CN102107432A - 抓取设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种抓取设备，包括：基座单元；左平行连杆和右平行连杆；驱动单元，容纳在基座单元中并在打开/闭合方向上驱动右平行连杆的第一连杆和左平行连杆的第一连杆。左平行连杆和右平行连杆中的每个平行连杆具有：第一连杆，围绕基座单元的基轴在打开/闭合方向上能够转动地安装；第二连杆，围绕在打开/闭合方向上位于外侧的辅助轴在打开/闭合方向上能够转动地安装；手指单元，在第一连杆的末端和第二连杆的末端能够转动地支撑该手指单元；爪部，在打开/闭合方向上朝着内侧突出，沿左平行连杆和右平行连杆中的每一个平行连杆的手指单元的抓取表面的端面布置该爪部。

Description

抓取设备

技术领域

本发明涉及一种安装在例如机器人中并用于传送物体或装配结构构件的抓取设备，更具体地讲，涉及一种具有简单结构、能够由少量致动器驱动并适用于各种物体的抓取设备。

背景技术

近年来，主要为了替代人类劳动而积极进行了机器人的研究和开发。很多机器人在它们的手中具有抓取设备以传送物体或装配结构构件。

抓取设备具有很多关节自由度以执行复杂工作。然而，如果用于驱动关节的致动器的数量增加，则致动器和支撑致动器的框架的重量增加并且抓取设备变得尺寸很大。用于操作致动器的驱动和控制电路以及配线的尺寸也随着致动器的数量而增大，由此使得驱动软件变得复杂以同时控制多个关节轴。由于单个致动器仅实现一个自由度(诸如，旋转或平行移动)，所以需要许多致动器来支撑各种物体。

例如，日本未审专利申请公开No.2008-105116提出了一种具有片簧和致动器的双指抓取机器手。即使当致动器的扭矩是0时，这个机器手也能够利用弹簧力抓取物体。然而，问题在于：一直产生内侧力，并且仅能够实现在转动方向上的抓取。

另外，例如，日本未审专利申请公开No.2008-49456提出了一种具有位于基座的一个致动器的机器手，该致动器打开或闭合手指中间关节和手指底部关节并且使用齿轮传动机构同时打开或闭合左右手指。然而，因为利用齿轮传动机构传送动力，所以在这个机器手中发生反冲。另一问题在于：仅在相当于手指的连杆的旋转方向上能够实现抓取。

另外，例如，日本未审专利申请公开No.2007-69286提出了一种经滑轮使用差动齿轮和线缆同时打开或闭合左右手指的机器手。然而，因为通过该线缆传送动力，所以这种机器手的一个问题在于线缆自身的初始张力和伸长。因为使用了锥齿轮，所以另一问题在于反冲或效率。

例如，日本未审专利申请公开No.2005-238400和2005-261535提出了具有夹具的两个互相面对的手指的抓取设备，每个手指包括平行的连杆。这种类型的抓取设备通过在它们的抓取表面保持基本上平行的情况下打开或闭合在指尖上的爪部来抓取物体。因此，即使当物体为箱形时也能够充分保留爪部和物体之间的接触区域，而不管箱子的尺寸如何。

发明内容

希望提供一种安装在例如机器人中并用于传送物体或装配结构构件的抓取设备。

还希望提供一种具有简单结构、能够由少量致动器驱动并适用于各种物体的优秀的抓取设备。

根据本发明的第一实施例，提供了一种抓取设备，包括：基座单元；左平行连杆和右平行连杆，每个平行连杆包括：第一连杆，围绕基座单元的基轴在打开/闭合方向上能够转动地安装；第二连杆，围绕辅助轴在打开/闭合方向上能够转动地安装，与基座单元的基轴相比，所述辅助轴位于打开/闭合方向上的外侧；手指单元，在打开/闭合方向上的内侧具有抓取表面并且在第一连杆的末端和第二连杆的末端能够转动地被支撑；爪部，朝着打开/闭合方向上的内侧突出，并且沿手指单元的抓取表面的端面布置该爪部，左右平行连杆基本上彼此对称；驱动单元，容纳在基座单元中并在打开/闭合方向上驱动左平行连杆和右平行连杆的第一连杆。

根据本发明的第二实施例，根据第一实施例的抓取设备的驱动单元包括：致动器；和传动单元，把致动器的旋转均等地传动给左平行连杆和右平行连杆中的每一个平行连杆的基轴。根据本发明的第三实施例，传动单元包括齿轮系，在用于驱动基轴的末级对该齿轮系应用非反冲齿轮。

根据本发明的第四实施例，根据第一实施例的抓取设备的手指单元和爪部包括高分子化合物，诸如具有Shore A硬度70至90的聚氨酯材料。

根据本发明的第五实施例，根据第一实施例的抓取设备的左手指单元和右手指单元中的每一个手指单元的抓取表面具有例如丙烯酸树脂、聚氨酯和橡胶的共聚物泡沫体的制动器。

根据本发明的第六实施例，根据第一实施例的抓取设备的左平行连杆和右平行连杆中的每一个平行连杆具有：旋转区域，在该旋转区域中，手指单元的尖端根据第一连杆和第二连杆的旋转画出基本上弧形路径；和近似水平移动区域，在该近似水平移动区域中，手指单元的尖端的运动能够近似为水平的运动。根据本发明的第七实施例，根据第一连杆和第二连杆的长度与容许高度之间的关系确定所述近似水平移动区域的长度，在所述容许高度内，允许手指单元的尖端在近似水平移动区域中垂直移动。

根据本发明的第八实施例，根据第一实施例的抓取设备的左平行连杆和右平行连杆中的每一个平行连杆的第一连杆在打开/闭合方向上的内侧具有凹抓取表面。根据本发明的第九实施例，沿左平行连杆和右平行连杆中的每一个平行连杆的第一连杆的抓取表面的下边缘布置在朝着打开/闭合方向上的内侧突出的内爪部。根据本发明的第十实施例，内爪部包括高分子化合物，诸如具有Shore A硬度70至90的聚氨酯材料。左平行连杆和右平行连杆中的每一个平行连杆的第一连杆的抓取表面包括例如丙烯酸树脂、聚氨酯和橡胶的共聚物泡沫体的制动器。

根据本发明的第十一实施例，根据第一实施例的抓取设备的左平行连杆和右平行连杆中的每一个平行连杆的第二连杆在打开/闭合方向上的外侧具有凹抓取表面。

根据本发明的第十二实施例，根据第一实施例的抓取设备还包括：感测装置，用于感测使用抓取设备的左平行连杆和右平行连杆的打开/闭合操作抓取物体而施加的抓取力。

根据本发明的实施例，可以提供一种安装在机器人中并用于传送物体或装配结构构件的优异的抓取设备。

根据本发明的实施例，可以提供一种具有简单结构、能够由少量致动器驱动并适用于各种物体的优秀抓取设备。

根据第一至第三实施例，抓取设备能够使用一个动力源一起操作左平行连杆和右平行连杆。因此，能够以机械方式使左平行连杆和右平行连杆同步。另外，抓取设备具有包括少量部件的简单结构，因此生产成本低。另外，由于存在较少的空间限制，所以增加部件的刚度会改善MTBF(平均故障间隔时间)并且左手指单元和右手指单元的尖端在单一路径中移动，使得不需要定位控制并且能够实现准确的操作。另外，由于抓取设备的简单结构和高刚度，所以抓取设备不仅能够抓取轻的物体，还能够抓取具有在动力源能够保持它的输出动力的范围内的最大重量的较重的物体。

根据第一至第三实施例，沿左手指单元和右手指单元中的每一个手指单元的抓取表面的前边缘布置朝着内侧突出的爪部，因此能够优选地抓取地面上的硬币、卡片、发夹或另一较薄的物体。

根据第四实施例，左手指单元和右手指单元以及沿左手指单元和右手指单元的前边缘布置的爪部具有柔韧性和耐久性，使抓取操作稳定，并解决可靠性问题。

根据第五实施例，抓取表面上的海绵制动器和在手指单元的尖端的爪部的组合实现高抓取性能。

根据第六和第七实施例，平移驱动和旋转驱动能够实现各种抓取方法。根据待抓取的物体的形状和尺寸可应用这些方法之一。

根据第八至第十实施例，左平行连杆和右平行连杆中的每一个平行连杆的第一连杆具有在打开/闭合方向上在内侧的凹抓取表面，因此能够通过两个凹入部分安全地抓取相对较大的物体。

根据第十二实施例，通过使用左平行连杆和右平行连杆的打开/闭合操作能够感测用于抓取物体的抓取力。

根据稍后描述的实施例和基于附图的详细描述能够了解本发明实施例的其它目的、特性和优点。

附图说明

图1是显示根据本发明实施例的抓取设备的整体结构的立体图。

图2是显示图1中的抓取设备的分解立体图，其中从基座单元拆掉左右平行连杆。

图3是显示图1中的抓取设备的基座单元的内部的立体图。

图4是显示容纳在图1中的抓取设备的基座单元中的传动单元的侧视图。

图5是显示图1中的抓取设备的顶视图，其中左右平行连杆闭合。

图6是显示图1中的抓取设备的顶视图，其中左右平行连杆打开。

图7A显示抓取设备如何抓取地面上的物体。

图7B显示抓取设备如何抓取地面上的物体。

图7C显示抓取设备如何抓取地面上的物体。

图7D显示抓取设备如何抓取地面上的物体。

图7E显示抓取设备如何抓取地面上的物体。

图8显示抓取设备的一个手指单元的运动及其可移动范围。

图9指示近似水平移动区域的容许高度c和长度xh之间的关系，其中左右平行连杆的长度r恒定。

图10A显示在打开/闭合方向上位于内侧的左右平行连杆的第一连杆的凹抓取表面和沿抓取表面的下边缘布置的内侧爪部。

图10B显示在左右平行连杆的打开/闭合方向上位于内侧的凹抓取表面如何用于抓取宝特瓶的瓶颈。

图10C显示左右平行连杆的第二连杆的抓取表面，即在打开/闭合方向上位于外侧的凹抓取表面。

图11显示当左右平行连杆充分打开时从基座单元弹出滑动件。

图12显示当左右平行连杆充分打开时从基座单元弹出吊钩。

具体实施方式

将参照附图详细描述本发明的实施例。根据本发明实施例的抓取设备适用于例如机器臂的手单元。然而，本发明实施例的应用不限于机器人并且本发明实施例的目的不限于特定机器人，因此在本说明书中不对机器人进行描述。

首先，将参照图1描述根据本发明实施例的抓取设备的整体结构。在图1的抓取设备1中，夹具的互相面对的左右手指单元具有平行连杆。图1是显示抓取设备1的弹出的立体图；图2是分解立体图，其中从基座单元10拆掉左平行连杆20和右平行连杆30；图3是基座单元10的内部的立体图；图4是容纳在基座单元10中的传动单元12的侧视图；图5是抓取设备1的顶视图，其中左平行连杆20和右平行连杆30闭合；图6是抓取设备1的顶视图，其中左平行连杆20和右平行连杆30打开。在图6中，左平行连杆20和右平行连杆30在近似水平移动区域(稍后描述)中打开；左平行连杆20和右平行连杆30能够以最大至θ_max(稍后描述)的角度打开，在这个图中未示出θ_max。

如图1中所示，抓取设备1包括：基座单元10以及安装到基座单元10的左平行连杆20和右平行连杆30。

如图2中所示，左平行连杆20包括：第一连杆22，围绕基轴21在打开/闭合方向上可转动地安装到基座单元10；第二连杆24，围绕辅助轴23在打开/闭合方向上可转动地安装，与基轴21相比所述辅助轴23位于打开/闭合方向上的外侧；和手指单元25，由第一连杆22和第二连杆24的末端可转动地支撑。在图2示出的例子中，第一连杆22具有在基轴21的纵向方向上叠加的两个连杆构件，第二连杆24具有插入到这两个连杆构件之间的空间中的一个连杆构件。手指单元25在打开/闭合方向中的内侧上具有抓取表面。

当第一连杆22围绕基轴21在打开/闭合方向上转动时，第二连杆24一起围绕辅助轴23在打开/闭合方向上转动。在转动操作期间保持由基座单元10、第一连杆22、第二连杆24和手指单元25形成的平行四边形，因此由手指单元25的抓取表面和基座单元10形成的角度恒定。

左平行连杆30包括：第一连杆32，围绕基轴31在打开/闭合方向上可转动地安装到基座单元10；第二连杆34，围绕辅助轴33在打开/闭合方向上可转动地安装，与基轴31相比所述辅助轴33在打开/闭合方向上位于外侧；和手指单元35，由第一连杆32和第二连杆34的末端可转动地支撑。在图2示出的例子中，第一连杆32具有在基轴31的纵向方向上叠加的两个连杆构件，第二连杆34具有插入到这两个连杆构件之间的空间中的一个连杆构件。手指单元35在打开/闭合方向中的内侧上具有抓取表面。

当第一连杆32围绕基轴31在打开/闭合方向上转动时，第二连杆34一起围绕辅助轴33在打开/闭合方向上转动。在转动操作期间保持由基座单元10、第一连杆32、第二连杆34和手指单元35形成的平行四边形，因此由手指单元35的抓取表面和基座单元10形成的角度恒定。

左平行连杆20和右平行连杆30基本上彼此对称。当左第一连杆22和右第一连杆32在打开/闭合方向上转动时，手指单元25和手指单元35在打开/闭合方向上一起移动。此时，第一连杆22和32与第二连杆24和34一起基本上彼此对称地转动，第二连杆24和34是平行连杆20和30的其它部件。因此，如图6中所示，不管平行连杆20和30的位置如何，互相面对的手指单元25和35的抓取表面都保持彼此平行。

基座单元10容纳：致动器11，用作电机的驱动源；传动单元12，包括齿轮传动机构，该齿轮传动机构用于利用相同的传动比(即，基本上等分旋转输出)把致动器11的旋转输出传动给左平行连杆20的基轴21和右平行连杆30的基轴31(即，第一连杆22和32)。假设致动器11具有电机和减速器。正齿轮传动机构、行星齿轮或波动齿轮(wave gear)减速设备能够用作减速器。致动器11具有角度检测传感器13，诸如旋转编码器。

主要参照图4来描述把致动器11的旋转输出分配给平行连杆20和30的过程。

致动器11的旋转通过与小齿轮14、第二齿轮1Sa、第三齿轮15b、第四齿轮15c和分支齿轮16按照这样的次序啮合来减速，这些齿轮附接到致动器11的输出轴。分支齿轮16的旋转方向与小齿轮14的旋转方向相同，小齿轮14的旋转方向与致动器11的旋转方向相同。

围绕基轴21可旋转地布置从动齿轮18，从动齿轮18与分支齿轮16啮合；从动齿轮18的旋转方向与分支齿轮16的旋转方向相反，分支齿轮16的旋转方向与小齿轮14的旋转方向相同。围绕基轴31可旋转地布置从动齿轮19，从动齿轮19与对转(contrarotating)中间齿轮17啮合。对转中间齿轮17与分支齿轮16啮合，并且从动齿轮19的旋转方向与分支齿轮16的旋转方向相同，分支齿轮16的旋转方向与小齿轮14的旋转方向相同。从动齿轮18和从动齿轮19包括非反冲齿轮以无反冲地传递旋转。

左平行连杆20的第一连杆22由从动齿轮18的旋转驱动，右平行连杆30的第一连杆32由从动齿轮19的旋转驱动。因此，当通过旋转驱动致动器11时，经传动单元12分配旋转输出以基本上对称地驱动左平行连杆20和右平行连杆30。当左第一连杆22和右第一连杆32在打开/闭合方向上转动时，手指单元25和手指单元35在打开/闭合方向上一起移动。此时，第一连杆22和32与第二连杆24和34一起基本上彼此对称地转动，第二连杆24和34是平行连杆20和30的其它部件，因此在位于手指单元25和手指单元35的内侧的抓取表面保持基本上彼此平行的情况下执行打开和闭合，如图5和图6中所示。

如上所述，在根据实施例的抓取设备1中，作为一个动力源的致动器11能够一起移动左平行连杆20和右平行连杆30。因此，能够以机械方式使左平行连杆20和右平行连杆30同步。抓取设备1具有包括少量部件的简单结构，因此能够以低价格制造抓取设备1。另外，由于存在较少的空间限制，所以增加部件的刚度会改善MTBF(平均故障间隔时间)并且手指单元25和35的尖端在单一路径中移动，使得不需要定位控制以及使得定位控制变得快速并且能够实现准确的操作。另外，由于抓取设备1的简单结构和高刚度，所以抓取设备1不仅能够抓取轻的物体还能够抓取具有在致动器11能够保持它的输出动力的范围内的最大重量的沉重的物体。

接下来，将在以下考虑根据实施例的抓取设备1的抓取操作。

当平行连杆20的手指单元25和平行连杆30的手指单元35如图5和图6中所示打开或闭合以抓取地面上的物体时，互相打开的手指单元25和35与地面接触以夹住物体，然后手指单元25和35在地面上滑动的同时闭合以抓取物体。

图7A至7E显示抓取设备1的手指单元25和35如何抓取地面上的薄物体。薄物体的例子是硬币、卡片、发针等。

沿左手指单元25和右手指单元35中的每一个的抓取表面的前边缘布置朝着内侧突出的爪部以便捕捉薄而细的物体。爪部在打开/闭合方向上朝着内侧突出并且它的横截面具有大约45度的锐角。当手指单元25和35闭合时，尖锐的爪部尖端进入物体和地面之间的空隙，使得容易抓取物体。

当爪部由金属制成时，可仅通过爪部的尖端抓取物体，物体和爪部之间的接触的区域较小，使得抓取状态不稳定。硬而尖的爪部尖端还可能引起伤害或其它安全问题。因此，在本实施例中，左右爪部由聚氨酯制成并与手指单元25和35一体地形成。由于聚氨酯具有Shore A硬度70至90并且比金属更柔韧，所以它更加安全和可靠。具有Shore A硬度70至90的爪部提高了柔韧性和耐久性并且适用较重的物体。

在本实施例中，在左手指单元25和右手指单元35的内侧的抓取表面上布置海绵制动器。抓取表面上的海绵制动器与在手指单元25和35的边缘的爪部的组合实现高抓取性能。海绵制动器可以优选地是特殊海绵，该海绵的细小的气泡被用作许多吸盘；海绵制动器的例子是由MISUMI公司制造的制动橡胶片STPES，制动橡胶片STPES是丙烯酸树脂、聚氨酯和橡胶的共聚物泡沫体。

如图7B中所示，互相打开的手指单元25和35的尖端与地面接触以夹住物体，然后手指单元25和35在地面上滑动的同时闭合以抓取物体。左右爪部的尖端到达物体的底部边缘，当手指单元25和35进一步闭合时，爪部的尖端轻微弯曲并进入到物体的底部下方，如图7C中所示。如果待抓取的物体的尺寸较小，则如图7D中所示，物体沿爪部的45度斜坡轻微上升(然而，如果物体较大，则手指单元25和35内的抓取表面能够直接抓住物体)。当物体的左右侧与具有海绵制动器的抓取表面接触时，物体被牢固地抓取，从而能够通过手指单元25和35内的抓取表面安全地使物体升起，如图7E中所示。

在以上抓取设备1的抓取操作中(图7A至7E)，地面用作用于控制的顺从性接近表面。在图5和图6中示出的手指单元25和35的打开/闭合操作中，如果手指尖端主要在垂直方向上(或者在手指单元的纵向方向上)移动，则基座单元10的位置相应地在垂直方向上变化。例如，当抓取设备1用作关节臂的末端执行器(end effecter)时，腕部位置在这种抓取操作期间垂直地变化。因此，在抓取操作中不仅要控制两个手指单元，还要控制关节臂的腕部位置，因此计算变得复杂。也就是说，在抓取操作中，如果手指尖端在垂直方向上的变化足够小而接近于水平运动，则通过固定关节臂的腕部位置仅控制两个手指单元。虽然抓取设备1的手指尖端以弧线路径移动，但通过扩大能够近似为线性移动的区域来简化用于控制的计算。

图8表示抓取设备1的一个手指单元的运动及其可移动范围。在图8中，平行连杆相对于基轴的最大旋转量假设为θ_max，在平行连杆的可移动范围中在手指尖端的水平方向上的移动量假设为x_max，在手指尖端的垂直方向上的可达范围假设为y_max。手指尖端的变化的垂直方向上的容许高度假设为c，在该容许高度以上，手指尖端的运动无法近似为水平，实现最大至c的容许高度的平行连杆的(从垂直位置)旋转的量假设为

，手指尖端的近似水平移动区域的长度假设为x_h。容许高度c等于例如能够由关节臂的顺从性吸收的垂直方向上的变化的量。

当确定了手指尖端的垂直方向上的容许高度c时，能够基于下述表达式(1)至(3)从平行连杆的连杆长度r获得手指尖端的运动能够近似为水平的近似水平移动区域的长度x_h。

c＝r(1-cosφ_h)    …(1)

${\mathrm{\φ}}_h={\cos }^{-1}(1-\frac{c}{r})...\left(2\right)$

x_h＝2rsinφ_h      …(3)

容许高度c取决于诸如具有根据本实施例的抓取设备1的关节臂的参数，例如柔韧性和刚度、控制的顺从性和地面柔韧性的参数。

可基于设计者的经验确定容许高度c。通过在关节臂的腕部的底部布置短滑动机构，可以以机械方式设置容许高度c。

根据上述表达式(1)至(3)和图8，足以增大容许高度c或平行连杆的长度r以便增大近似水平移动区域的长度x_h。然而，增大容许高度c会导致引起承受负荷的关节臂的弯曲的误差。另一方面，增大平行连杆的长度r会增大抓取设备1的整体尺寸。结果，抓取设备1的c/r比越小越有利于使整体抓取设备1的尺寸保持较小和使近似水平移动区域的长度x_h保持较大。在平行连杆的长度r设置为恒定的情况下容许高度c和近似水平移动区域的长度x_h之间的关系如下面的表和图9所示。

[表1]

c	r	xh	dxh
				0	1	0	28.21347
0.01	1	0.282135	11.58603
				0.02	1	0.397995	8.821486
0.03	1	0.48621	7.379017
				0.04	1	0.56	6.44998
0.05	1	0.6245	5.784908
				0.06	1	0.682349	5.277015
0.07	1	0.735119	4.871768
				0.08	1	0.783837	4.537978

0.09	1	0.829216	4.256329
				0.1	1	0.87178	4.014126
0.11	1	0.911921	3.802632
				0.12	1	0.949947	3.615608
0.13	1	0.986103	3.448462
				0.14	1	1.020588	3.297731
0.15	1	1.053565	3.160742
				0.16	1	1.085173	3.035398
0.17	1	1.115527	2.920026
				0.18	1	1.144727	2.813271
0.19	1	1.17286	2.714025
				0.2	1	1.2	2.621368
0.21	1	1.226214	2.534534
				0.22	1	1.251559	2.452874
0.23	1	1.276088	2.375837
				0.24	1	1.299846	2.302951

在平行连杆的旋转区域中，在正弦方向上的变化较大并且在余弦方向上的变化较小的部分能够用于获取近似水平移动区域的长度x_h。

在本实施例中，从顶部观察(见图10A)，左平行连杆20的第一连杆22和右平行连杆30的第一连杆32中的每一个基本上为L形并且在打开/闭合方向上在内侧布置了凹入部分。除了利用左手指单元25和右手指单元35的抓取表面夹住物体之外，抓取设备1还能够使用在第一连杆22和32的内侧的基本上L形的凹入部分安全地抓取相对较大的物体。

沿左平行连杆20的第一连杆22和右平行连杆30的第一连杆32的内侧的下边缘布置内爪部26和36(见图10A)。当通过左第一连杆22和右第一连杆32的内侧的基本上L形的凹入部分抓取缩颈(constricted)物体时，内爪部26和36与缩颈部分紧密配合以便能够安全地抓取物体。物体和缩颈部分的例子是PET瓶及其缩颈部分(见图10B)。

内爪部26和36由具有Shore A硬度70至90的聚氨酯材料制成，这提高了柔韧性和耐久性并支撑重的物体(见图10A)。第一连杆22和32的打开/闭合方向上的内侧的抓取表面上具有例如海绵制动器。海绵制动器与内侧的爪部26和36的组合实现高抓取性能(见图10B)。

左平行连杆20的第一连杆22和右平行连杆30的第一连杆32中的每一个包括在基轴21和31的轴方向上叠加的两个连杆构件。左平行连杆20的第二连杆24和右平行连杆30的第二连杆34中的每一个包括插入到第一连杆22和32的两个连杆构件之间的空间中的一个连杆构件(前面已描述)。

图7A至7E中示出的使用手指单元25和35的近似水平移动区域的抓取操作定位为使用平行连杆20和30的平移驱动的操作。另一方面，使用左第一连杆22和右第一连杆32的内侧的基本上L形的凹入部分的抓取操作定位为使用平行连杆20和30的旋转驱动的操作。因此，根据本实施例的抓取设备1能够通过使用平移驱动和旋转驱动执行各种类型的抓取操作，通过经作为一个动力源的致动器11一起移动左平行连杆20和右平行连杆30执行所述平移驱动和旋转驱动。根据待抓取的物体的形状和尺寸，可以适当地使用这些驱动方法之一。

根据本实施例的抓取设备1还包括传感器，该传感器用于感测当由左平行连杆20和右平行连杆30抓取物体时施加的抓取力。作为感测当执行使用平行连杆20和30的平移驱动和旋转驱动的两种类型的抓取操作时施加的抓取力的方法，将描述下面的三个例子。

(1)在左第一连杆单元22和右第一连杆单元32中的至少一个的底部或者在左手指单元25和右手指单元35中的至少一个的底部安装应变计。通过当抓取物体时测量由应变计指示的应变量感测抓取力。

(2)压力导电橡胶片、压力传感器等附接到左手指单元25和右手指单元35(的抓取表面)，以便能够根据传感器输出感测抓取力。

(3)根据当抓取物体时从致动器11输出的电流值感测抓取力。

应变计包括电阻器，该电阻器的电阻根据该电阻器的变形的量而变化。在以上方法(1)中，所测量的应变计的变形的量被转换成抓取力。

压力导电橡胶片包括含有金属粉末的橡胶，并且电阻根据施加力的期间变形的量而变化。在上述方法(2)中，所测量的导电橡胶片的变形的量被转换成抓取力。

存在各种类型的压力传感器：电容压力传感器、光学压力传感器和磁压力传感器。电容传感器包括两个互相面对的静电板。当把力施加于一个静电板时，这些板之间的距离减小并且电容改变。在上述方法(3)中，所测量的电容的变化的量被转换成抓取力。

光学压力传感器包括发光元件和光接收元件。通过施加力阻塞发光侧和光接收侧之间的光路并且接收的光量改变。在上述方法(3)中，所测量的接收的光的量的变化被转换成抓取力。可替换地，通过施加力改变发光侧和光接收侧之间的距离。在上述方法(3)中，距离的改变的量被转换成抓取力。

磁压力传感器包括磁场量根据变形而变化的磁性材料。在上述方法(3)中，所测量的磁场的改变量被转换成抓取力。

从顶部观察，左平行连杆20的第二连杆24和右平行连杆30的第二连杆34中的每一个基本上为L形并且在外侧布置了凹入部分。这个凹入部分能够用作抓取表面(见图10C)。该抓取表面上具有例如海绵制动器。海绵制动器和爪部的组合实现高抓取性能(见图10C)。在包括多对关节臂(每个关节臂具有本实施例的抓取设备1)的机器人或其它机器中，也可以使用两个相邻臂的两个互相面对的第二平行连杆的基本上L形的凹入部分来安全地抓取物体。

如图9中所示，在根据本发明的抓取设备1中，左平行连杆20和右平行连杆30中的每一个的最大旋转量定义为θ_max，但该最大旋转量不限于特定角度。然而，容易推知：如果左平行连杆20和右平行连杆30互相打开超过一定角度，则左手指单元25和右手指单元35的抓取表面不彼此面对或者第一连杆22和32的内侧的基本上L形的凹入部分不彼此面对并且失去了抓取性能。

在根据本实施例的抓取设备1中，能够提出这样一种修改：如果左平行连杆20和右平行连杆30充分打开，则从基座单元10出现吊钩或能够用作托盘的滑动件27。图11示出当左平行连杆20和右平行连杆30充分打开时从基座单元10弹出滑动件27。图12示出当左平行连杆20和右平行连杆30充分打开时从基座单元10弹出吊钩28。滑动件27能够用于总的捕捉细小颗粒或无形状物，诸如片剂或粉末。此外，吊钩28能够用于悬挂柔性物体，诸如衣服。

附图中示出的滑动件27或吊钩28构造为根据左平行连杆20和右平行连杆30是打开还是闭合而从基座单元10弹出或者缩回到基座单元10中。通过现有的联锁机构来实现这种部件的弹出或缩回。在由左手指单元25和右手指单元35或由第一连杆22和32的内侧的基本上L形的凹入部分抓取物体的角度的范围中，滑动件27和吊钩28处于基座单元10中，因此不会发生与由左平行连杆20和右平行连杆30执行的上述抓取操作的干扰。

本申请包含与2009年12月25日提交给日本专利局的日本优先权专利申请JP 2009-293796公开的主题内容相关的主题内容，该专利申请的全部内容包含于此以资参考。

本领域技术人员应该理解，在权利要求或其等同物的范围内，根据设计要求和其它因素可以进行各种修改、组合、子组合和替换。

Claims (12)

1.一种抓取设备，包括：

基座单元；

左平行连杆和右平行连杆，每个平行连杆包括：

第一连杆，围绕基座单元的基轴在打开/闭合方向上能够转动地安装；

第二连杆，围绕辅助轴在打开/闭合方向上能够转动地安装，与基座单元的基轴相比，所述辅助轴位于打开/闭合方向上的外侧；

手指单元，在打开/闭合方向上的内侧具有抓取表面并且在第一连杆的末端和第二连杆的末端能够转动地被支撑，左平行连杆和右平行连杆基本上彼此对称；

爪部，朝着打开/闭合方向上的内侧突出，并且沿手指单元的抓取表面的前边缘布置该爪部；

驱动单元，容纳在基座单元中并在打开/闭合方向上驱动左平行连杆和右平行连杆的第一连杆。

2.如权利要求1所述的抓取设备，其中驱动单元包括：致动器；和传动单元，把致动器的旋转均等地传动给左平行连杆和右平行连杆中的每一个平行连杆的基轴。

3.如权利要求2所述的抓取设备，其中传动单元包括齿轮系，在用于驱动基轴的末级对该齿轮系应用非反冲齿轮。

4.如权利要求1所述的抓取设备，其中手指单元和爪部包括高分子化合物。

5.如权利要求1所述的抓取设备，其中左平行连杆和右平行连杆中的每一个平行连杆的手指单元的抓取表面具有共聚物泡沫体的制动器。

6.如权利要求1所述的抓取设备，其中左平行连杆和右平行连杆中的每一个平行连杆具有：旋转区域，在该旋转区域中，手指单元的尖端根据第一连杆和第二连杆的旋转画出基本上弧形的路径；和近似水平移动区域，在该近似水平移动区域中，手指单元的尖端的运动能够近似为水平的运动。

7.如权利要求6所述的抓取设备，其中根据第一连杆和第二连杆的长度与容许高度之间的关系确定所述近似水平移动区域的长度，在所述容许高度内，允许手指单元的尖端在近似水平移动区域中垂直移动。

8.如权利要求1所述的抓取设备，其中左平行连杆和右平行连杆中的每一个平行连杆的第一连杆在打开/闭合方向上的内侧具有凹抓取表面。

9.如权利要求8所述的抓取设备，其中沿左平行连杆和右平行连杆中的每一个平行连杆的第一连杆的抓取表面的下边缘布置在朝着打开/闭合方向上的内侧突出的内爪部。

10.如权利要求9所述的抓取设备，其中内爪部包括高分子化合物，左平行连杆和右平行连杆中的每一个平行连杆的第一连杆的抓取表面包括共聚物泡沫体的制动器。

11.如权利要求1所述的抓取设备，其中左平行连杆和右平行连杆中的每一个平行连杆的第二连杆在打开/闭合方向上的外侧具有凹抓取表面。

12.如权利要求1所述的抓取设备，还包括：感测装置，用于感测使用左平行连杆和右平行连杆的打开/闭合操作抓取物体而施加的抓取力。

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