柔性件缠绕弹性变位杆簇自适应机器人手装置，属于机器人技术领域，包括基座、驱动器、柔性件、多孔弹性块、多个滑动推杆和簧件等。该装置利用了多个滑动推杆实现对目标物体大小和形状的自适应功能；利用驱动器带动传动机构，使得柔性件收缩，使多个滑动推杆向装置的中心聚拢，达到对目标物体的多向抓持效果；利用多孔弹性件将滑动推杆保持在标准位置，同时不影响滑动推杆在柔性件的捆束作用下的聚拢变位；该装置用于机器人抓取目标物体，实现了离散空间自适应抓取功能，该装置结构简单、能耗低、可靠性好。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于机器人手
，特别涉及一种柔性件缠绕弹性变位杆簇自适应机器人手装置的结构设计。
技术介绍
机器人手在机器人领域中有广泛的用途，用于将机器人与目标物体临时的连接和固定起来，并能够在适当的时候进行释放，前者实现了抓取目标物体，后者实现了放开目标物体。一般的机器人手为了降低成本被制作成具有两个相对运动的部分，以便于最简单的实现抓取和释放功能。也有许多模仿人手的结构，设计为具有更多的手指和手指上具有若干关节，但是那样会带来机械系统、传感系统、控制系统和控制算法的复杂度和高昂的成本。部分机器人手具有适应性，即在抓取前并未知晓要抓取的目标物体是何种形状与大小，在抓取中也未对抓取的目标物体进行传感检测，但是却可以自适应地抓取，这种对于目标物体形状、大小的自动适应性能使得机器人手在实现更为广泛抓取不同目标物体的同时并不增加传感与控制需求。PeterB.Scott在文献(PeterB.Scott,“The’Omnigripper’:aformofrobotuniversalgripper”,Robotica,vol.3:pp153-158,1985)中介绍了一种机械被动式适应目标物体形状的通用夹持器Omnigripper。该夹持器具有两组杆簇集合，每组杆簇集合有多个相互平行的长杆，这些由待抓目标物体推动而自由上下滑动的长杆达到了适应目标物体形状的目的，再结合驱动器驱动两组杆簇靠拢或离开，实现对目标物体的抓持。举例来说，<br>当机器人的末端靠向放置在某个支持面(如桌面)上的目标物体时，目标物体挤压长杆使其向基座内滑动，由于长杆数量较多，且长杆较细(直径较小)，不同的长杆接触到不同的目标物体表面点，各长杆向手掌内的滑动距离不同，这种距离与目标物体的局部形状有关；之后，一左一右的两组杆簇集合再合拢夹持住目标物体，利用长杆从侧面夹持住目标物体，达到抓取目的。该装置的不足之处在于：(1)无法做到多向抓持。该装置对目标物体施加抓取力时，该抓取力只能沿着两组杆簇集合合拢的方向，相当于二指夹持器，产生的仅仅是一维夹持模式，夹持效果差。(2)对于特定方向放置的长条状目标物体抓持失效。当目标物体与该方向平行且目标物体在该方向上长于该装置，则目标物体不会因两组伸缩杆合拢而受到抓持力，如抓取一个长条状的目标物体。(3)结构复杂、能耗大。该装置有2组杆簇集合，需要2个相互运动的可运动支承件(或运动基座)、一套直线导轨、2个滑块、驱动器、传动机构等，结构较为复杂，且要让一个具有许多长杆的笨重杆簇集合运动是比较耗能的。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服已有技术的不足之处，提供一种柔性件缠绕弹性变位杆簇自适应机器人手装置。该装置用于抓取目标物体，对目标物体的大小和形状具有自适应性；达到对目标物体多向抓持的效果：能够在多个方向对目标物体提供抓持力，对不同方向放置的各种形状(包括长条状)目标物体均可有效抓持；结构简单，能耗低。本专利技术采用如下技术方案：本专利技术所述的一种柔性件缠绕弹性变位杆簇自适应机器人手装置，其特征在于：包括基座、多孔弹性块、驱动器、传动机构、至少一个柔性件、K个滑动推杆和K个簧件；所述多孔弹性块安装在基座中，所述多孔弹性块具有弹性，所述多孔弹性块上有K个通孔，任意两个通孔的中心线的夹角小于15度；所述驱动器的输出轴与传动机构的输入端相连，所述传动机构的输出端与柔性件相连；第i个所述滑动推杆滑动镶嵌在第i个通孔中，第i个所述滑动推杆的中心线与其在第i个通孔中的滑动方向一致；每个所述滑动推杆的一端伸出在基座的外侧；第i个所述簧件的两端分别连接第i个滑动推杆和基座，或者第i个所述簧件的两端分别连接第i个滑动推杆和多孔弹性块；所述柔性件的一端与基座相连，所述柔性件的另一端与传动机构的输出端相连，所述柔性件的中部环绕经过所有滑动推杆的外围，所述柔性件与多孔弹性块或与位于外围的滑动推杆相接触；其中，K为大于3的自然数；i＝1,2,…,K；i为自然数。本专利技术所述的柔性件缠绕弹性变位杆簇自适应机器人手装置，其特征在于：所述多孔弹性块由乳胶、硅胶或橡胶中的任意一种或多种制成。本专利技术所述的柔性件缠绕弹性变位杆簇自适应机器人手装置，其特征在于：还包括M个套筒；第j个所述套筒固定安装在第j个通孔中；第j个所述滑动推杆滑动镶嵌在第j个套筒中；其中M为不大于滑动推杆的数量且M为自然数；i＝1,2,…,M；j为自然数。本专利技术所述的柔性件缠绕弹性变位杆簇自适应机器人手装置，其特征在于：所述柔性件采用绳或带。本专利技术所述的柔性件缠绕弹性变位杆簇自适应机器人手装置，其特征在于：所述传动机构包括减速器、转轴、绕绳筒和传动腱绳；所述驱动器的输出轴与减速器的输入轴相连，所述减速器的输出轴与转轴相连，所述转轴套设在基座中；所述绕绳筒套固在转轴上；所述传动腱绳的一端与绕绳筒相连，所述传动腱绳的另一端与柔性件相连。本专利技术所述的柔性件缠绕弹性变位杆簇自适应机器人手装置，其特征在于：所述驱动器采用电机、气缸或液压缸。本专利技术所述的柔性件缠绕弹性变位杆簇自适应机器人手装置，其特征在于：所述驱动器安装在基座上。本专利技术所述的柔性件缠绕弹性变位杆簇自适应机器人手装置，其特征在于：所述多孔弹性块包括多个孔间簧件和N个通孔件；所述孔间簧件连接在通孔件之间；所述通孔设在通孔件上；其中，N为滑动推杆的数量。本专利技术与现有技术相比，具有以下突出特点：本专利技术装置采用多孔弹性块、驱动器、柔性件和滑动推杆等综合实现了离散空间自适应抓取功能，利用了多个滑动推杆实现对目标物体大小和形状的自适应功能；利用传驱动器通过传动机构带动柔性件收缩，使多个滑动推杆向装置的中心聚拢，达到对目标物体的多向抓持效果；该装置对不同方向放置的各种形状(包括长条状)目标物体均可有效抓持；该装置仅需要一套杆簇，因此结构简单；仅需要驱动器通过传动机构带动柔性件收缩，就可以轻松让滑动推杆向装置中心聚拢而达到抓持目标物体的目的，因此能耗低。附图说明图1是本专利技术提供的柔性件缠绕弹性变位杆簇自适应机器人手装置的一种实施例的内部部分结构示意图。图2是图1所示实施例的底部示意图。图3是图1所示实施例的三维外观图。图4是图1所示实施例的基座内部结构和传动腱绳的示意图。图5是图4所示实施例的局部放大图。图6是另一种实施例的多孔弹性块的结构示意图。图7至图9是图1所示实施例抓取球状目标物体的过程示意图。图10是图1所示实施例抓取球状目标物体的内部结构示意图。图11是图1所示实施例抓取球本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种柔性件缠绕弹性变位杆簇自适应机器人手装置，其特征在于：包括基座(1)、多孔弹性块(2)、驱动器(3)、传动机构(4)、至少一个柔性件(5)、K个滑动推杆(6)和K个簧件(7)；所述多孔弹性块(2)安装在基座(1)中，所述多孔弹性块(2)具有弹性，所述多孔弹性块(2)上有K个通孔(21)，任意两个通孔(21)的中心线的夹角小于15度；所述驱动器(3)的输出轴与传动机构(4)的输入端相连，所述传动机构(4)的输出端与柔性件(5)相连；第i个所述滑动推杆(6)滑动镶嵌在第i个通孔(21)中，第i个所述滑动推杆(6)的中心线与其在第i个通孔(21)中的滑动方向一致；每个所述滑动推杆(6)的一端伸出在基座(1)的外侧；第i个所述簧件(7)的两端分别连接第i个滑动推杆(6)和基座(1)，或者第i个所述簧件(7)的两端分别连接第i个滑动推杆(6)和多孔弹性块(2)；所述柔性件(5)的一端与基座(1)相连，所述柔性件(5)的另一端与传动机构(4)的输出端相连，所述柔性件(5)的中部环绕经过所有滑动推杆(6)的外围，所述柔性件(5)与多孔弹性块(2)或与位于外围的滑动推杆(6)相接触；其中，K为大于3的自然数；i＝1,2,…,K；i为自然数。...
【技术特征摘要】
1.一种柔性件缠绕弹性变位杆簇自适应机器人手装置，其特征在于：包括基座(1)、多
孔弹性块(2)、驱动器(3)、传动机构(4)、至少一个柔性件(5)、K个滑动推杆(6)和K个簧件
(7)；所述多孔弹性块(2)安装在基座(1)中，所述多孔弹性块(2)具有弹性，所述多孔弹性块
(2)上有K个通孔(21)，任意两个通孔(21)的中心线的夹角小于15度；所述驱动器(3)的输出
轴与传动机构(4)的输入端相连，所述传动机构(4)的输出端与柔性件(5)相连；第i个所述
滑动推杆(6)滑动镶嵌在第i个通孔(21)中，第i个所述滑动推杆(6)的中心线与其在第i个
通孔(21)中的滑动方向一致；每个所述滑动推杆(6)的一端伸出在基座(1)的外侧；第i个所
述簧件(7)的两端分别连接第i个滑动推杆(6)和基座(1)，或者第i个所述簧件(7)的两端分
别连接第i个滑动推杆(6)和多孔弹性块(2)；所述柔性件(5)的一端与基座(1)相连，所述柔
性件(5)的另一端与传动机构(4)的输出端相连，所述柔性件(5)的中部环绕经过所有滑动
推杆(6)的外围，所述柔性件(5)与多孔弹性块(2)或与位于外围的滑动推杆(6)相接触；其
中，K为大于3的自然数；i＝1,2,…,K；i为自然数。
2.如权利要求1所述的柔性件缠绕弹性变位杆簇自适应机器人手装置，其特征在于：所
述多孔弹性块(2)由乳胶、硅胶或橡胶中的任意一种或多种制成。
3.如权利要求1或2所述的柔性件缠绕弹性变位杆簇自适应机器人手装置，其特征在
于...
【专利技术属性】
技术研发人员：付宏，张文增，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
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