[其他]自適應(yīng)通用柔性機(jī)械手機(jī)構(gòu)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 86102562
• 申請日: 1986-04-16
• 公開（公告）號: CN86102562A
• 公開（公告）日: 1987-10-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 諶桂生
• 申請（專利權(quán)）人: 諶桂生
• 主分類號: B25J15/12
• 分類號: B25J15/12;B25J17/00;B25J3/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明涉及一種柔性型的機(jī)械手與機(jī)器人的手部機(jī)構(gòu)，特別是一種自適應(yīng)通用的柔性機(jī)械手機(jī)構(gòu)。

現(xiàn)行的機(jī)械手、機(jī)器人的手部機(jī)構(gòu)，雖式樣很多，一般說來有兩種類型，一種類型為剛性的夾持機(jī)構(gòu)，一種類型是帶有多關(guān)指的機(jī)械手或機(jī)器人的手部機(jī)構(gòu)。前者手指結(jié)構(gòu)簡單、主要起夾與卡的作用，稱為夾持器（或夾持裝置），在工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用中，對于不同的工件，往往需要進(jìn)行更換夾持器，既不方便，又不靈活，影響工作效率。后者帶有多關(guān)指的機(jī)械手，其形狀、動作與功能和人的手更接近了一步，有些優(yōu)點，但其結(jié)構(gòu)與控制較為復(fù)雜，手指的每一個關(guān)節(jié)處，須安裝一個小的馬達(dá)或小型的油缸，或者是一根驅(qū)動與控制的傳動帶。這種機(jī)構(gòu)造價昂貴，承受工作載荷小。

本發(fā)明的目的是要提供一種柔性型的機(jī)械手和機(jī)器人的手部機(jī)構(gòu)這種機(jī)構(gòu)用一個動力驅(qū)動控制就能使各柔性手指運動靈活敏捷，能自動協(xié)調(diào)地抓取各種異形與大小不同的物體或工件。其構(gòu)造與控制比較簡單，載荷易大、造價低，仿真性較強(qiáng)，適用范圍廣，且能在各種環(huán)境和條件下作業(yè)的自適應(yīng)、通用的柔性機(jī)械手機(jī)構(gòu)。

本發(fā)明所述機(jī)構(gòu)的主要構(gòu)造，是由一種新的柔性鏈?zhǔn)綑C(jī)構(gòu)所組成的柔性手指、柔性手腕和柔性關(guān)節(jié)、手掌，新型結(jié)構(gòu)的換向段及其裝置和空心的或管式的手臂組成柔性機(jī)械手機(jī)構(gòu)的柔性支承骨架。在柔性支承骨架的外部，包有一種類似皮膚起保護(hù)支承骨架的彈性材料，作為柔性支承骨架的外部維護(hù)裝置。柔性機(jī)械手機(jī)構(gòu)的一切驅(qū)動控制與傳輸線路都在柔性支承骨架中所留有的通道或孔洞中通過，其驅(qū)動控制是采用一根或幾根（一組或幾組）連動的繩索裝置進(jìn)行傳動，繩索裝置中一種由形狀自動協(xié)調(diào)裝置連動手指的分支繩索，最后由一根總的繩索牽引進(jìn)行驅(qū)動控制，使一個動力驅(qū)動能使各手指自動協(xié)調(diào)地去適應(yīng)于所抓取的不同形狀與大小的物體或工件，而手指的運動姿勢各有所異，這種繩索裝置叫做手指連動繩索裝置。繩索裝置中的另一種是用來分別驅(qū)動控制各柔性關(guān)節(jié)（包括柔性手腕）的運動，這種繩索裝置叫做柔性關(guān)節(jié)繩索裝置，把這兩種繩索裝置分別與機(jī)械手或機(jī)器人的主機(jī)相連，由主機(jī)和控制系統(tǒng)進(jìn)行驅(qū)動與控制，為此這種柔性機(jī)械手機(jī)構(gòu)就能按照自己的特點運動和進(jìn)行作業(yè)。

本發(fā)明所述機(jī)構(gòu)的主要構(gòu)造及其主要特征，功能和作用，就具體機(jī)構(gòu)進(jìn)行描述。柔性手指是由一種新的柔性鏈?zhǔn)綑C(jī)構(gòu)所組成的，這種手指適合于抓取各種不同形狀和大小的物體，手指的彎曲變化可隨所抓物體的形狀而變化，總是與所抓物體表面接觸貼切。柔性機(jī)械手機(jī)構(gòu)有單指手和多指手，在有兩個以上手指的柔性機(jī)械手機(jī)構(gòu)上，都配有手掌，手指在手掌上的分布和排列方式是多樣的。在有兩個或三個手指的柔性機(jī)械手機(jī)構(gòu)中，驅(qū)動控制柔性手指的分支繩索在手掌中進(jìn)行合并，由一根總的繩索牽引，驅(qū)動合并后這一根總的手指連動繩索就可以使各手指對所抓取的不同形狀或大小的物體自動協(xié)調(diào)。而在三個以上手指的柔性機(jī)械手機(jī)構(gòu)中，在手掌內(nèi)的空間里，必須設(shè)置一個形狀自動協(xié)調(diào)裝置，以自動協(xié)調(diào)各手指的運動。各柔性手指的分支繩索在手掌中由形狀自動協(xié)調(diào)裝置進(jìn)行連接與連動，自動協(xié)調(diào)地由一根總的繩索牽引，進(jìn)行驅(qū)動控制。這樣就完成了由一個動力驅(qū)動控制柔性機(jī)械手機(jī)構(gòu)上的若干柔性手指進(jìn)行自動協(xié)調(diào)運動，抓取不同形狀與大小的物體或工件。由此，使本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)控制簡單而具有自適應(yīng)通用的性能。柔性手腕是由若干類似園環(huán)形的基本組合元件，首先組合成一種柔性鏈?zhǔn)綑C(jī)構(gòu)的支承骨架，一般做成單自由度的平面彎曲的支承骨架骨架內(nèi)所通過的驅(qū)動控制繩索裝置都使其繩索保持在柔性手腕的運動伸縮中性面上通過，而手指連動協(xié)調(diào)繩索裝置則保持在柔性手腕的運動伸縮中性面的中心線上通過。若柔性手腕需有兩個自由度，作前后左右的彎曲運動，就必須在這兩個平面彎曲支承骨架之間，設(shè)置一個換向段，在換向段中設(shè)有換向裝置。換向段將改變?nèi)嵝允滞蟮男再|(zhì)，由平面柔性機(jī)構(gòu)變?yōu)榭臻g柔性機(jī)構(gòu)。換向裝置的作用是把換向段兩頭驅(qū)動控制繩索從一個運動伸縮中性面保持穩(wěn)定地過渡到另一個運動伸縮中性面去。這樣，在柔性機(jī)械手機(jī)構(gòu)中，各驅(qū)動控制繩索分別進(jìn)行各自的驅(qū)動與控制互不牽動，互不影響，這樣，可說明本機(jī)構(gòu)的構(gòu)造和控制簡單。柔性手腕在結(jié)構(gòu)上和運動姿態(tài)上都更進(jìn)一步仿真，有良好抗扭和受力性能，適應(yīng)較大的載荷。柔性關(guān)節(jié)包括肘關(guān)節(jié)或肩關(guān)節(jié)，其結(jié)構(gòu)型式與柔性手腕相同。柔性手臂必須是空心的或管式的，并與其兩頭的柔性關(guān)節(jié)相連，手臂內(nèi)都設(shè)有換向裝置。一個手臂實際上是一個較長的換向段。若把手臂縮短把柔性關(guān)節(jié)（或柔性手腕）加長，這種柔性機(jī)械手機(jī)構(gòu)，就是一種全柔性機(jī)構(gòu)，其外形和動作姿態(tài)象象鼻子一樣。柔性機(jī)械手機(jī)構(gòu)在具體應(yīng)用中，根據(jù)特定的要求，還可增加特殊的附加裝置。柔性機(jī)械手機(jī)構(gòu)與主機(jī)相連，其中各繩索裝置與主機(jī)的各動力驅(qū)動控制裝置分別相連結(jié)，可用液壓、氣壓或電機(jī)驅(qū)動