手指机构、机器人手和机器人手控制方法技术

手指机构包括基部和由基部支撑的多个手指部分，其中每个手指部分包括第一骨构件、可旋转地连接到第一骨构件的一个端部的第二骨构件、以及成对的第三骨构件，该成对的第三骨构件中的每一个可旋转地连接到第一骨构件的另一个端部和基部，并且成对的第三骨构件在第一骨构件和基部之间形成平行连杆机构。

Control Method of Finger Mechanism, Robot Hand and Robot Hand

The finger mechanism comprises a base and a plurality of finger parts supported by the base, each finger part comprising a first bone member, a second bone member rotatably connected to an end of the first bone member, and a third bone member in pairs, each of which rotatably connects to another end and base of the first bone member, and a third bone member in pairs. A parallel connecting rod mechanism is formed between the first bone member and the base of the bone member.

【技术实现步骤摘要】
手指机构、机器人手和机器人手控制方法
本申请涉及手指机构、机器人手和机器人手控制方法。
技术介绍
近年来，已经提出了模仿人手抓握物体以对其执行一些工作的功能的机器人手以及具有机器人手的工业机器人(参见日本专利申请公开No.2008-32140，No.2011-245575，No.2015-221469，No.2011-67936和No.2004-42214)。但是，常规的机器人手和具有机器人手的工业机器人被构造成在抓握物体时或在释放被抓握的物体时打开指尖，这使得难以在包装盒内存储彼此紧密接触的多个物体。
技术实现思路
本申请是鉴于这种情况而提出的，其目的在于供给一种能够在包装盒内存储彼此紧密接触的多个物体的手指机构、机器人手和机器人手控制方法。根据一个方面，手指机构包括基部和由基部支撑的多个手指部分，其中每个手指部分包括第一骨构件、可旋转地连接到第一骨构件的一个端部的第二骨构件，以及成对的第三骨构件，所述成对的第三骨构件中的每个骨构件可旋转地连接到第一骨构件的另一个端部和基部，并且成对的第三骨构件在第一骨构件和基部之间形成平行连杆机构。根据一个方面，机器人手包括如上所述的手指机构、设置在供应路径的中途，以将压缩空气供应到包括在手指机构中的Mckibben气动致动器的加压电磁阀和减压电磁阀、以及控制加压电磁阀和减压电磁阀的打开和关闭的控制单元，其中控制单元控制加压电磁阀和减压电磁阀的打开和关闭，并通过调节气动致动器中的气压来控制包括在手指机构中的伸肌和屈肌的收缩程度。根据一个方面，一种机器人手控制方法，其中所述机器人手包括：如上所述的手指机构、设置在供应路径的中途，以将压缩空气供应到构成手指机构的伸肌和屈肌的Mckibben气动致动器的加压电磁阀和减压电磁阀、以及控制加压电磁阀和减压电磁阀的打开和关闭并且控制伸肌和屈肌的收缩程度的控制单元，所述方法包括执行加压电磁阀和减压电磁阀的打开和关闭的控制，以便由控制单元执行以下操作中的至少一个，其中所述操作包括：在抓握物体的操作之前，使包括在手指机构中的伸肌腱和屈肌腱的彼此牵引力拮抗的固定操作、根据物体的形状抓握物体的自适应抓握操作、保持抓握状态的保持操作、释放保持操作的自适应释放操作、以及松弛伸肌和屈肌的松弛操作。根据本申请，可以在包装盒内存储彼此紧密接触的多个物体。从以下结合附图的详细描述中，本专利技术的上述和其它目的和特征将更加明显。附图说明图1是图示根据实施例1的机器人手的示意性结构的外视图；图2是手指机构部分的外视图；图3是肌腱的横截面图；图4是图示在抓握物体之前手指的状态的示意性说明图；图5是图示当抓握物体时手指的状态的示意性说明图；图6是图示当释放物体时手指的状态的示意性说明图；图7是根据实施例1的机器人手系统的总体结构的框图；图8是图示机器人手的控制系统的结构的框图；图9是图示手指机构部分中的牵引力传递机构的说明图；图10是图示电磁阀I至IV的控制状态的说明图；图11是描绘根据实施例1的机器人手的控制方法的流程图；图12是描绘根据实施例2的机器人手的控制过程的流程图；图13是描绘围合形成的控制过程的流程图；图14是描绘抓握操作的控制过程的流程图；图15A至15D是图示存储状态的说明图；图16A和16B是图示其中物体被向下移动并存储的状态的示意图；图17A和17B是图示其中物体被滚动存储装置存储的状态的示意图；图18是图示滚动存储装置的说明图；图19是描绘根据实施例3的机器人手的控制过程的流程图；图20是描绘待由CPU读取的参数的一个示例的概念图；图21是描绘滚动运动的操作过程的流程图；以及图22是图示存储顺序的说明图。具体实施方式下面将参考描绘实施例的附图具体描述本专利技术。(实施例1)图1是图示根据实施例1的机器人手1000的示意性结构的外视图。根据本实施例的机器人手1000设置有手指机构部分100、前臂骨200、肌腱300、人造肌肉400、法兰500和510、电磁阀600和控制板700。根据本实施例，手指机构部分100包括两个手指(第一手指101和第二手指102)。第一手指101和第二手指102各自被构造成使得根据肌腱300的张力而伸展或屈曲，肌腱300受控制从而通过人造肌肉400膨胀和收缩。本实施例的特征是通过对两种类型的肌腱300(参见后面将要描述的伸肌腱300A和屈肌腱300B，参见图2)执行拮抗性控制，关节角度和力被自主控制以实现对抓握形式、保持力、手指关节的灵活性等的控制(顺应性控制)。如果在以下描述中不需要识别第一手指101和第二手指102，则它们仅被描述为手指101和102。人造肌肉400被布置在前臂骨200周围。前臂骨200对应于人类前臂骨，并且是对应于从腕关节到臂关节的部分的构件。前臂骨200在其近端处设置有法兰500，并且在其远端处设置有法兰510。人造肌肉400是例如Mckibben气动致动器，并且从待由电磁阀600的打开和关闭操作进行控制的歧管650供应空气，以便控制收缩的程度。即，如果空气被供应到人造肌肉400的内部(加压控制)，则人造肌肉400通过在其宽度方向上膨胀并在其长度方向上屈曲而收缩。相反，如果空气从人造肌肉400的内部释放(减压控制)，则人造肌肉400通过在其宽度方向上屈曲并在其长度方向上伸展而松弛。电磁阀600由安装在控制板700上的CPU701(参见图8)控制。除了CPU701之外，控制板700可以安装有用于与CPU701进行通信的各种接口的输入侧连接器和输出侧连接器、驱动电磁阀600的线圈的线圈驱动器，以及处理各种信号、电压和电流的诸如运算放大器、比较器、晶体管、二极管、电阻器等的各种类型的电子器件。人造肌肉400包括连接到肌腱300的其远侧端部，并且包括连接到万向关节502的其近侧端部。万向关节502被构造成在肋501内自由滑动，肋501设置在法兰500的划界区域处。连接到人造肌肉400的肌腱300通过人造肌肉400收缩而伸展并通过人造肌肉400松弛而缩短。虽然在本实施例中采用Mckibben气动致动器用于人造肌肉400，但是可以采用其中通过使用马达和滑轮代替气动致动器来卷起肌腱300的方法。此外，可以采用以下方法等：其中通过使用线性马达使肌腱300直接伸展和屈曲的方法；以及其中通过使用生物金属来伸展和屈曲肌腱300的方法，所述生物金属是通过电流流动而伸展和屈曲的纤维状致动器。图2是手指机构部分100的外视图。根据本实施例的手指机构部分100设置有两个手指，包括第一手指(例如，大拇指或拇指)101和第二手指(例如，食指)102。手指101和102中的每一个从其近侧起设置有掌骨MEB、两个近节指骨PP1和PP2、中节指骨MIP以及远节指骨DP。这些骨构件中的每一个例如由丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)共聚物树脂制成。掌骨MEB被固定到前臂骨200的远侧端部。近节指骨PP1被放置在近节指骨PP2的近侧，并且包括可旋转地连接到掌骨MEB的一端以及可旋转地连接到中节指骨MIP的另一端。放置在掌骨MEB侧的近节指骨PP1的旋转核心构成掌指关节MP1。掌指关节MP1包括弯曲表面部分，其横截面形状为部分圆形或椭圆形，并且例如与近节指骨PP1一体形成。放置在中节指骨MIP侧的近节指骨PP1的旋转核心构成近端指间本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种手指机构，包括：基部；以及由基部支撑的多个手指部分，其中每个手指部分包括：第一骨构件；第二骨构件，可旋转地连接到所述第一骨构件的一个端部；以及成对的第三骨构件，每个第三骨构件可旋转地连接到所述第一骨构件的另一个端部和所述基部，并且所述成对的第三骨构件在所述第一骨构件和所述基部之间形成平行连杆机构。

【技术特征摘要】
2017.11.27 JP 2017-2270981.一种手指机构，包括：基部；以及由基部支撑的多个手指部分，其中每个手指部分包括：第一骨构件；第二骨构件，可旋转地连接到所述第一骨构件的一个端部；以及成对的第三骨构件，每个第三骨构件可旋转地连接到所述第一骨构件的另一个端部和所述基部，并且所述成对的第三骨构件在所述第一骨构件和所述基部之间形成平行连杆机构。2.如权利要求1所述的手指机构，还包括：伸肌腱，安置在其中所述第二骨构件相对于所述第一骨构件延伸的一侧，并且沿着所述第二骨构件、所述第一骨构件和所述成对的第三骨构件中的一个延伸；伸肌，连接到所述伸肌腱，并且伸展和屈曲所述伸肌腱；屈肌腱，安置在其中所述第二骨构件相对于所述第一骨构件屈曲的一侧，并且沿着所述第二骨构件、所述第一骨构件和所述成对的第三骨构件中的另一个延伸；以及屈肌，连接到所述屈肌腱，并且伸展和屈曲所述屈肌腱。3.如权利要求2所述的手指机构，其中，所述伸肌腱和所述屈肌腱是分别通过所述伸肌和所述屈肌的牵引力而被伸展的弹性体，其中所述伸肌腱和所述屈肌腱的横截面积为A，杨氏模量为E，并且形变为ε，在所述伸肌腱和所述屈肌腱上引起的内部张力F由F＝A×E×ε给出，并且当所述伸肌腱和所述屈肌腱的每一个的自由长度和伸展量为L0和ΔL时，形变ε由ε＝ΔL/L0来表示。4.如权利要求2所述的手指机构，其中，所述伸肌腱和所述屈肌腱包括核心部分和保护所述核心部分的护套部分。5.如权利要求4所述的手指机构，其中，所述核心部分是具有0.5GPa至2.0GPa的杨氏模量的合成树脂纤维。6.如权利要求2所述的手指机构，其中，所述伸肌和所述屈肌是Mckibben气动致动器。7.一种机器人手，包括：如权利要求2所述的手指机构；加压电磁阀和减压电磁阀，设置在供应路径的中途，以将压缩空气供应到包括在所述手指机构中的Mckibben气动致动器；以及控制单元，控制所述加压电磁阀和所述减压电磁阀的打开和关闭，其中，所述控制单元控制所述加压电磁阀和所述减压电磁阀的打开和关闭，并通过调节气动致动器中的气压来控制包括在所述手指机构中的伸肌和屈肌的收缩程度。8.一种机器人手控制方法，其中所述机器人手包括：如权利要求2所述的手指机构；设置在供应路径的中途以将压缩空气供应到构成所述手指机构的伸肌和屈肌的Mckibben气动致动器的...

【专利技术属性】
技术研发人员：宫崎吉弘，奥山昭太，和田侑也，
申请(专利权)人：斯寇司株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP