[发明专利]一种变刚度仿人机器人手爪

说明书

一种变刚度仿人机器人手爪，它包括手指和连接手指的手掌；所述手指包含有N指，N指中至少具有拇指；除拇指外的N‑1指结构相同；除拇指外的每个指由变刚度直线驱动装置驱动作屈曲运动，变刚度直线驱动装置安装在手掌上，用于调节每个指刚度以适应抓握目标；拇指由安装在手掌上的对掌驱动器驱动而旋转，拇指由拇指驱动器驱动作屈曲和偏摆运动，拇指和其余手指的相对运动实现抓握姿态变化。本发明通过变刚度直线驱动装置实现手指关节刚性改变，配合拇指的相对运动，提高了机器人手爪抓取目标的适应性。

技术领域

本发明属于机器人领域，涉及一种变刚度仿人机器人手爪，可以调节指节刚度以适应更多的抓取作业，可以仿照人手的抓取动作完成作业。

背景技术

随着科学技术的发展、新兴学科的涌现，工业生产、医疗器械、太空探索等众多领域都对机器人领域提出了更高要求，一种功能更强、适应性更好的机器人手爪对其有着不可替代的作用。具有变刚度功能的机器人手爪，可以在高刚度状态下实现物品的精确抓取，也可以在低刚度的状态下抓取鸡蛋、水果等易损坏的物品；而关节布置仿人的机器人手爪，可以实现横向捏取、圆盘抓取、圆柱抓取、三指捏取等绝大多数人手常用的抓取姿态，有利于抓取能力的提升。传统的机械手爪通常采用刚度恒定的方式，且关节布置与人手差异较大，可用场景和抓取姿态受限。

发明内容

本发明为克服现有技术不足，提供一种变刚度仿人机器人手爪。该机器人手爪可以实现手指关节刚性改变，提高机器人手爪抓取目标的适应性。

本发明的技术方案是：一种变刚度仿人机器人手爪，包括手指和连接手指的手掌；所述手指包含有N指，N指中至少具有拇指；其中N取3、4或5；

除拇指外的N-1指结构相同；除拇指外的每个指由变刚度直线驱动装置驱动作屈曲运动，变刚度直线驱动装置安装在手掌上，用于调节每个指刚度以适应抓握目标；拇指由安装在手掌上的对掌驱动器驱动而旋转，拇指由拇指驱动器驱动作屈曲和偏摆运动，拇指和N-1指的相对运动实现手指抓握姿态变化。

本发明相比现有技术的有益效果是：

1、本发明所研制的机器人手爪与人手关节布置相似，可以仿照人手进行更复杂的抓取规划与抓握作业，大幅提高机器人手爪抓取能力。

2、本发明可实现指关节的刚度调节，刚性状态下抓握精确，柔性状态下可以抓取易碎脆弱的物品，大幅提高机器人手爪的适应性。

3、本发明手指部分采用多自由度多连杆机构，其变刚度驱动装置均位于手掌部位，变刚度驱动装置布置更合理，实现刚度调节功能，相比指节内置驱动器手爪，使指节小型化，手指体积更小，有更大的传感器布置空间。

下面结合附图和实施方式对本发明的技术方案作进一步地说明：

附图说明

图1是机器人手爪整体结构图；

图2是去掉外壳后的机器人手爪整体结构图；

图3是拇指和其他指的布置结构图；

图4是食指和变刚度驱动装置的连接结构图；

图5是拇指和拇指驱动器的连接结构图；

图6为变刚度驱动装置的结构示意图；

图7为变刚度驱动装置的主视图；

图8为图7的仰视图；

图9是沿图8中K-K线的剖视图；

图10为机架和弹簧布置关系图；

图11为触舌的结构示意图；

图12为驱动螺母的结构示意图；

图13为正常驱动模式下的工作状态图；