[发明专利]空程双驱动平夹耦合自适应机器人手指装置

说明书

空程双驱动平夹耦合自适应机器人手指装置，属于机器人手技术领域，包括两个指段、两个关节轴、两个电机、多个齿轮、两个拨轮、两个拨盘、三个簧件等。该装置具有平夹、耦合、自适应和钩取四种抓取模式：1)平夹抓取：在抓取过程中，该装置始终保持末端的第二指段相对于基座不变的姿态，达到第二指段平夹抓取的效果；2)耦合抓取：能做到两关节同时正向运动，抓取过程拟人，抓取快速；3)自适应抓取：如果物体先接触第一指段，该装置会自动转入自适应抓取模式，达到对不同形状、尺寸物体均适应的功能；4)钩取：可单独转动第二指段，实现钩取。该装置抓取范围大，无需复杂的传感和控制系统，制造和维护成本低。

技术领域

本发明属于机器人手技术领域，特别涉及一种空程双驱动平夹耦合自适应机器人手指装置的结构设计。

背景技术

机器人手技术是机器人技术中的重要分支。机器人手是一种接触物体并将物体限制在空间位置的装置。与人手的作用相似，抓取物体然后释放物体，借助于机械臂或者移动小车底盘的运动来达到在一定范围内移动物体的目的，有的还可以在机器人手内进行小范围的移动。机器人手的主要功能之一是抓取物体，稳定抓取各种不同形状、尺寸物体是一个关键。由于物体尺寸的不同，需要不同的抓取模式(方式)：有的比较小的物体，可以采用用指尖接触的捏持模式(平行夹持模式)；有的比较大的物体，可以采用握持(如圆柱状抓取或球形抓取)，也称为包络抓取(或包裹抓取)；还有的物体放在空间局限的空腔中，可以伸入手指进行钩取，在提公文包或行李箱时，也经常采用钩取模式；此外，为了适应不同形状、尺寸的物体，在包络抓取中需要自动适应物体的能力——自适应抓取模式。

现有的机器人手从是否有手指分为拟人多指手和特种手，其中拟人多指手从手指的设计上又进一步细分为全主动手指、欠驱动手(部分主动手指)。欠驱动手指得到大量的关注和研究，其使用少量驱动器实现较多自由度(包括被动自由度)关节，制造和维护成本低，减少了控制难度，具有很好的实用性，在目前得到比较多的推广。

一种现有的欠驱动手指——空程传动齿轮耦合自适应机器人手指装置(专利CN106426239B)被设计出来。该装置利用驱动器、齿轮传动机构、中间传动机构、两个拨轮、凸块拨盘、两个簧件和限位凸块等综合实现了耦合与自适应复合抓取模式。该装置既能联动两个关节用末端捏持物体，动作拟人度高，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抓取效果；抓取比较快速。其不足之处在于：该机器人手指装置仅能实现耦合与自适应两种抓取模式，但是不能实现平行夹持和钩取两种模式，无法适应在桌面上捏持薄板物体，也无法达到仅独立动作第二关节达到钩取模式。

另一种欠驱动手指——空程接触式齿轮平夹自适应机器人手指装置(专利CNCN105798936B)被设计出来。该装置利用驱动器、齿轮传动机构、两个簧件、凸块拨盘、限位凸块和拨轮等综合实现了双关节机器人手指平行夹持与自适应抓取的功能。由于拨轮上的传动凸块与凸块拨盘上的第二凸块之间有一段空程，在第一指段转动时第二指段保持平动而不相对于基座转动，达到了平行夹持抓取功能；当第一指段接触物体被阻挡后，经过一段很小的时间，拨轮上的传动凸块会接触并拨动凸块拨盘上的第二凸块，从而驱动第一齿轮转动，经过齿轮传动，带动第二指段转动，达到了自适应抓取功能。其不足之处在于：该机器人手指装置仅能实现平行夹持和自适应两种抓取模式，但是不能实现耦合抓取和钩取两种模式，抓取范围受到很大的限制。

发明内容

本发明的目的是为了克服已有技术的不足之处，提供一种空程双驱动平夹耦合自适应机器人手指装置。该装置具有两个关节，适合抓取物体，具有平行夹持、耦合抓取、自适应抓取和钩取四种抓取模式，抓取方式灵活，适用范围大，抓取过程控制容易，无需复杂的传感和控制系统，制造和维护成本低，适用于机器人手。

本发明的技术方案如下：