单或双指节接触柔性机械手及其抓持方法技术

本发明专利技术公开了一种单或双指节接触柔性机械手，所述手掌部包括驱动源、底板和移动推板，所述驱动源设置在底板上，所述移动推板设置在驱动源的自由端；所述手指部包括依次铰接的二力杆、弯杆指根节、指中节和指尖节，所述弯杆指根节的中部铰接在底板上，所述二力杆的另外一端铰接在移动推板上，所述弯杆指根节和指中节之间，以及所述指中节和指尖节之间至少一处设置有使指中节和/或指尖节内弯的扭转件。一种单或双指节接触柔性机械手的抓持方法，预先手动或自动驱动调整各手指部的指尖节与指中节之间的角度，采用捏取方式或包络抓取方式抓取待抓取物。其能够进行捏取或包络抓取，适应性好，通用性强，结构简单，成本低，控制方便。

【技术实现步骤摘要】
单或双指节接触柔性机械手及其抓持方法
本专利技术涉及机器人、自动化应用
，尤其涉及指尖预调、指根驱动的单或双指节接触抓持方法及柔性机械手，可用于农产品采摘、食品分拣与输送、工业品上下料抓取、商品物流包装等行业。本专利技术还涉及了一种单或双指节接触柔性机械手的抓持方法。
技术介绍
欠驱动机械手是指驱动元件个数小于自由度数目的多指节机械手，因其驱动元件少、抓取范围广泛、控制简单、出力大、负载能力好，被广泛的应用。目前，欠驱动机械手其中一个指根关节是主动驱动；两个欠驱动关节与主动关节有相关关系，即欠驱动关节的角度一直会受到主动关节角度的影响，不能只考虑目标物体外形影响，因此其状态判断、姿态解析较为复杂，机械手控制难以根据实际状态而自适应变化；尤其是每个指节的接触力的位置、大小，是由目标物体尺寸、目标物体相对机械手位置而确定的。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种单或双指节接触柔性机械手及其抓持方法，通过合理的结构设计能够进行捏取或包络抓取，适应性好，通用性强，结构简单，成本低，控制方便。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种单或双指节接触柔性机械手，包括手掌部和至少两组手指部；所述手掌部包括驱动源、底板和移动推板，所述驱动源设置在底板上，所述移动推板设置在驱动源的自由端；所述手指部包括依次铰接的二力杆、弯杆指根节、指中节和指尖节，所述弯杆指根节的中部铰接在底板上，所述二力杆的另外一端铰接在移动推板上，所述弯杆指根节和指中节之间，以及所述指中节和指尖节之间至少一处设置有使指中节和/或指尖节内弯的扭转件。本专利技术一个较佳实施例中，进一步包括所述扭转件为扭弹簧。本专利技术一个较佳实施例中，进一步包括所述指中节和弯杆指根节上开设有孔，所述孔内设置有粗销轴，所述粗销轴内穿设有开口销，所述扭弹簧套设在粗销轴上，且所述扭弹簧的两根弹簧丝分别抵推在指中节和弯杆指根节上。本专利技术一个较佳实施例中，进一步包括所述弯杆指根节上开设有斜窄槽，所述扭弹簧的其中一根弹簧丝位于斜窄槽内。本专利技术一个较佳实施例中，进一步包括所述指尖节上开设有孔，所述孔内紧固设置有螺纹头销轴，所述指中节上开设有锥孔，所述锥孔内设置有外锥套，所述螺纹头销轴的两端设置有螺纹，所述螺纹上套设有螺母。本专利技术一个较佳实施例中，进一步包括所述驱动源为带位移反馈的气缸或带反馈的丝杆轴电机。本专利技术一个较佳实施例中，进一步包括所述底板上设置有正反输出机构，所述正反输出机构的两个输出轴上均设置有斜沟槽绳轮，所述指尖节和指中节的铰接处设置有串联细扭弹簧，所述指尖节和斜沟槽绳轮之间设置有绳缆。本专利技术一个较佳实施例中，进一步包括所述底板上设置有正反输出机构，所述正反输出机构的两个输出轴上均设置有过渡套，所述指尖节和指中节通过锥孔销轴铰接，所述过渡套和锥孔销轴之间设置有软轴。本专利技术一个较佳实施例中，进一步包括所述正反输出机构为电机单蜗杆双蜗轮正反输出轴机构。一种单或双指节接触柔性机械手的抓持方法，包括以下步骤，使用包括三个指节的手指部。三个所述指节分别为指尖节、指中节和指根节，所述手指部的指尖关节、指中关节、指根关节均为转动单自由度且在同一个平面上，所述指尖关节为预先调整的，所述指中关节为无驱动的柔性关节，所述指根关节为自动驱动的，以夹持不同尺寸的待抓取物；预先手动或自动驱动调整各手指部的指尖节与指中节之间的角度，再自动驱动指根节转动夹持，当待抓取物的接触面为平面时，最终抓取位姿下，指尖节和/或指中节与待抓取物接触的平面平行接触，为捏取方式；当待抓取物的接触面为曲面时，最终抓取位姿下，指尖节或指中节与待抓取物接触的曲面相切接触，为捏取方式，或者，指尖节和指中节同时与待抓取物接触的曲面相切接触，为包络抓取方式。本专利技术的有益效果：本专利技术的单或双指节接触柔性机械手及其抓持方法，设计驱动源能够驱动移动推板线性移位，进而使二力杆拉动弯杆指根节转动；弯杆指根节转动时，指中节和指尖节同时向待抓取物靠近；当指中尖或指尖节接触待抓取物时，将克服扭转件的扭矩，直至到达抓取最终位姿后，驱动源停止驱动，牢牢抓取待抓取物。其采用了欠驱动的方式，以及柔性关节的方式，能够快速稳固的抓取待抓取物，且不会对待抓取物造成损伤。柔性关节的柔性程度，可以通过选择扭转件的弹性力来确定。这种被动的抓取方式，通过调整指中节和指尖节之间的角度，可以选择捏取、包络抓取等抓取方式，通用性强，适用性好，结构简单，成本低，尤其是曲面接触的包络抓取可靠性高，指尖节预先调节再指根节驱动夹持控制方便。附图说明图1为本专利技术实施例一中单或双指节接触柔性机械手的剖视示意图；图2为本专利技术实施例一中A-A向的局部剖视放大图；图3为本专利技术实施例一中B-B向的阶梯半剖视示意图；图4为本专利技术实施例一中平铰链座的剖视示意图；图5为本专利技术实施例一中平铰链座的俯视示意图；图6为本专利技术实施例一中高铰链座的剖视示意图；图7为本专利技术实施例一中高铰链座的俯视示意图；图8为本专利技术实施例一中弯杆指根节C-C向剖视示意图；图9为本专利技术实施例一中弯杆指根节D向的局部示意图；图10为本专利技术实施例一中后指中节的主视示意图；图11为本专利技术实施例一中后指中节的左视示意图；图12为本专利技术实施例一指中尖节的剖视示意图；图13为本专利技术实施例一指中尖节的左视示意图；图14为本专利技术实施例二中单或双指节接触柔性机械手的局部剖视示意图；图15为本专利技术实施例三中单或双指节接触柔性机械手E-E向的阶梯剖视示意图；图16为本专利技术实施例三中单或双指节接触柔性机械手的俯视示意图；图17为本专利技术实施例三中手指部F-F向的局部剖视放大示意图；图18为本专利技术实施例三中手指部G-G向的局部剖视放大示意图；图19为本专利技术实施例三中串联细扭弹簧的左视示意图；图20为本专利技术实施例三中串联细扭弹簧的主视示意图；图21为本专利技术实施例三中串联细扭弹簧H-H向的剖视示意图；图22为本专利技术实施例四中单或双指节接触柔性机械手的剖视示意图；图23为本专利技术实施例四中软轴组件的剖视示意图；图24为本专利技术实施例四中过渡套的剖视示意图；图25为本专利技术实施例四中手指部I-I向的局部剖视放大示意图；图26为本专利技术实施例四中手指部J向的局部放大示意图；图27为本专利技术实施例四中锥孔销轴的放大示意图；图28为本专利技术实施例五中电机单蜗杆双蜗轮正反输出轴机构K-K向的剖视示意图；图29为本专利技术实施例五中电机单蜗杆双蜗轮正反输出轴机构L-L向的剖视示意图；图30为本专利技术实施例五中电机单蜗杆双蜗轮正反输出轴机构的主视示意图；图31为本专利技术实施例五中电机单蜗杆双蜗轮正反输出轴机构的俯视示意图；图32为本专利技术优选实施例中单或双指节接触柔性机械手抓取长方体的初始状态与位姿变化图；图33为本专利技术优选实施例中单或双指节接触柔性本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种单或双指节接触柔性机械手，其特征在于：包括手掌部和至少两组手指部；所述手掌部包括驱动源、底板和移动推板，所述驱动源设置在底板上，所述移动推板设置在驱动源的自由端；所述手指部包括依次铰接的二力杆、弯杆指根节、指中节和指尖节，所述弯杆指根节的中部铰接在底板上，所述二力杆的另外一端铰接在移动推板上，所述弯杆指根节和指中节之间，以及所述指中节和指尖节之间至少一处设置有使指中节和/或指尖节内弯的扭转件。/n

【技术特征摘要】
1.一种单或双指节接触柔性机械手，其特征在于：包括手掌部和至少两组手指部；所述手掌部包括驱动源、底板和移动推板，所述驱动源设置在底板上，所述移动推板设置在驱动源的自由端；所述手指部包括依次铰接的二力杆、弯杆指根节、指中节和指尖节，所述弯杆指根节的中部铰接在底板上，所述二力杆的另外一端铰接在移动推板上，所述弯杆指根节和指中节之间，以及所述指中节和指尖节之间至少一处设置有使指中节和/或指尖节内弯的扭转件。


2.如权利要求1所述的单或双指节接触柔性机械手，其特征在于：所述扭转件为扭弹簧。


3.如权利要求2所述的单或双指节接触柔性机械手，其特征在于：所述指中节和弯杆指根节上开设有孔，所述孔内设置有粗销轴，所述粗销轴内穿设有开口销，所述扭弹簧套设在粗销轴上，且所述扭弹簧的两根弹簧丝分别抵推在指中节和弯杆指根节上。


4.如权利要求3所述的单或双指节接触柔性机械手，其特征在于：所述弯杆指根节上开设有斜窄槽，所述扭弹簧的其中一根弹簧丝位于斜窄槽内。


5.如权利要求1所述的单或双指节接触柔性机械手，其特征在于：所述指尖节上开设有孔，所述孔内紧固设置有螺纹头销轴，所述指中节上开设有锥孔，所述锥孔内设置有外锥套，所述螺纹头销轴的两端设置有螺纹，所述螺纹上套设有螺母。


6.如权利要求1所述的单或双指节接触柔性机械手，其特征在于：所述驱动源为带位移反馈的气缸或带反馈的丝杆轴电机。

【专利技术属性】
技术研发人员：章军，刘禹，章立，陈彦秋，吕兵，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32