柔性件纏繞彈性變位桿簇自適應(yīng)機(jī)器人手裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于機(jī)器人手技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種柔性件纏繞彈性變位桿簇自適應(yīng)機(jī)器人手裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計。
【背景技術(shù)】
[0002]機(jī)器人手在機(jī)器人領(lǐng)域中有廣泛的用途，用于將機(jī)器人與目標(biāo)物體臨時的連接和固定起來，并能夠在適當(dāng)?shù)臅r候進(jìn)行釋放，前者實(shí)現(xiàn)了抓取目標(biāo)物體，后者實(shí)現(xiàn)了放開目標(biāo)物體。一般的機(jī)器人手為了降低成本被制作成具有兩個相對運(yùn)動的部分，以便于最簡單的實(shí)現(xiàn)抓取和釋放功能。也有許多模仿人手的結(jié)構(gòu)，設(shè)計為具有更多的手指和手指上具有若干關(guān)節(jié)，但是那樣會帶來機(jī)械系統(tǒng)、傳感系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和控制算法的復(fù)雜度和高昂的成本。部分機(jī)器人手具有適應(yīng)性，即在抓取前并未知曉要抓取的目標(biāo)物體是何種形狀與大小，在抓取中也未對抓取的目標(biāo)物體進(jìn)行傳感檢測，但是卻可以自適應(yīng)地抓取，這種對于目標(biāo)物體形狀、大小的自動適應(yīng)性能使得機(jī)器人手在實(shí)現(xiàn)更為廣泛抓取不同目標(biāo)物體的同時并不增加傳感與控制需求。
[0003]Peter B.Scott在文獻(xiàn)(Peter B.Scott，“The，Omnigripper，: a form of robotuniversal gripper”，Robotica，vol.3:pp 153-158，1985)中介紹了一種機(jī)械被動式適應(yīng)目標(biāo)物體形狀的通用夾持器Omnigripper。該夾持器具有兩組桿簇集合，每組桿簇集合有多個相互平行的長桿，這些由待抓目標(biāo)物體推動而自由上下滑動的長桿達(dá)到了適應(yīng)目標(biāo)物體形狀的目的，再結(jié)合驅(qū)動器驅(qū)動兩組桿簇靠攏或離開，實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)物體的抓持。舉例來說，當(dāng)機(jī)器人的末端靠向放置在某個支持面(如桌面)上的目標(biāo)物體時，目標(biāo)物體擠壓長桿使其向基座內(nèi)滑動，由于長桿數(shù)量較多，且長桿較細(xì)(直徑較小)，不同的長桿接觸到不同的目標(biāo)物體表面點(diǎn)，各長桿向手掌內(nèi)的滑動距離不同，這種距離與目標(biāo)物體的局部形狀有關(guān);之后，一左一右的兩組桿簇集合再合攏夾持住目標(biāo)物體，利用長桿從側(cè)面夾持住目標(biāo)物體，達(dá)到抓取目的。
[0004]該裝置的不足之處在于:
[0005](I)無法做到多向抓持。該裝置對目標(biāo)物體施加抓取力時，該抓取力只能沿著兩組桿簇集合合攏的方向，相當(dāng)于二指夾持器，產(chǎn)生的僅僅是一維夾持模式，夾持效果差。
[0006](2)對于特定方向放置的長條狀目標(biāo)物體抓持失效。當(dāng)目標(biāo)物體與該方向平行且目標(biāo)物體在該方向上長于該裝置，則目標(biāo)物體不會因兩組伸縮桿合攏而受到抓持力，如抓取一個長條狀的目標(biāo)物體。
[0007](3)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、能耗大。該裝置有2組桿簇集合，需要2個相互運(yùn)動的可運(yùn)動支承件(或運(yùn)動基座)、一套直線導(dǎo)軌、2個滑塊、驅(qū)動器、傳動機(jī)構(gòu)等，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，且要讓一個具有許多長桿的笨重桿簇集合運(yùn)動是比較耗能的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的是為了克服已有技術(shù)的不足之處，提供一種柔性件纏繞彈性變位桿簇自適應(yīng)機(jī)器人手裝置。該裝置用于抓取目標(biāo)物體，對目標(biāo)物體的大小和形狀具有自適應(yīng)性;達(dá)到對目標(biāo)物體多向抓持的效果:能夠在多個方向?qū)δ繕?biāo)物體提供抓持力，對不同方向放置的各種形狀(包括長條狀)目標(biāo)物體均可有效抓持;結(jié)構(gòu)簡單，能耗低。
[0009]本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0010]本發(fā)明所述的一種柔性件纏繞彈性變位桿簇自適應(yīng)機(jī)器人手裝置，其特征在于:包括基座、多孔彈性塊、驅(qū)動器、傳動機(jī)構(gòu)、至少一個柔性件、K個滑動推桿和K個簧件;所述多孔彈性塊安裝在基座中，所述多孔彈性塊具有彈性，所述多孔彈性塊上有K個通孔，任意兩個通孔的中心線的夾角小于15度;所述驅(qū)動器的輸出軸與傳動機(jī)構(gòu)的輸入端相連，所述傳動機(jī)構(gòu)的輸出端與柔性件相連;第i個所述滑動推桿滑動鑲嵌在第i個通孔中，第i個所述滑動推桿的中心線與其在第i個通孔中的滑動方向一致;每個所述滑動推桿的一端伸出在基座的外側(cè);第i個所述簧件的兩端分別連接第i個滑動推桿和基座，或者第i個所述簧件的兩端分別連接第i個滑動推桿和多孔彈性塊;所述柔性件的一端與基座相連，所述柔性件的另一端與傳動機(jī)構(gòu)的輸出端相連，所述柔性件的中部環(huán)繞經(jīng)過所有滑動推桿的外圍，所述柔性件與多孔彈性塊或與位于外圍的滑動推桿相接觸；其中，K為大于3的自然數(shù)；i = I，2，…，K;i為自然數(shù)。
[0011 ]本發(fā)明所述的柔性件纏繞彈性變位桿簇自適應(yīng)機(jī)器人手裝置，其特征在于:所述多孔彈性塊由乳膠、硅膠或橡膠中的任意一種或多種制成。
[0012]本發(fā)明所述的柔性件纏繞彈性變位桿簇自適應(yīng)機(jī)器人手裝置，其特征在于:還包括M個套筒;第j個所述套筒固定安裝在第j個通孔中；第j個所述滑動推桿滑動鑲嵌在第j個套筒中；其中M為不大于滑動推桿的數(shù)量且M為自然數(shù);i = I，2，…，M; j為自然數(shù)。
[0013]本發(fā)明所述的柔性件纏繞彈性變位桿簇自適應(yīng)機(jī)器人手裝置，其特征在于:所述柔性件采用繩或帶。
[0014]本發(fā)明所述的柔性件纏繞彈性變位桿簇自適應(yīng)機(jī)器人手裝置，其特征在于:所述傳動機(jī)構(gòu)包括減速器、轉(zhuǎn)軸、繞繩筒和傳動腱繩;所述驅(qū)動器的輸出軸與減速器的輸入軸相連，所述減速器的輸出軸與轉(zhuǎn)軸相連，所述轉(zhuǎn)軸套設(shè)在基座中；所述繞繩筒套固在轉(zhuǎn)軸上；所述傳動腱繩的一端與繞繩筒相連，所述傳動腱繩的另一端與柔性件相連。
[0015]本發(fā)明所述的柔性件纏繞彈性變位桿簇自適應(yīng)機(jī)器人手裝置，其特征在于:所述驅(qū)動器采用電機(jī)、氣缸或液壓缸。
[0016]本發(fā)明所述的柔性件纏繞彈性變位桿簇自適應(yīng)機(jī)器人手裝置，其特征在于:所述驅(qū)動器安裝在基座上。
[0017]本發(fā)明所述的柔性件纏繞彈性變位桿簇自適應(yīng)機(jī)器人手裝置，其特征在于:所述多孔彈性塊包括多個孔間簧件和N個通孔件;所述孔間簧件連接在通孔件之間;所述通孔設(shè)在通孔件上;其中，N為滑動推桿的數(shù)量。
[0018]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下突出特點(diǎn):
[0019]本發(fā)明裝置采用多孔彈性塊、驅(qū)動器、柔性件和滑動推桿等綜合實(shí)現(xiàn)了離散空間自適應(yīng)抓取功能，利用了多個滑動推桿實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)物體大小和形狀的自適應(yīng)功能；利用傳驅(qū)動器通過傳動機(jī)構(gòu)帶動柔性件收縮，使多個滑動推桿向裝置的中心聚攏，達(dá)到對目標(biāo)物體的多向抓持效果;該裝置對不同方向放置的各種形狀(包括長條狀)目標(biāo)物體均可有效抓持;該裝置僅需要一套桿簇，因此結(jié)構(gòu)簡單;僅需要驅(qū)動器通過傳動機(jī)構(gòu)帶動柔性件收縮，就可以輕松讓滑動推桿向裝置中心聚攏而達(dá)到抓持目標(biāo)物體的目的，因此能耗低。
【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明提供的柔性件纏繞彈性變位桿簇自適應(yīng)機(jī)器人手裝置的一種實(shí)施例的內(nèi)部部分結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖2是圖1所示實(shí)施例的底部示意圖。
[0022]圖3是圖1所示實(shí)施例的三維外觀圖。
[0023]圖4是圖1所示實(shí)施例的基座內(nèi)部結(jié)構(gòu)和傳動腱繩的示意圖。
[0024]圖5是圖4所示實(shí)施例的局部放大圖。
[0025]圖6是另一種實(shí)施例的多孔彈性塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖7至圖9是圖1所示實(shí)施例抓取球狀目標(biāo)物體的過程示意圖。
[0027]圖10是圖1所示實(shí)施例抓取球狀目標(biāo)物體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]圖11是圖1所示實(shí)施例抓取球狀目標(biāo)物體時柔性件收縮前的底部示意圖。
[0029]圖12是圖1所示實(shí)施例抓取球狀目標(biāo)物體時柔性件收縮后的底部示意圖。
[0030]圖13至圖15是圖1所示實(shí)施例抓取長條狀目標(biāo)物體的過程示意圖。
[0031 ]圖16是圖1所示實(shí)施例抓取長條狀目標(biāo)物體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0032]圖17是圖1所示實(shí)施例抓取長條狀目標(biāo)物體時柔性件收縮前的底部示意圖。
[0033]圖18是圖1所示實(shí)施例抓取長條狀目標(biāo)物體時柔性件收縮后的底部示意圖。
[0034]在圖1至圖18中:
[0035]1-基座， 11-基座通孔，12-繞線孔，2-多孔彈性塊，
[0036]21-通孔， 22-套筒23-孔間簧件，24-通孔件
[0037]3-驅(qū)動器，4-傳動機(jī)構(gòu)，41-減速器，42-轉(zhuǎn)軸，
[0038]43-繞繩筒，44-傳動腱繩， 5_柔性件，6_滑動推桿，
[0039]7-簧件， 81-球狀目標(biāo)物體，82-長條狀目標(biāo)物體，9_支承面。
【具體實(shí)施方式】
[0040]下面結(jié)合附圖及實(shí)施例進(jìn)一步詳細(xì)說明本發(fā)明的具體結(jié)構(gòu)、工作原理及工作過程。
[0041]本發(fā)明所述的一種柔性件纏繞彈性變位桿簇自適應(yīng)機(jī)器人手裝置，其特征在于:包括基座、多孔彈性塊、驅(qū)動器、傳動機(jī)構(gòu)、至少一個柔性件、K個滑動推桿和K個簧件;所述多孔彈性塊安裝在基座中，所述多孔彈性塊具有彈性，所述多孔彈性塊上有K個通孔，任意兩個通孔的中心線的夾角小于15度;所述驅(qū)動器的輸出軸與傳動機(jī)構(gòu)的輸入端相連，所述傳動機(jī)構(gòu)的輸出端與柔性件相連;第i個所述滑動推桿滑動鑲嵌在第i個通孔中，第i個所述滑動推桿的中心線與其在第i個通孔中的滑動方向一致;每個所述滑動推桿的一端伸出在基座的外側(cè);第i個所述簧件的兩端分別連接第i個滑動推桿和基座，或者第i個所述簧件的兩端分別連接第i個滑動推桿和多孔彈性塊;所述柔性件的一端與基座相連，所述柔性件的另一端與傳動機(jī)構(gòu)的輸出端相連，所述柔性件的中部環(huán)繞經(jīng)過所有滑動推桿的外圍，所述柔性件與多孔彈性塊或與位于外圍的滑動推桿相接觸；其中，K為大于3的自然數(shù)；i = I，2，…，K;i為自然數(shù)。
[0042]取K= 38，則發(fā)明所述的柔性件纏繞彈性變位桿簇自適應(yīng)機(jī)器人手裝置的一種實(shí)施例，如圖1所示，本實(shí)施例包括基座1、多孔彈性塊2、驅(qū)動器3、傳動機(jī)構(gòu)4、至少一個柔性件
5、Κ個滑動推桿6和K個簧件7;所述多孔彈性塊2安裝在基座I中，所述多孔彈性塊2具有彈性，所述多孔彈性塊2上有K個通孔21，任意兩個通孔21的中心線的夾角小于15度;所述驅(qū)動器3的輸出軸與傳動機(jī)構(gòu)4