【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种机器人柔性手爪，具体是一种具有力感知功能的机器人柔性手爪及其使用方法，属于机器人。
技术介绍
1、现代生产中，机械手用于抓取作业在工业、农业、医疗等领域具有广阔的应用空间。以水果采摘为例，目前水果采摘仍然完全依靠人工，并且是水果生产中最耗时耗力的环节，然而，柔性手爪在水果采摘方面具有天然优势，驱动简单，有无限自由度，可根据水果形状贴合变形，自适应抓取，相较于刚性手爪，在抓取时不易损坏水果表皮，人工采摘与水果分级费时费力，实现水果的自动化采摘已经成为当下农业发展的主要需求。
2、现有技术中，文章《日光温室番茄采摘机器人设计》公开了一种应用于日光温室的番茄采摘机器人，其技术方案是通过3d相机进行定位，通过运动控制单元控制电机进行物体的抓取，当手爪上的压力传感器检测到突变信号时，控制系统就会向电机发送指令来使得手爪进行抓取。由此可知，现有技术主要是通过3d视觉相机获取物体的位置信息，传输给柔性手爪实现定位，通过压力传感器获取到压力来确定抓取信号，通过运动控制模块控制电机抓取和旋转来实现抓取。然而该机器人抓取的过程中，会对手爪的弯曲度产生影响，无法做大的弯曲否则会损坏压力传感器（即柔性手爪需要在内部嵌入力传感器，这增大了机器人柔性手爪的结构复杂性以及柔性手爪的制作成本）；另一方面，这种突变的压力信号无法获取准确的数值，在采摘处理方面存在明显不足（柔性手爪通过力传感器测得的夹持力为突变的力信号，不具备精确的力感知功能，无法测得准确的夹持力信号）。此外，3d相机的安装需要额外的空间，加大了对硬件设备的空间要求。
技术实现思路
1、本专利技术的目的就在于为了解决上述至少一个技术问题而提供一种具有力感知功能的机器人柔性手爪及其使用方法。
2、本专利技术通过以下技术方案来实现上述目的：一种具有力感知功能的机器人柔性手爪，包括旋转机构、力感知单元和柔性手爪；
3、其中，力感知单元和柔性手爪分别安装在旋转机构的连接板的两侧；
4、力感知单元和柔性手爪是两个独立的结构，力感知单元安装在旋转机构的连接板的上部，柔性手爪安装在旋转机构的连接板的下部。
5、作为本专利技术的进一步技术方案：旋转机构包括旋转电机安装架、旋转电机、联轴器i和连接板；
6、其中，旋转电机安装架的一端是安装法兰，另一端是圆环套筒和支撑底板，支撑底板通过螺钉固定在圆环套筒的底部；
7、连接板的中心有凸起的连接轴，连接轴上端设有销安装孔i，连接轴上安装有角接触球轴承、固定销i，角接触球轴承内圈与连接轴过盈配合，角接触球轴承外圈支撑在支撑底板上；旋转电机的输出轴通过联轴器i、固定销i与连接板的连接轴联接。
8、作为本专利技术的进一步技术方案：力感知单元包括角度传感器、u型连接件、联轴器ⅱ和回复机构；
9、u型连接件一端设有与角度传感器装配的孔ⅱ和一端设有与回复机构装配的槽i，底部设有槽ⅱ；
10、角度传感器左端设有与回复机构的传动轴连接的输出轴；角度传感器和回复机构中的外壳ⅰ通过联轴器ⅱ连接在u型连接件两端。
11、作为本专利技术的进一步技术方案：回复机构包括传动轴、外壳ⅰ、发条弹簧和外壳ⅱ；
12、外壳ⅱ与外壳ⅰ连接；传动轴与一对滚珠轴承内圈过盈配合，传动轴中部设有槽ⅲ；发条弹簧放置在外壳ⅰ与外壳ⅱ中间，内圈通过传动轴的槽ⅲ连接，外圈通过外壳ⅰ的槽ⅳ固定。
13、作为本专利技术的进一步技术方案：柔性手爪包括手爪安装法兰、驱动连杆、驱动电机、手爪联接件、手爪单元和相机；
14、手爪安装法兰设有定位孔ⅲ底部安装有相机；
15、驱动连杆包括推动板、丝杠螺母和连杆；推动板中心设有丝杠螺母安装孔ⅳ，推动板中部设有与手爪安装法兰配合的孔ⅴ，推动板外周设有与连杆配合的孔ⅵ；连杆为对称结构。
16、作为本专利技术的进一步技术方案：手爪单元包括手爪外壳、隔层横梁和绳；
17、手爪外壳上端连接手爪固定件，手爪外壳内部设置有隔层横梁，每个隔层横梁的边缘有孔ⅷ，且相邻隔层横梁的孔ⅷ位置左右相反；
18、绳一端在固定在手爪外壳底端，另一端依次穿过隔层横梁的孔ⅷ，再穿过手爪外壳的孔ⅸ缠绕在力感知单元的联轴器ⅱ上。
19、一种具有力感知具有力感知功能的柔性手爪的使用方法，该使用方法包括：
20、1）将柔性手爪安装在机械臂上，通过相机实现物体的定位，机械臂带动柔性手爪到达物体的位置处；
21、2）当柔性手爪抓取物体时，柔性手爪的手爪单元产生形变，手爪单元的形变位移带动绳产生伸缩，绳的伸缩带动与绳缠绕的力感知单元的联轴器ⅱ，通过角度传感器的测量结果实现力感知；
22、3）旋转机构驱动柔性手爪旋转，实现对物体的抓取定位、力感知和操作。
23、本专利技术的有益效果是：
24、1）本专利技术包括旋转机构、力感知单元和柔性手爪，柔性手爪中内置有相机，实现视觉定位功能的集成和结构紧凑；手爪单元中内置有绳，力感知单元和柔性手爪是两个独立的结构，两者之间通过柔性手爪内置的绳实现柔性手爪和力感知单元的连接，当柔性手爪抓取物体时，手爪单元的形变位移带动绳产生伸缩，通过力感知单元的角度传感器的测量结果实现力感知，实现物体柔性手爪的抓取定位和力感知集成；
25、2）本专利技术不需要在手爪内部安装力传感器即可实现柔性手爪抓取力的感知，简化了机器人力感知柔性手爪的结构，降低了柔性手爪的制作成本。
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1.一种具有力感知功能的机器人柔性手爪，其特征在于：包括旋转机构（100）、力感知单元（200）和柔性手爪(300)；
2.根据权利要求1所述的机器人柔性手爪，其特征在于：所述旋转机构（100）包括旋转电机安装架（110）、旋转电机（120）、联轴器I（130）和连接板（140）；
3.根据权利要求1所述的机器人柔性手爪，其特征在于：所述力感知单元(200)包括角度传感器（210）、U型连接件（220）、联轴器Ⅱ（230）和回复机构（240）；
4.根据权利要求3所述的机器人柔性手爪，其特征在于：所述回复机构（240）包括传动轴（241）、外壳Ⅰ（242）、发条弹簧（243）和外壳Ⅱ（244）；
5.根据权利要求1所述的机器人柔性手爪，其特征在于：所述柔性手爪（300）包括手爪安装法兰（310）、驱动连杆（320）、驱动电机（330）、手爪联接件（340）、手爪单元（350）和相机（360）；
6.根据权利要求5所述的机器人柔性手爪，其特征在于：所述手爪单元（350）包括手爪外壳（351）、隔层横梁（352）、绳（353
7.一种基于权利要求1至权利要求6任一项所述的一种具有力感知具有力感知功能的柔性手爪的使用方法，其特征在于，所述使用方法包括：
...【技术特征摘要】
1.一种具有力感知功能的机器人柔性手爪，其特征在于：包括旋转机构（100）、力感知单元（200）和柔性手爪(300)；
2.根据权利要求1所述的机器人柔性手爪，其特征在于：所述旋转机构（100）包括旋转电机安装架（110）、旋转电机（120）、联轴器i（130）和连接板（140）；
3.根据权利要求1所述的机器人柔性手爪，其特征在于：所述力感知单元(200)包括角度传感器（210）、u型连接件（220）、联轴器ⅱ（230）和回复机构（240）；
4.根据权利要求3所述的机器人柔性手爪，其特征在于：所述回复机构（240）包括传动轴...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘玉飞，朱祖浩，吴朗，张席，鞠锦勇，严志川，
申请(专利权)人：安徽工程大学，
类型：发明
国别省市：
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