座上环布的仿生指，其中：

任意一个仿生指均分别包括近端指关节、中端指关节、前端指尖关节、第一滑轮组、第二滑轮组、绞盘、仿屈肌索、仿伸肌索、以及拉簧；

近端指关节包括由基础杆、耦合杆、近端曲柄杆和近端摇臂杆组成的四连杆机构，所述基础杆沿仿生指的环布圈径向布置并可摆动的安装在基座上，且基础杆的外侧端经拉簧与基座连接，基础杆与耦合杆相互平行；所述近端曲柄杆与基础杆相接点位于基础杆的两端之间，且近端曲柄杆位于近端摇臂杆的内侧；

中端指关节位于近端指关节远离基座的一端，中端指关节包括与近端曲柄杆枢转连接的中端曲柄杆和与近端摇臂杆枢转连接的中端摇臂杆；

前端指尖关节位于中端指关节远离近端指关节的一端，且前端指尖关节分别与中端曲柄杆和中端摇臂杆枢转连接；

第一滑轮组包括固定安装在近端曲柄杆上的第一大滑轮和固定安装在中端曲柄杆上的第一小滑轮；

第二滑轮组包括固定安装在近端摇臂杆上的第二小滑轮和固定安装在中端摇臂杆上的第二大滑轮；

绞盘可转动的安装在基座上，绞盘上设有通孔和与通孔对称布置连接部；

仿屈肌索和仿伸肌索均为柔性缆索，且仿屈肌索一端固定于中端曲柄杆上，其另一端依次绕过第一小滑轮与第一大滑轮并穿过绞盘上通孔与基础杆的内侧端固定；仿伸肌索一端固定于中端摇臂杆上，其另一端依次绕过第二大滑轮与第二小滑轮固定于绞盘的连接部上；

驱动机构分别与各仿生指中的绞盘连接以用于驱动各绞盘同步转动。