柔性掌面自适应快速抓取机器人手装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109927068A(43)申请公布日2019.06.25(21)申请号201910164855.0(22)申请日2019.03.05(71)申请人清华大学地址100084北京市海淀区清华园1号(72)发明人朱润泽张文增(74)专利代理机构北京三聚阳光知识产权代理有限公司11250代理人张建纲(51)Int.Cl.B25J15/10(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图5页(54)发明名称柔性掌面自适应快速抓取机器人手装置(57)摘要柔性掌面自适应快速抓取机器人手装置，属于机器人手技术领域，包括基座、三个手指、三个连杆、三个棘轮、三个棘爪、柔性布、驱动器、簧件、线绳、卷线器。该装置利用被抓取物相对于机器人手的运动，通过柔性布带动手指合拢以达到包络抓取的目的，通过棘轮棘爪机构实现装置的自锁从而在抓取后固定住物体防止其脱落，当想要释放物体时可通过驱动器驱动线绳拉动棘爪松开棘轮，手指即可在弹簧作用下松开；该装置利用柔性布的可变形特征可以达到自适应物体形状的目的；该装置结构简单，耗能小；可以在物体接触瞬间快速反应实施抓取；无需复杂的传感和控制系统；制造和维护成本低。CN109927068ACN109927068A权利要求书1/1页1.一种柔性掌面自适应快速抓取机器人手装置，包括基座、驱动器、传动机构、三个手指、三个棘轮、三个棘爪、柔性布、三个第一簧件和卷线器；所述驱动器与基座固接；所述传动机构的输入端与驱动器的输出端相连；所述基座包括基座下板、基座上板、三个支撑柱、三个支架、三个导线轴；每个所述支架包括左侧支架和右侧支架，均与基座上板固接；每个所述支撑柱的两端通过螺钉分别与基座上板、基座下板固接；每个所述导线轴固定在左侧支架与右侧支架之间；所述三个手指结构相同，每个手指包括第一指段、第二指段、近关节轴和远关节轴；同一个手指中，所述近关节轴与远关节轴的中心线平行；所述近关节轴套设在支架中；所述第一指段套接在近关节轴上；所述远关节轴套设在第一指段中；所述第二指段套接在远关节轴上；所述棘轮固接在第二指段；每个所述第一簧件的两端分别连接基座和第一指段；其特征在于：该柔性掌面自适应快速抓取机器人手装置还包括三个连杆、三个第一杆轴、三个第二杆轴、三个棘爪轴、三个第二簧件和传动机构；每个所述第一杆轴分别套设在三个支架中；每个所述第二杆轴分别套设在第二指段中；每个所述连杆一端套接在第一杆轴上，另一端套接在第二杆轴上；每个所述支架、第一指段、第二指段和连杆构成平面四连杆机构；每个所述棘爪轴套设在第一指段中；每个所述棘爪套接在棘爪轴上；每个所述棘爪端部与棘轮接触，棘爪上设有一个线绳连接点；每个所述第二簧件分别连接棘爪和第一指段；所述卷线器与传动机构的输出端固接，卷线器上设有三个线绳连接点；所述三根线绳长度相同，每根线绳的一端固接在卷线器上，另一端固接在棘爪上，线绳中间段绕过导线轴；所述柔性布有三个连接点，三个连接点阵列分布于柔性布的外沿，三个连接点分别与三个第二指段固接。2.如权利要求1所述的柔性掌面自适应快速抓取机器人手装置，其特征在于：所述驱动器采用电机、气动马达或液压马达。3.如权利要求1所述的柔性掌面自适应快速抓取机器人手装置，其特征在于：所述传动机构采用蜗轮蜗杆、齿轮、齿条、绳轮和带轮机构中的一种或多种组合。4.如权利要求1所述的柔性掌面自适应快速抓取机器人手装置，其特征在于：所述第一簧件采用拉簧、压簧、片簧或扭簧，所述第二簧件采用拉簧、压簧、片簧或扭簧。2CN109927068A说明书1/4页柔性掌面自适应快速抓取机器人手装置技术领域[0001]本发明属于机器人手技术领域，特别涉及一种柔性掌面自适应快速抓取机器人手装置的结构设计。背景技术[0002]自适应机器人手是目前机器人领域研究的热点之一，其特点是在抓取过程中可以自动适应物体的形状、尺寸，并且无需复杂的传感、反馈控制等系统，简单方便，成本低。[0003]目前实现自适应的方法有很多种，主要可以分为两大类：多刚体系统自适应和柔性体自适应。[0004]已有的多刚体系统自适应手指如加拿大Robotiq公司的机器人手(加拿大专利CA2856622)，该装置为欠驱动机器人手装置，利用连杆机构，通过巧妙的设计实现了多种抓取模式融合，并且具有一定的自适应能力，现在已经成为商业化程度较高的成熟产品。[0005]柔性体自适应装置如北京航空航天大学文力等人发明的气动软体抓取装置(中国专利CN104959992)，通过气动控制，采用软体结构，利用软体手指向内或向外的弯曲变形进行抓取，具有很强的自适应能力。[0006]但目前的自适应抓取装置基本都是通过驱动器直接控制手指动作，其抓取速度与控制系统、驱动器特性直接相关，很难完成快速