CN109153129A - 机器人装置的弹簧蜗杆夹持器 - Google Patents

Abstract

提供了一种机器人夹持装置。该装置包括指状物，其具有联接到其基部端部的蜗轮。该装置还包括具有马达和轴的致动器，其中轴被配置成旋转联接到蜗轮的蜗杆，并且致动器安装在托架上，使得致动器被配置成沿轴线滑动。该装置还包括具有第一和第二端的弹簧，其中第一端联接到马达，第二端固定。此外，致动器配置成(i)相对于马达旋转轴第一量以使指状物朝向对象移动；以及(ii)当指状物与对象接触并且指状物被阻止进一步移动时，相对于马达进一步旋转轴以使致动器沿轴线滑动。

Description

机器人装置的弹簧蜗杆夹持器

背景技术

随着技术的进步，各种类型的机器人装置正在被创造出来以执行帮助用户的各种功能。机器人装置可用于涉及材料处理、运输、焊接、组装和分配等的应用。随着时间的推移，这些机器人系统的运转方式变得更加智能、高效和直观。随着机器人系统在现代生活的许多方面变得越来越普遍，机器人系统变得高效是为人期望的。因此，对高效机器人系统的需求帮助开启了在致动器、运动、传感技术以及部件设计和组装方面的创新领域。

机器人装置，例如机器人腿和臂，可包括各种部件或附件，这些部件或附件被设计成与环境相互作用。这样的部件可以包括机器人脚和手，其可以包括可用于支撑、稳定、抓握以及其他使机器人装置有效地执行一个或多个动作的附加部件。

特别地，机器人臂可包括与环境相互作用的一个或多个“末端执行器”。例如，末端执行器可以是冲击的(例如爪)、进入的(例如销或针)、收敛的(例如真空或抽吸元件)或连续的(需要接触以粘附，例如胶)。

发明内容

本申请公开了涉及确定施加到机器人夹持装置的指状物的扭矩量的实施方式。当机器人夹持装置抓住对象时，机器人夹持装置的指状物可以向对象施加压力，该对象反过来可在指状物上施加响应力或扭矩。对于用户、操作者或控制系统来说，知道和/或控制向指状物和/或对象施加的扭矩或力的多少可能是有益的。

在一个示例中，本申请描述了一种机器人夹持装置。机器人夹持装置包括指状物，其具有联接到指状物的基部端部的蜗轮。机器人夹持装置还包括具有马达和轴的致动器，其中轴配置成旋转联接到蜗轮的蜗杆，并且其中致动器安装在托架上，使得致动器配置成沿轴线滑动。机器人夹持装置还包括具有第一端和第二端的弹簧，其中第一端联接到致动器的马达，第二端固定，使得致动器在弹簧处于平衡时沿轴线保持在第一位置。夹持装置的致动器配置成使轴相对于马达旋转第一量，从而旋转蜗杆和蜗轮以使指状物朝向对象移动。致动器还被配置成当指状物与对象接触并且指状物被阻止进一步移动时，进一步使轴相对于马达旋转以使致动器沿轴线滑动到第二位置，在该第二位置处，弹簧不再平衡。

在另一个示例中，描述了一种机器人装置。机器人装置包括机器人夹持装置和控制系统。机器人夹持装置包括指状物，其具有连接到指状物的基部端部的蜗轮。机器人夹持装置还包括具有马达和轴的致动器，其中轴配置成旋转联接到蜗轮的蜗杆，并且其中致动器安装在托架上，使得致动器配置成沿轴线滑动。机器人夹持装置还包括具有第一端和第二端的弹簧，其中第一端联接到致动器的马达并且第二端固定，使得致动器在弹簧处于平衡时沿轴线保持在第一位置。控制系统配置成控制机器人夹持装置。控制系统包括一个或多个处理器。控制系统还包括非暂时性计算机可读存储器。控制系统还包括存储在非暂时性计算机可读存储器上的、可由一个或多个处理器执行的以实现一组动作的程序指令。该组动作包括引起致动器使轴相对于马达旋转第一量，从而旋转蜗杆和蜗轮以使指状物朝向对象移动。该组动作还包括当指状物与对象接触并且指状物被阻止进一步移动时，引起致动器进一步使轴相对于马达旋转以使致动器沿轴线滑动到第二位置，在该第二位置，弹簧不再平衡。

在第三示例中，描述了一种方法。该方法包括识别机器人夹持装置待抓取的对象，其中机器人夹持装置包括指状物、致动器和弹簧。指状物具有联接到指状物基部端部的蜗轮。致动器具有马达和轴，其中轴旋转联接到蜗轮的蜗杆，并且其中致动器安装在托架上，使得致动器可以沿轴线滑动。弹簧具有第一端和第二端，其中第一端联接到致动器的马达并且第二端固定，使得致动器在弹簧处于平衡时沿轴线保持在第一位置。该方法还可以包括使轴相对于马达旋转第一量，从而旋转蜗杆和蜗轮以使指状物朝向对象移动。该方法还可以进一步包括，当指状物与对象接触并且指状物被阻止进一步移动时，进一步使轴相对于马达旋转以使致动器沿轴线滑动到第二位置，在该第二位置，弹簧不再平衡。

在另一个示例中，描述了一种控制系统。控制系统包括用于识别机器人夹持装置待抓取的对象的器件，其中机器人夹持装置包括指状物、致动器和弹簧。指状物具有联接到指状物基部端部的蜗轮。致动器具有马达和轴，其中轴旋转联接到蜗轮的蜗杆，并且其中致动器安装在托架上，使得致动器可以沿轴线滑动。弹簧具有第一端和第二端，其中第一端联接到致动器的马达并且第二端固定，使得致动器在弹簧处于平衡时沿轴线保持在第一位置。控制系统还包括用于使轴相对于马达旋转第一量的器件，从而旋转蜗杆和蜗轮以使指状物朝向对象移动。控制系统还包括用于当指状物与对象接触并且指状物被阻止进一步移动时进一步使轴相对于马达旋转以使致动器沿轴线滑动到第二位置的装置，在该第二位置，弹簧不再平衡。

前述发明内容仅是说明性的，并不旨在以任何方式进行限制。除了以上描述的说明性的方面、实施例和特征之外，其他方面、实施例和特征通过参考附图、以下详细描述以及附图将变得显而易见。

附图说明

图1示出了根据示例实施方式的机器人系统的配置。

图2示出了根据示例实施方式的示例机器人臂例。

图3示出了根据示例实施方式的具有机器人夹持装置的图2的示例机器人臂。

图4A示出了根据示例实施方式的机器人夹持装置的示例机构。

图5示出了根据示例实施方式的示例机器人夹持装置。

图6示出了根据示例实施方式的示例机器人夹持装置机构。

图7示出了根据示例实施方式的操作机器人夹持装置的示例方法。

图8A，8B和8C示出了根据示例实施方式的机器人夹持装置的示例状态。

图9A和9B示出了根据示例实施方式的机器人夹持装置的另外两个示例状态。

具体实施方式

以下具体实施方式参考附图描述了所公开的装置、系统和方法的各种特征和功能。这里描述的说明性的装置、系统和方法实施例不意味着是限制性的。应当理解，词语“示例性”、“示例”和“说明性”在本文中用于表示“用作示例、实例或说明”。本文中描述为“示例性”、“示例”或“说明性”的任何实施方式、实施例或特征不一定被解释为比其它实施方式、实施例或特征更优选或更具优势。此外，本文描述的实施方式和实施例不意味着是限制性的。容易理解的是，所公开的装置、系统和方法的某些方面可以以各种不同的配置来布置和组合，所有这些都在本文中被考虑。另外，以下具体实施方式参考附图描述了本公开的各种特征和功能。在附图中，除非上下文另有指示，否则类似的符号通常标识类似的部件。

1.概述

机器人末端执行器可以在许多情况下使用，以允许机器人装置通过推动、拉动、抓握、保持或以其他方式与环境中一个或多个对象相互作用来与环境交互。例如，机器人装置可包括具有一个或多个指状物的机器人夹持器，所述一个或多个指状物可被致动以改变其形状，从而允许机器人夹持器与环境交互。

特别地，在机器人技术领域和机器人夹持器领域中，当机器人装置的控制系统被提供有关于作用在机器人装置的每个部件上的位置、取向和力的信息时，机器人装置的控制系统可更有效地操作。为了提供该信息，不同类型的传感器可以被放置或包括在一个或多个部件中。然而，传感器数量的增加也意味着增加系统的复杂性，以及增加可能的故障点的数量。

考虑到这些概念，本文公开的示例机器人夹持装置可包括机器人指状物，其可由安装在可移动托架上的致动器控制，致动器由弹簧连接到基座部。指状物可以围绕轴线旋转，并且可以在指状物的基部端部上具有蜗轮。致动器可以具有蜗杆减速级(即，蜗杆或蜗杆轴)，其联接到指状物的基部端部上的蜗轮。这样，致动器可以沿第一轴轴向旋转以使指状物沿垂直轴旋转。并且当扭矩作用在指状物上时，该力可以使致动器和/或托架沿轴线滑动，从而压缩或膨胀弹簧。弹簧的压缩和/或膨胀可允许控制系统测定作用在指状物上的扭矩量。

本文公开的机器人夹持装置的示例性实施例可包括指状物，其具有联接到指状物基部端部的蜗轮。蜗轮的形状可以是整圆，或者可以具有其他形状。此外，指状物可以是欠驱动指状物。

机器人夹持装置还可包括具有马达和轴的致动器。致动器可以安装在托架上，并且托架可以配置成沿轴线滑动。此外，致动器的轴可以联接到或包括蜗杆，其中蜗杆联接到指状物的蜗轮。因此，轴的旋转可以使蜗杆旋转并驱动指状物的蜗轮。

机器人夹持装置还可包括一个或多个弹簧。弹簧可以被定位成一端连接到致动器和/或托架，另一端固定，例如固定到机器人夹持装置的基座。这种布置可以允许弹簧响应致动器的运动而压缩或膨胀。此外，当弹簧处于平衡状态时，弹簧可将致动器保持在大致稳定的位置。因此，任何作用在致动器上以使其沿轴线移动的力可使弹簧压缩或膨胀，其施加致动器上的响应作用力以使致动器返回到平衡位置。

在一些示例中，致动器可以配置成旋转相对于马达的轴(即，接合、打开或驱动致动器)。轴的旋转又可以使蜗杆旋转，其又可以使蜗轮旋转以及指状物移动。致动器可以处于第一位置，并且可以在指状物与对象接触之前的移动中保持在第一位置。指状物可以继续移动直到它接触对象，并且面对来自对象的反作用力。此时，致动器可以继续相对于马达旋转轴，但是不导致指状物进一步旋转，轴额外的旋转可以导致致动器沿轴线滑动，从而压缩或扩张弹簧。此时，致动器处于第二位置，在该位置弹簧不再处于平衡。弹簧可以在致动器上施加相反方向上的力，其可以通过轴、蜗杆和蜗轮传递到指状物，以试图进一步旋转指状物。

在一些示例中，编码器可用于探测轴相对于马达和/或机器人夹持装置的另一部件的旋转。在其他示例中，机器人夹持装置可包括线性编码器，例如滑动电位计，其配置成探测致动器在其滑动所沿的轴上的位置。机器人夹持装置还可包括控制系统或由控制系统控制，其可以基于编码器、电位计和/或弹簧的一个或多个特性测定作用在指状物上的扭矩量。

此外，在一些示例中，联接到指状物的蜗轮可以是部分圆形的形状。这样，蜗轮超过阈值的旋转可能导致蜗轮与蜗杆脱离，因为蜗轮和蜗杆的齿不再啮合。该旋转阈值可以对应于作用在指状物上的、使蜗轮旋转的扭矩阈值。蜗轮与蜗杆脱离的好处是可以防止对机器人夹持装置的部件的损坏。在现实世界的应用中，对象或负载可能以非预期的方式作用在夹持装置上。例如，机器人装置可能掉落并降落在包括机器人夹持装置的附肢上。在那种情况下，大的非预期负载可能作用在指状物上，导致指状物被向后驱动。然而，由于蜗杆不能反向驱动，如果齿轮齿不能脱离而移开，则动力传动系统的损坏可能会发生。但是，在蜗轮是部分圆并且指状物可反向驱动的情况下，当指状物移动超过阈值(即，阈值扭矩作用在指状物上)时，蜗轮可以脱离并防止损坏。

在一些示例中，本文公开的机器人夹持装置示例可在马达关闭或未供电时保持恒定的扭矩。马达可以配置以致当马达启动时，其使轴旋转，这又使蜗杆、蜗轮旋转，从而使指状物移动。蜗杆和蜗轮之间也可能存在高的减速比，以致需要蜗杆旋转相对大量的整周来使蜗轮旋转一整周。这种高减速比可以允许蜗杆驱动蜗轮，但可以防止蜗轮驱动蜗杆。这样，当关闭马达的电源时，指状物可以保持其当前位置。更进一步地，当弹簧已经被压缩并且关闭电动机的电源时，此时作用在指状物上的扭矩可以保持。压缩弹簧的力以及不可反向驱动的蜗轮和蜗杆质量的组合可以导致机器人夹持装置保持当前作用在指状物上的扭矩。其他变化也是可能的。

2.示例机器人系统

图1示出了可以结合本文描述的实施方式使用的机器人系统的示例配置。机器人系统100可以被配置为自主地、半自主地和/或使用由用户提供的指示来运转。机器人系统100可以以各种形式实施，例如机器人臂、工业机器人或一些其他布置。此外，机器人系统100还可以被称为机器人、机器人装置或移动机器人，以及其他名称。

如图1所示，机器人系统100可以包括处理器102、数据储存器104和控制器108，它们一起可以是控制系统118的一部分。机器人系统100还可以包括传感器112、动力源114、机械部件110和电气部件116。尽管如此，机器人系统100是出于说明性目的而示出的，并且可包括更多或更少的部件。机器人系统100的各种部件可以以任何方式连接，包括有线或无线连接。此外，在一些示例中，机器人系统100的部件可以分布在多个物理实体而不是单个物理实体中。机器人系统100的其他示例性图示也可以存在。

处理器102可以作为一个或多个通用硬件处理器或专用硬件处理器(例如，数字信号处理器、专用集成电路等)操作。处理器102可以被配置为执行计算机可读程序指令106，以及操纵数据107，两者都存储在数据储存器104中。处理器102还可以直接或间接地与机器人系统100的其他部件交互，例如传感器112、动力源114、机械部件110和/或电气部件116。

数据储存器104可以是一种或多种类型的硬件存储器。例如，数据储存器104可以包括或采取一个或多个计算机可读存储介质的形式，其可由处理器102读取或访问。一个或多个计算机可读存储介质可以包括易失性和/或非易失性存储部件，例如光学、磁性、有机或其他类型的存储器或储存器，其可以整体或部分集成于存储器102。在一些实施方式中，数据储存器104可以是单个物理设备。在其他实施方式中，数据储存器104可以使用两个或更多个物理设备来实现，该两个或更多个物理设备可以经由有线或无线通信彼此通信。如前所述，数据储存器104可以包括计算机可读程序指令106和数据107。数据107可以是任何类型的数据，例如配置数据、传感器数据和/或诊断数据，以及其他可能性。

控制器108可以包括一个或多个电路、数字逻辑单元、计算机芯片和/或微处理器，其被配置为(可能在其他任务中)在机械部件110、传感器112、动力源114、电气部件116、控制系统118和/或机器人系统100的用户的任意组件之间的接口。在一些实施方式中，控制器108可以是专用嵌入式设备，其用于与机器人装置100的一个或多个子系统一起执行特定操作。

控制系统118可以监控并物理地改变机器人系统100的操作条件。在这样做时，控制系统118可以用作机器人系统100的部分之间的链接，例如机械部件110和/或电气部件116之间。在一些情况下，控制系统118可以用作机器人系统100和另一计算设备之间的接口。此外，控制系统118可以用作机器人系统100和用户之间的接口。在一些情况下，控制系统118可以包括用于与机器人系统100通信的各种部件，包括操纵杆、按钮和/或端口等。上面提到的示例接口和通信可以通过有线或无线连接或二者来实现。控制系统118也可以执行机器人系统100的其他操作。

在运转期间，控制系统118可以经由有线或无线连接与机器人系统100的其他系统通信，并且还可以被配置为与机器人的一个或多个用户通信。作为一个可能的示例，控制系统118可以接收这样的输入(例如，来自用户或来自另外的机器人)，该输入指示在特定方向上以特定速度执行特定步态的指令。步态是动物、机器人或其他机械结构的肢体运动模式。

基于该输入，控制系统118可以执行操作以使机器人装置100根据所请求的步态移动。作为另一个例子，控制系统可以接收指示移动到特定地理位置的指令的输入。作为响应，控制系统118(可能在其他部件或系统的帮助下)可以基于机器人系统100移动到地理位置途经的环境来确定方向、速度和/或步态。

控制系统118的操作可以由处理器102执行。或者，这些操作可以由控制器108或处理器102和控制器108的组合来执行。在一些实施方式中，控制系统118可以部分或全部驻留在除机器人系统100之外的装置上，因此可以至少部分地远程控制机器人系统100。

机械部件110表示机器人系统100的硬件，其可以使机器人系统100能够执行物理操作。作为一些示例，机器人系统100可以包括物理构件，例如腿、臂、轮、手、指状物、脚和/或末端执行器。机器人系统100的物理构件或其他部件可以进一步包括致动器，该致动器布置成使物理构件相对于彼此移动。机器人系统100还可以包括用于容纳控制系统118和/或其他部件的一个或多个结构体，并且还可以包括其他类型的机械部件。在给定机器人中使用的特定机械部件110可以基于机器人的设计而变化，并且还可以基于机器人可以被配置去执行的操作和/或任务。

在一些示例中，机械部件110可包括一个或多个可移除部件。机器人系统100可以被配置为添加和/或移除这样的可移除部件，该可移除部件可以包含来自用户和/或另外的机器人的辅助件。例如，机器人系统100可以配置有可移除的臂、手、脚和/或腿，使得这些附肢可以根据需要或期望被替换或改变。在一些实施方式中，机器人系统100可包括一个或多个可移除和/或可更换的电池单元或传感器。在一些实施方式中，可以包括其他类型的可移除部件。

机器人系统100可以包括传感器112，其被布置以感测机器人系统100的各方面。传感器112可包括一个或多个力传感器、扭矩传感器、速度传感器、加速度传感器、位置传感器、接近传感器、运动传感器、位置传感器、负荷传感器、温度传感器、触碰传感器、深度传感器、超声波范围传感器、红外传感器、对象传感器和/或相机等。在一些示例中，机器人系统100可以被配置为从与机器人物理分离的传感器接收传感器数据(例如，定位于其他机器人上或位于机器人正在其中操作的环境内的传感器)。

传感器112可以向处理器102提供传感器数据(可能通过数据107的方式)以允许机器人系统100与其环境的交互，以及允许监测机器人系统100的操作。传感器数据可以被用于控制系统118评估机械部件110和电气部件116的激活、移动和停用的各种因素。例如，传感器112可以捕获与环境的地形或附近对象的位置相对应的数据，该数据可以辅助环境识别和导航。在示例配置中，传感器112可以包括RADAR(例如，用于长距离对象检测、距离确定和/或速度确定)、LIDAR(例如，用于短距离对象检测、距离确定和/或速度确定)、SONAR(例如，用于水下对象检测、距离确定和/或速度确定)、(例如，用于运动捕捉)、一个或多个相机(例如，用于3D视觉的立体相机)、全球定位系统(GPS)收发器和/或用于捕获机器人系统100正在其中操作的环境的信息的其他传感器。传感器112可以实时监测环境，并检测障碍物、地形元素、天气条件、温度和/或环境的其他方面。在另一个示例中，传感器112可以捕获与目标或被识别的对象的一个或多个特征相对应的数据，例如对象的大小、形状、轮廓、结构或取向。

此外，机器人系统100可以包括传感器112，其被配置为接收指示机器人系统100的状态的信息，包括可以监测机器人系统100的各种部件的状态的传感器112。传感器112可以基于机器人系统100的各种特征的操作(例如机器人系统100的可伸展的腿、臂或其他机械和/或电气特征的操作)来测量机器人系统100的系统活动并且接收信息。由传感器112提供的数据可以使控制系统118能够确定操作中的错误以及监测机器人系统100的部件的整体操作。

作为示例，机器人系统100可以使用力传感器来测量机器人系统100的各种部件上的负载。在一些实施方式中，机器人系统100可包括在臂、腿、手、脚或指状物上的一个或多个力传感器，以测量移动臂、腿、手、脚或指状物的一个或多个构件的致动器上的负载。作为另一示例，机器人系统100可使用一个或多个位置传感器来感测机器人系统的致动器的位置。例如，这种位置传感器可以感测臂、腿、手、脚、指状物或末端执行器上的致动器的伸展、缩回、定位或旋转的状态。

作为另一示例，传感器112可包括一个或多个速度和/或加速度传感器。例如，传感器112可包括惯性测量单元(IMU)。IMU可以相对于重力矢量感测世界坐标系中的速度和加速度。然后，可以基于机器人系统100中的IMU的位置和机器人系统100的运动学将IMU感测的速度和加速度转换为机器人系统100的速度和加速度。

机器人系统100可包括此处未明确讨论的其他类型的传感器。附加地或替代地，机器人系统可以将特定传感器用于本文未列举的目的。

机器人系统100还可以包括一个或多个动力源114，其被配置为向机器人系统100的各个部件提供动力。在其他可能的动力系统中，机器人系统100可包括液压系统、电气系统、电池和/或其他类型的动力系统。作为示例说明，机器人系统100可包括一个或多个电池，其配置成向机器人系统100的部件提供电荷。一些机械部件110和/或电气部件116可各自连接到不同的动力源，可由相同的动力源提供动力，或由多个动力源提供动力。

可以使用任何类型的动力源来为机器人系统100提供动力，例如电力源或汽油发动机。附加地或替代地，机器人系统100可以包括液压系统，该液压系统被配置为使用流体动力向机械部件110提供动力。例如，机器人系统100的部件可以基于贯穿整个液压系统的被传输到各个液压马达和液压缸的液压流体来操作。液压系统可以通过加压液压流体通过管、柔性软管或机器人系统100部件之间的其他链接来传递液压动力。动力源114可以使用各种类型的补充动力(charging)来补充动力，例如外部动力源的有限链接、无线充电、燃烧或其他示例。

电气部件116可包括能够处理、传输和/或提供电荷或电信号的各种机构。在可能的示例中，电气部件116可以包括电线、电路和/或无线通信发送器和接收器，以实现机器人系统100的操作。电气部件116可以与机械部件110相互作用，以使机器人系统100能够执行各种操作。例如，电气部件116可以被配置为从动力源114向各种机械部件110提供动力。此外，机器人系统100可包括马达。也可以存在电气部件116的其他示例。

尽管未在图1中示出，但是机器人系统100可以包括主体，其可以连接到或容纳机器人系统的附件和部件。这样，主体的结构可以在示例内变化，并且可以进一步取决于给定机器人可以已经被设计去执行的特定操作。例如，被开发用于承载重载的机器人可以具有宽的主体，其能够放置负载。类似地，被设计为达到高速的机器人可以具有狭窄的、小的主体，其不具有大的重量。此外，可以使用各种类型的材料(例如金属或塑料)来开发主体和/或其他部件。在其他示例中，机器人可包含具有不同结构的、或由各种类型的材料制成的主体。

主体和/或其他部件可包括或承载传感器112。在其他示例中，这些传感器可以被定位在机器人装置100上的各种位置，例如在主体上和/或在一个或多个附肢上。

在其主体上，机器人装置100可以承载负载，例如要运输的某种类型的货物。负载还可以表示机器人装置100可以使用的外部电池或其他类型的动力源(例如，太阳能电池板)。携带负载表示机器人装置100可以被配置的一个示例用途，但是机器人装置100也可以被配置为执行其他操作。

如上所述，机器人系统100可包括各种类型的腿、臂、轮、末端执行器、夹持装置等。通常，机器人系统100可以配置有零条腿或多条腿。具有零条腿的机器人系统的实施方式可以包括轮子、踏板或一些其他的运动形态。具有两条腿的机器人系统的实施方式可以被称为两足动物(biped)，并且具有四条腿的实施方式可以被称为四足动物(quadruped)。也可以是六条腿或八条腿的实施方式。出于说明的目的，下面描述机器人系统100的机器人臂实施方式。

图2示出了示例机器人臂200。如图所示，机器人臂200包括基座202，基座202可以是固定基座或可以是可移动基座。在可移动基座的情况下，基座202可以被认为是机械部件110中的一个，并且可以包括由致动器中的一个或多个提供动力的轮子(未示出)，其允许整个机器人臂200移动。

另外，机器人臂200包括关节204A-204F，每个关节被联接到一个或多个致动器。关节204A-204F中的致动器可以操作以引起各种机械部件110(例如附肢206A-206F和/或末端执行器208)的移动。例如，关节204F中的致动器可引起附肢206F和末端执行器208的移动(即，因为末端执行器208被联接到附肢206F)。此外，末端执行器208可以采用各种形式，并且可以包括各种部件。在一个示例中，末端执行器208可以采用夹持器(例如如此处所示的指状物夹持器或诸如抽吸夹持器的不同类型的夹持器)的形式。在另一个示例中，末端执行器208可以采用诸如钻头或刷子之类的工具的形式。在又一个示例中，末端执行器可以包括传感器，例如力传感器、位置传感器和/或接近传感器。其他示例也是可能的。

在示例实施方式中，机器人系统100(例如机器人臂200)可以能够以示教模式操作。特别地，示教模式可以是机器人臂200的操作模式，其允许用户与机器人臂200物理地交互并引导机器人臂200去执行和记录各种运动。在示教模式中，基于旨在教导机器人系统关于如何执行特定任务的示教输入，将外力(例如，由用户)施加到机器人系统100。因此，机器人臂200可以基于来自用户的指令和指导获得关于如何执行特定任务的数据。这样的数据可以涉及机械部件110的多个配置、关节位置数据、速度数据、加速度数据、扭矩数据、力数据和功率数据等。

例如，在示教模式期间，用户可抓到机器人臂200的任何部分上并通过物理地移动机器人臂200来提供外力。特别地，用户可以引导机器人臂200去抓到对象上，然后将对象从第一位置移动到第二位置。当用户在示教模式期间引导机器人臂200时，系统可以获得并记录与运动相关的数据，使得机器人臂200可以被配置为在未来的独立操作期间(例如，当机器人臂200在示教模式之外独立地操作)独立地执行任务。然而，注意，外力也可以由物理工作空间中的其他实体施加，例如由其他对象、机器和/或机器人系统等。

图3示出了具有机器人夹持装置308的示例机器人臂200。机器人夹持装置308可以与下面更详细描述的机器人夹持装置500、800和900类似或相同。

3.示例机器人夹持装置

如上所述，本公开包括涉及机器人夹持装置和/或末端执行器的实施方式。图4示出了本公开的一个实施例的简化示例。在图4中，组件400可包括具有马达410和轴420的致动器。轴420可以联接到蜗杆430。蜗杆430可以联接到蜗轮440。并且进而，蜗轮440可以联接到机器人指状物(未示出)，使得蜗轮440的旋转使机器人指状物移动。另外，组件400可包括弹簧450，其在第一端上联接到马达410，并固定在第二端上。

在一个示例中，马达410可以被致动，并且可以使轴420沿顺时针方向旋转。轴420又可以使蜗杆430沿顺时针方向旋转。而且，蜗杆430可以使蜗轮440旋转，引起机器人指状物移动。蜗杆430可以能够沿任一方向驱动蜗轮440。然而，蜗轮440可以无法驱动蜗杆430。因此，该定向可以不是可反向驱动的，并且在马达关闭或脱离的情况下，轴420、蜗杆430和蜗轮440可保持静止或相对静止。在这种状态下，扭矩可以作用在蜗轮440上(即，作用在联接到蜗轮440的指状物上的力)。该力可以尝试旋转蜗轮以反向驱动蜗杆，但是由于蜗杆不可反向驱动，所以整个子组件将滑动，从而压缩弹簧。以这种方式，作用在联接到蜗轮的指状物上的力或扭矩可以穿过组件并使弹簧压缩或膨胀。

图5示出了示例机器人夹持装置500，包括布置成执行参考图4所讨论的机构的操作的部件。机器人夹持装置500可以实施为系统100和/或机器人臂200的机械部件。尽管图5中所示的部件以特定定向和/或设计示出，但应理解，机器人夹持装置500的一个或多个部件可被移除、添加和/或修改，同时保持在本公开的范围内。而且，可以基于期望的实施方式来改变部件的定向和组合。

机器人夹持装置500可包括一个或多个物理部件，包括一个或多个指状物502A-B、致动器504和/或弹簧506。在一些示例中，机器人夹持装置500可包括两个对生指状物，如图5所示。在其他示例中，可以包括更多或更少的指状物。在包括三个或更多个指状物的情况下，指状物可以布置成彼此相对的两组，使得当它们被致动时它们彼此靠近。两个指状物可以与第三指状物相对定位，使得当指状物闭合时它们互锁。在其他示例中，指状物可以围绕手掌或基部部分均匀地定位或间隔开。其他布置也是可能的。

每个指状物502A-B可以被配置为在夹持方向上运动，以接触、抓、保持、握或以其他方式与对象交互。在本公开中，指状物的运动可以指围绕一个或多个轴线的旋转。例如，每个指状物的基部可以沿着相应的轴线可旋转地联接到机器人夹持装置的一个或多个其他部件，并且每个指状物的运动可以包括指状物围绕相应的轴线的旋转。在一些示例中，指状物的旋转轴线可以是联接到指状物的蜗轮绕其旋转的轴线。

在其他示例中，指状物的运动可包括沿轴线的平移运动，例如以夹紧或滑动方式的运动。指状物可以以允许它们相对于夹持装置保持其定向(即，不旋转)的方式，联接到机器人夹持装置的一个或多个部件。例如，指状物可以以类似于副部件的移动方式运动，使得由指状物的夹持表面产生的平面在指状物的运动发生时相对于夹持装置保持固定。或者，运动可以是旋转和平移的组合。在用于描述并帮助理解本文涉及的概念的上述示例的情况下，其他类型的运动是可预期的。

指状物的夹持表面可以是柔性的和/或可变形的，并且可以是柔性塑料、橡胶或适于夹持对象的其他材料。因此，指状物的运动可包括夹持表面和/或指状物结构的变形。例如，指状物可以基于一个或多个因素(例如冲击力或压力)变形、屈服、弯曲、扭曲、变弯、拉伸或以其他方式改变其形状。在示例性实施例中，诸如图5中所示的双指机器人夹持装置可包括放置在指状物中点的对象。当指状物靠近对象时，对象可以引起指状物的尖端在对象周围弯曲或卷曲。如本文所述，指状物的运动可包括指状物的这种变形。

在一些示例中，指状物可以欠致动。欠致动的指状物不是每个指骨包含一个致动器，而是具有更少的致动器，并且不能独立地控制每个指骨。指骨是指状物的一部分。作为示例，典型的人食指包括三个指骨。欠致动的指状物的一个好处是它们能够需要不太复杂的控制系统，并且比完全致动的指状物更容易制造。

出于解释的目的，将关于单个指状物来描述图5的部件。然而，根据本公开，多个指状物、致动器、弹簧和齿轮可包括在机器人夹持装置中。

在图5中，指状物502A可以联接到蜗轮522。在一些示例中，蜗轮522可以直接连接到指状物502A的底端。在其他示例中，蜗轮522可以通过一个或多个其他齿轮和/或部件联接到指状物502A，并且可以联接到除了底端之外的指状物的其他部分。如本文所用，第一部件“联接”到第二部件意味着两个部件可以彼此直接连接，或者可以具有放置在它们之间的一个或多个部件、齿轮、轴或连接元件。如图5所示，蜗轮522直接连接到指状物502A。

蜗轮522可以是圆形蜗齿轮或涡轮，其具有围绕着内轮的面向外的齿。在一些示例中，蜗轮522的形状可以是部分圆形，例如图5中所示的蜗轮。此外，蜗轮522的形状可以是对称的或不对称的，全部或部分的，并且可以是圆形或任何其他形状。蜗轮522可以联接到指状物502A，使得蜗轮522的旋转引起指状物502A移动和/或旋转。并且，蜗轮522可以联接成使得指状物502A的旋转和/或移动引起蜗轮旋转(即，蜗轮522和指状物502A可以彼此驱动)。在一些示例中，蜗轮522的齿可以是弯曲的和/或成角度的，以提供与蜗杆520的更平滑的联接。这样的结果可以是机器人夹持装置的更平稳的操作。

机器人夹持装置500还可包括致动器504。致动器504可包括马达514和轴512。当致动器开启、接合或以其他方式启动时，马达514可使轴512沿顺时针或逆时针方向旋转。轴512可以联接到蜗杆520，并且可以配置成引起蜗杆520旋转。蜗杆520可以是圆柱形齿轮，其具有与螺钉或螺栓上的螺纹类似的齿。蜗杆520也可以称为“蜗杆螺钉”。蜗杆520可以联接到蜗轮522，使得蜗杆520的旋转轴线垂直于蜗轮522的旋转轴线。

蜗杆520和蜗轮522可具有高减速比。在存在高减速比的情况下，蜗杆520的一个整周旋转可以对应于蜗轮522的1/32(或一些其他少量)的整周旋转。减速比可取决于蜗轮522和蜗杆520的齿的数量和间隔。高减速比的特征在于蜗杆不可反向驱动。这样，旋转蜗杆520的力可以引起蜗轮522相应地旋转，但是旋转蜗轮522的力可以不引起蜗杆520相应地旋转。

在一些示例中，致动器504可以安装在托架530上，使得致动器504和托架530被配置成一起沿轴线滑动。致动器504的一个或多个部件可以胶合、拧紧或以其他方式固定到托架530。托架530又可以通过滑动联接或其他低摩擦联接联接到基部部分。这样，托架530可以沿一个轴线自由滑动。托架530可以是允许致动器504沿轴线滑动的任何部件。这样，托架530可以是任何形状或尺寸，其与致动器504联接以允许致动器沿轴线滑动，并且可以是塑料、金属、复合材料或其他材料。

机器人夹持装置500还可包括弹簧506。弹簧506可具有两个端部，第一端连接到致动器504，并且第二端固定。在图5中，弹簧506的第二端固定到机器人夹持装置500的基部。弹簧506也可以固定到机器人夹持装置500的另外的部件。在一些示例中，弹簧506可以配置成使得第一端在托架530和致动器504滑动时运动。当致动器504和托架530处于第一位置时，弹簧506可以处于平衡。平衡意味着作用在弹簧上的力是平衡的，因此需要额外的力来压缩或膨胀弹簧。然后，当致动器504滑动到第二位置时(由于作用在机器人夹持装置上的一个或多个力或扭矩)，弹簧506可被压缩或膨胀，使得弹簧506不再处于平衡。在这种状态下，弹簧506可以在致动器504上施加响应力，以试图返回到弹簧处于平衡的第一位置。

在一些示例中，弹簧可以围绕致动器，例如图5中所示的弹簧506。致动器504可以比图5所示更多或更少地被弹簧506包围。在致动器504周围布置弹簧506的结果是更紧凑的设计，允许机器人夹持装置变得更小并因此适合更多用途和应用。在其他示例中，可以使用两个或更多个弹簧，并且弹簧可以被定位到侧面或者以其他方式不围绕致动器。例如，图6示出了两个致动器604A-B的配置，其中每个致动器联接到定位于每个致动器两侧的两个弹簧。当致动器604A和托架630沿轴线660滑动时，对应的弹簧606A-B压缩或膨胀。

弹簧506可具有一个或多个特征，例如尺寸、坚固度、弹簧常数和/或材料。可以基于机器人夹持装置的特定应用来改变这些特征中的每一个。例如，具有较高弹簧常数的弹簧可能需要更大的力来压缩或膨胀，这可用于确定用于特定应用的合适弹簧。

在一些示例中，机器人夹持装置还可包括一个或多个编码器、传感器或检测器，其配置成检测作用在机器人夹持装置的一个或多个部分上的旋转、位置、运动和/或力。例如，机器人夹持装置500可包括致动器编码器524，其可定位在机器人夹持装置500的基部上或联接到机器人夹持装置500的基部。致动器编码器524可以配置成检测轴512的旋转，并且可以向控制系统提供关于旋转程度或量的信息。致动器编码器524还可以定位在轴512上，或者可以定位在机器人夹持装置500的一个或多个其他部件上。在一些示例中，致动器编码器524可以检测致动器相对于马达514、机器人夹持装置的基部和/或一个或多个其他部件的旋转。这样，可以检测轴512的相对和绝对旋转量。此外，机器人夹持装置500可包括一个或多个指状物编码器，其配置成检测一个或多个指状物的旋转和/或移动。

致动器编码器524和/或一个或多个指状物编码器可以是旋转编码器。在一些情况下，编码器可以是机械的、光学的、磁性的、电容的或其他类型的编码器。另外，编码器可以是绝对的或可以是增量的。

在一些示例中，机器人夹持装置500可包括一个或多个线性编码器或电位计526。电位计526可以配置成检测托架530相对于机器人夹持装置的基座的位置，并提供可以由控制系统接收的输出。电位计还可以检测托架530的相对运动。在一些示例中，电位计可以检测托架530在弹簧506处于平衡的第一位置的位置，并且检测托架530在弹簧被压缩或膨胀时的位置。电位计可以确定第一和第二位置之间的差异并将该信息提供给控制系统。可以使用各种类型的线性编码器，例如光学、磁性、电容或电感编码器。

机器人夹持装置500还可以包括控制系统，例如图1中的控制系统118，其可以控制机器人夹持装置500的一个或多个方面。控制系统可以包括一个或多个处理器，并且还可以包括非暂时性计算机可读存储器，其可以在其上存储可由一个或多个处理器执行的指令，以执行本公开中描述的一个或多个动作。

在一些示例中，控制系统可以通过从电位计526接收信息来确定作用在指状物502A上的扭矩量。由电位计526提供的信息可包括致动器在第一位置(平衡)和第二位置(非平衡)之间平移的距离。然后，控制系统可以基于第一和第二位置之间的差异以及弹簧的特性(例如弹簧常数)来确定扭矩量。

在一些示例中，控制系统还可以被配置为识别机器人夹持装置待抓取的对象，并启动一个或多个致动器以移动机器人夹持装置的一个或多个指状物。下面参考图7更详细地描述这些动作。

4.示例操作

图7示出了操作本公开的机器人夹持装置的示例方法700的流程图。该示例适用于机器人夹持装置，例如机器人夹持装置500，但是可以应用于具有与本文所述不同的布置和/或不同部件的其他机器人夹持装置。此外，方法700可以由机器人系统100和/或机器人臂200的一个或多个控制系统执行。方法700被描述为针对单个机器人指状物执行，但是方法700的一些或全部块可以针对两个或更多个指状物、致动器和弹簧执行。

在块702处，方法700可以包括识别机器人夹持装置待抓、握、捏、攫取或保持的对象。在一些示例中，识别对象可以包括基于对象的形状、取向、轮廓、大小或其他特征来确定对象。在其他示例中，可以通过联接到机器人夹持装置的远程操作员和/或计算系统来识别对象。例如，可以基于从一个或多个传感器接收的传感器数据进行确定，例如视觉传感器、触摸传感器、压力传感器或其他传感器。块702还可以包括定位机器人夹持装置的机器人装置，使得对象位于机器人夹持装置的指状物之间。

在一些示例中，机器人夹持装置可包括一个或多个指状物，其被配置成朝向彼此运动以抓取对象。每个指状物可以在指状物的基部端部处联接到相应的蜗轮。机器人夹持装置还可包括具有马达和轴的致动器，其中轴配置成旋转联接到指状物的蜗轮的蜗杆。致动器可以安装在托架上，使得致动器配置成沿轴线滑动。机器人夹持装置还可包括具有第一端和第二端的弹簧，其中第一端联接到致动器的马达，第二端固定，使得当弹簧处于平衡时，致动器沿轴线保持在第一位置。

在块704处，方法700可以包括相对于马达旋转致动器的轴第一量。在轴相对于马达旋转之前，轴和马达可处于第一位置，其中机器人夹持装置的指状物处于打开位置。该位置可以在图8A中看到，其中机器人夹持装置800的指状物802A-B处于打开位置。同样在图8A中，对象850定位于指状物802A-B之间。在块704处，轴相对于马达旋转第一量可以引起蜗杆旋转，这又可以引起蜗轮旋转，这又可以引起指状物朝所识别的对象运动，例如通过旋转来接近已识别的对象。该位置可以在图8B中看到。应该注意的是，弹簧806A-B在图8B中未被压缩。轴相对于马达旋转的第一量可以是使得指状物闭合并与所识别的对象接触的量。

在一些示例中，轴相对于马达旋转的第一量可以使得指状物继续移动或旋转，直到被所识别的对象、或相对的指状物、或夹持器上的硬停止件阻止其进一步旋转。指状物可以在对象上继续闭合，并且如果对象是可压缩的，则可以压缩对象，例如海绵。

一旦指状物被所识别的对象阻止其进一步移动，蜗轮也被阻止旋转。此时，方法700的块706可以包括相对于马达进一步旋转轴。但是额外的旋转可以引起蜗杆相对于固定蜗轮旋转，这又可以使致动器沿轴线滑动，而不是这种进一步旋转引起的指状物进一步闭合。图8C示出了机器人夹持装置的这个位置，其中致动器沿轴线860滑动。

如图8C所示，当指状物802A被阻止进一步移动时，对应于指状物802A的蜗轮也被阻止进一步旋转。此外，当轴继续旋转蜗杆820时，蜗杆820的额外旋转引起蜗杆820向后滑动，进而引起致动器沿轴线滑动到第二位置。在该第二位置，弹簧806A-B被压缩。

在一些示例中，执行方法700的机器人夹持装置可以包括一个或多个编码器，例如上面参考图5描述的致动器编码器和/或电位计。在那些示例中，方法700还可以包括确定施加到机器人夹持装置的指状物的扭矩量。如上所述，扭矩可以在夹持方向上确定，并且可以是当指状物被对象或另外的指状物阻止进一步移动时由致动器施加到指状物的扭矩。

为了确定施加到指状物的扭矩量，控制系统可以从电位计接收指示致动器位置的信息。该值结合弹簧的特性(例如，尺寸、坚固度、弹簧常数和/或材料)可用于确定作用在指状物和机器人夹持装置的其他部件上的扭矩。

5.示例机器人装置

本公开的示例实施例可以是包括一个或多个部件的机器人装置。机器人装置可包括机器人夹持装置，例如上述那些。另外，示例机器人装置可以包括控制系统。控制系统可以包括一个或多个处理器、非暂时性计算机可读存储器，以及存储在非暂时性计算机可读存储器上的程序指令，其可由一个或多个处理器执行以实现一个或多个动作。所述一个或多个动作可以包括：(i)识别机器人夹持装置待抓取的对象，(ii)相对于马达使轴旋转第一量，从而旋转蜗杆和蜗轮以将指状物朝向所识别的对象移动，(iii)当指状物与对象接触并且指状物被阻止进一步移动时，相对于马达进一步旋转轴以使致动器沿轴线滑动到第二位置，在该第二位置处，弹簧不再在平衡。在一些示例中，机器人装置以与执行方法700类似或相同的方式执行指令。

6.示例变型

上述一些示例包括具有单个指状物、蜗轮、蜗杆、致动器和弹簧的机器人夹持装置。其他示例实施例可包括两个或更多个指状物，每个指状物具有蜗轮。每个指状物还可以具有相关联的蜗杆、致动器和弹簧，使得机器人夹持装置的每个指状物可以执行本文所述的操作。

图9A和9B示出了根据本公开的实施例的处于两种状态的示例性机器人夹持装置900。图9A和9B示出了当强于或大于阈值扭矩的扭矩作用在指状物上时可能发生的情况。

图9A示出了处于第一状态的机器人夹持装置900，其中指状物902A不具有任何作用在其上的力或扭矩。蜗轮922联接到蜗杆920，弹簧906处于平衡状态。

图9B示出了处于第二状态的机器人夹持装置900，其中力或扭矩已经施加在指状物902A上，使指状物902A旋转到更张开的位置。指状物902A的旋转导致蜗轮922旋转，这又使蜗杆920滑动(与致动器906和托架930一起)。马达914尚未启动，因此轴912和蜗杆920未旋转。

图9B示出了当强于阈值扭矩的扭矩作用在指状物上时，蜗轮922可以与蜗杆920脱离。如图9B所示，蜗杆920的最后的齿越过蜗轮922的齿。蜗轮922与蜗杆920的解耦可以允许指状物在冲击对象撞击指状物的情况下移开，而不会损坏机器人夹持装置900的齿轮和/或部件。

阈值扭矩可以对应于弹簧的特征和/或机器人夹持装置的一个或多个部件。例如，在弹簧具有高弹簧常数并且需要大的力来压缩的情况下，使蜗轮与蜗杆脱离所需的作用在指状物上的阈值扭矩也可以是高的。或者，在使用具有低弹簧常数的弹簧的情况下，使蜗轮与蜗杆脱离所需的阈值力可能是相对低的。

7.结论

应该理解的是，这里描述的布置仅用于举例的目的。这样，本领域技术人员将理解，可以使用其他布置和其他元件(例如，机器、接口、操作、顺序和操作分组等)替代，并且可以根据期望的结果完全地省略一些元件。此外，所描述的许多元件是可以以离散的或分布式的部件或与其他部件结合并以任何合适的组合和位置来实施的功能实体，或者被描述为独立结构的结构元件可以被组合。

虽然本文已经公开了各种方面和实施方式，但是其他方面和实施方式对于本领域技术人员来说将是显而易见的。这里公开的各个方面和实施方式是出于说明的而不是限制性的目的，真正的范围由下面的权利要求以及这些权利要求所赋予的等同物的全部范围来指示。还应理解，本文使用的术语仅用于描述特定实施方式的目的，而不是意于限制的。

Claims (20)

1.一种机器人夹持装置，其包括：

指状物，其具有联接到指状物的基部端部的蜗轮；

致动器，其具有马达和轴，其中，轴被配置成旋转联接到蜗轮的蜗杆，并且其中，致动器安装在托架上，使得致动器被配置成沿轴线滑动；

弹簧，其具有第一端和第二端，其中，第一端联接到致动器的马达并且第二端固定，使得致动器在弹簧处于平衡时沿轴线保持在第一位置；

其中，致动器被配置成：

使轴相对于马达旋转第一量，从而旋转蜗杆和蜗轮以使指状物朝向对象移动；以及

当指状物与对象接触并且指状物被阻止进一步移动时，使轴进一步相对于马达旋转以使致动器沿轴线滑动到第二位置，在所述第二位置处，弹簧不再平衡。

2.根据权利要求1所述的机器人夹持装置，其中，指状物被配置成平移地运动。

3.根据权利要求1所述的机器人夹持装置，其进一步包括：

线性编码器，其被配置成确定致动器第一位置和第二位置之间沿轴线的差；以及

控制系统，其中，控制系统被配置成基于致动器的第一位置和第二位置之间的差确定施加在指状物的扭矩量。

4.根据权利要求1所述的机器人夹持装置，其中，弹簧定位在致动器周围。

5.根据权利要求1所述的机器人夹持装置，其中，指状物包括第一指状物，并且其中，机器人夹持装置还包括第二指状物，所述第二指状物具有相应的蜗轮以及关联的蜗杆、致动器和弹簧。

6.根据权利要求1所述的机器人夹持装置，其中，蜗轮的形状是部分圆形，并且其中，致动器被配置成当超过阈值扭矩的扭矩施加到指状物时，将蜗杆从蜗轮脱离。

7.根据权利要求1所述的机器人夹持装置，其中，指状物是欠驱动指状物。

8.一种机器人装置，其包括：

机器人夹持装置，其中，机器人夹持装置包括：

指状物，其具有联接到指状物的基部端部的蜗轮；

致动器，其具有马达和轴，其中，轴被配置成旋转联接到蜗轮的蜗杆，并且其中，致动器安装在托架上，使得致动器被配置成沿轴线滑动；以及

弹簧，其具有第一端和第二端，其中，第一端联接到致动器的马达并且第二端固定，使得致动器在弹簧处于平衡时沿轴线保持在第一位置；以及

控制系统，其被配置成控制机器人夹持装置，其中，控制系统包括：

一个或多个处理器；

非暂时性计算机可读存储器；以及

程序指令，其存储在非暂时性计算机可读存储器上并且能够由一个或多个处理器执行以：

引起致动器使轴相对于马达旋转第一量，从而旋转蜗杆和蜗轮以使指状物朝向对象移动；以及

当指状物与对象接触并且指状物被阻止进一步移动时，使轴进一步相对于马达旋转以使致动器沿轴线滑动到第二位置，在所述第二位置，弹簧不再平衡。

9.根据权利要求8所述的机器人装置，其中，指状物被配置成平移地运动。

10.根据权利要求8所述的机器人装置，机器人夹持装置还包括线性编码器，所述线性编码器被配置成确定致动器的第一位置和第二位置之间沿轴线的差，其中，程序指令能够进一步执行以基于致动器的第一位置和第二位置之间的差确定施加在指状物的扭矩量。

11.根据权利要求8所述的机器人装置，其中，弹簧定位在致动器周围。

12.根据权利要求8所述的机器人装置，其中，指状物包括第一指状物，并且其中，机器人夹持装置还包括第二指状物，所述第二指状物具有相应的蜗轮以及关联的蜗杆、致动器和弹簧。

13.根据权利要求8所述的机器人装置，其中，蜗轮的形状是部分圆形，并且其中，致动器被配置成当超过阈值扭矩的扭矩施加到指状物时，将蜗杆从蜗轮脱离。

14.根据权利要求8所述的机器人装置，其中，指状物是欠驱动指状物。

15.一种方法，包括：

识别机器人夹持装置待抓取的对象，其中，机器人夹持装置包括指状物、致动器和弹簧，其中：

(i)指状物具有联接到指状物基部端部的蜗轮；

(ii)致动器具有马达和轴，其中，轴旋转联接到蜗轮的蜗杆，并且其中，致动器安装在托架上，使得致动器被配置成沿轴线滑动；以及

(iii)弹簧具有第一端和第二端，其中第一端联接到致动器的马达并且第二端固定，使得致动器在弹簧处于平衡时沿轴保持在第一位置；

使轴相对于马达旋转第一量，从而旋转蜗杆和蜗轮以使指状物朝向对象移动；以及

当指状物与对象接触并且指状物被阻止进一步移动时，使轴进一步相对于马达旋转以使致动器沿轴线滑动到第二位置，在所述第二位置处，弹簧不再平衡。

16.根据权利要求15所述的方法，其中，指状物被配置成平移地运动。

17.根据权利要求15所述的方法，其中，机器人夹持装置还包括：

线性编码器，其配置为确定致动器的第一位置和第二位置之间沿轴线的差；以及

控制系统，其中，所述方法还包括：

通过控制系统，基于致动器的第一位置和第二位置之间的差来确定施加在指状物的扭矩量。

18.根据权利要求15所述的方法，其中弹簧定位在致动器周围。

19.根据权利要求15所述方法，其中，指状物包括第一指状物，所述第一指状物具有第一轴、马达、致动器、弹簧、蜗轮以及蜗杆，并且机器人夹持装置还包括第二指状物，所述第二指状物具有相应的第二轴、马达、致动器、弹簧、蜗轮以及蜗杆，其中，所述方法还包括：

对于第一和第二相应的轴、马达、致动器、弹簧、蜗轮以及蜗杆中的每一个：

使轴相对于马达旋转第一量，从而旋转蜗杆和蜗轮以使指状物朝向对象移动；以及

当指状物与对象接触并且指状物被阻止进一步移动时，使轴进一步相对于马达旋转以使致动器沿相应的轴线滑动到第二位置，在所述第二位置，弹簧不再平衡。

20.根据权利要求15所述方法，其中蜗轮的形状是部分圆形，并且其中，所述方法还包括：

当超过阈值扭矩的扭矩施加到指状物时，将蜗杆从蜗轮脱离。