CN110216704A - 一种并联的机器人灵巧手 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种并联的机器人灵巧手。本发明提供的机器人灵巧手包括手掌、第一手指、第二手指、第三手指，其中手掌为刚性一体构件，手指由刚性并联2UU‑UPU手指杆组、刚性末端指杆、球状柔性指尖连接而成。3自由度手指杆组的主体结构是2UU‑UPU并联机构，具有2平移1转动的3自由度运动，并采用完全驱动的方式，驱动电机安装于手指基座位置。与现有技术相比，本发明的机器人灵巧手发挥了并联机构的结构优势，具有承载能力高、任务适应性强、对物体可操作性强的特点，且手指可内外弯曲使工作空间得到了显著提升。

Description

一种并联的机器人灵巧手

技术领域

本发明属于机器人领域，特别涉及一种并联的机器人灵巧手。

背景技术

灵巧手作为机器人重要的末端执行器，可以实现精确、灵活、高效地运动，能够满足多种复杂工况下的操作任务。因灵巧手在服务业、工业等行业有不可替代的作用，其一直是机器人学领域研究的热点，近几十年间国内外研制出多种经典的灵巧手构型，如著名的Shadow手、Utah/MIT手、Stanford/JPL手等。传统灵巧手的手指通常设计为多转动关节串联形式，且采用弹性元件与绳驱动或者腱驱动结合的欠驱动方式，这种设计方式虽然使灵巧手更接近人手的结构和功能，但导致灵巧手的承载能力、工作空间、对任务的适应性、对目标物体的可操作性等性能指标都不理想，极大地限制了灵巧手的广泛应用，尤其是在工业领域的应用。因此，借助并联机构的结构优势，开发一种基于并联手指结构的灵巧手，可以大幅提高灵巧手的承载能力，扩大工作空间、增强任务适应性和对目标物体的可操作性，使灵巧手在工业生产、灾难救援等领域得到更广泛的应用。

发明内容

本发明主要解决的技术问题在于提供一种并联的机器人灵巧手，该灵巧手手指的主体结构为并联2UU-UPU机构，且采用完全驱动方式，能够实现高承载的抓取，具有更大的工作空间，在对抓取任务的适应性和可操作性方面得到重要的提升。

为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案实现：

一种并联的机器人灵巧手，所述灵巧手包括手掌、第一手指、第二手指及第三手指，其特征在于：

所述手掌为刚性构件，手掌包括三个方形凸台，分别为第一凸台、第二凸台、第三凸台，用于安装三个手指。三个方形凸台的方向平行，其中第一凸台和第二凸台位置并列，第三凸台位于第一凸台和第二凸台的垂直平分线上并沿垂直平分线保持一定位移。

所述手指包括刚性并联2UU-UPU(U指代万向运动副，P指代直线移动副)手指杆组、刚性末端指杆、球状柔性指尖。

进一步的，所述刚性并联2UU-UPU手指杆组与刚性末端指杆通过螺栓相连，即刚性末端指杆固定在刚性并联2UU-UPU手指杆组的动平台上。

进一步的，所述球状柔性指尖通过螺栓连接于刚性末端指杆之上。

进一步的，所述刚性并联2UU-UPU指杆组包括基座、第一连杆、第二连杆、直线移动副杆组、基座万向运动副、动平台万向运动副、动平台。

进一步的，所述基座与第一连杆、第二连杆、直线移动副杆组通过三个基座万向运动副分别相连。

进一步的，所述动平台与第一连杆、第二连杆、直线移动副杆组通过三个动平台万向运动副分别相连。

进一步的，第一驱动电机安装于与第一连杆相连的基座万向运动副处，第二驱动电机安装于与第二连杆相连的基座万向运动副处，且两个电机安装的方向正交。

进一步的，所述直线运动副杆组作为灵巧手手指的第三驱动。

进一步的，第一手指、第二手指、第三手指通过螺栓分别安装在手掌的第一凸台、第二凸台、第三凸台之上。

本发明的机器人灵巧手有益的技术效果是：通过将手指结构设计为并联机构且采用完全驱动的方式，实现三指机器人灵巧手具有更高承载能力、更大的工作空间、更适应于抓取各种尺寸结构的物体、对所抓取物体具有更加灵活的手内可操作性。

附图说明

图1是本发明的一种并联的机器人灵巧手的整体结构示意图；

图2是本发明的一种并联的机器人灵巧手的手掌结构示意图；

图3是本发明的一种并联的机器人灵巧手的手指结构示意图；

1.第一手指，2.第二手指，3.第三手指，4.手掌

001.第一凸台，002.第二凸台，003.第三凸台

101.基座，102.基座万向运动副，103.第一连杆，104.第二连杆，105.动平台万向运动副，106.动平台，107.直线运动副杆组

201.刚性末端指杆，202.球状柔性指尖

301.第一驱动电机，302.第二驱动电机

具体实施方式

为进一步了解本发明提供的一种并联的机器人灵巧手，下面结合附图和详细实施例对本发明进行具体阐述。

图1为本发明提供的一种并联的机器人灵巧手整体结构示意图，在图1中，本发明的并联的机器人灵巧手包括手掌(4)和与手掌相连接的三个手指，三个手指分别为第一手指(1)、第二手指(2)、第三手指(3)。具体的：三个手指的安装方位互相平行，第一手指(1)和第二手指(2)并列排布，第三手指(3)位于第一手指(1)和第二手指(2)位置的垂直平分线上且与第一手指(1)和第二手指(2)位置的连线保持一定横向偏移。

图2为本发明提供的一种并联的机器人灵巧手的手掌结构示意图，在图2中，手掌包含三个凸台，用于连接对应的三个手指，分别为第一凸台(001)、第二凸台(002)、第三凸台(003)。其中第一凸台(001)通过螺栓与第一手指(1)固连，第二凸台(002)通过螺栓与第二手指(2)固连，第三凸台(003)通过螺栓与第三手指(3)固连。第一凸台(001)和第二凸台(002)并列排布，第三凸台(003)位于第一凸台(001)和第二凸台(002)位置的垂直平分线上且与第一凸台(001)和第二凸台(002)位置的连线保持一定横向偏移。每个凸台预留三个螺纹孔，用于和手指固连。

图3是本发明提供的一种并联的机器人灵巧手的手指结构示意图，在图3中，手指包括刚性并联2UU-UPU手指杆组、刚性末端指杆(201)、球状柔性指尖(202)。刚性并联2UU-UPU手指杆组包括基座(101)、第一连杆(103)、第二连杆(104)、直线移动副杆组(107)、基座万向运动副(102)、动平台万向运动副(105)、动平台(106)。动平台(106)与刚性末端指杆(201)通过螺栓固连成为整体，球状柔性指尖(202)通过螺栓连接于刚性末端指杆(201)之上，这样使刚性末端指杆(201)和球状柔性指尖(202)整体成为刚性并联2UU-UPU手指杆组的新动平台。基座(101)与第一连杆(103)、第二连杆(104)、直线移动副杆组(107)通过三个基座万向运动副分别相连。动平台(106)与第一连杆(103)、第二连杆(104)、直线移动副杆组(107)通过三个动平台万向运动副分别相连。第一驱动电机(301)安装于与第一连杆(103)相连的基座万向运动副(102)处且通过螺栓固接在基座(101)上，第二驱动电机(302)安装于与第二连杆(104)相连的基座万向运动副(102)处且通过螺栓固接在第二连杆(104)上，两个电机安装的方向正交。直线运动副杆组(107)作为灵巧手手指的第三驱动。

本发明提供的并联的机器人灵巧手是并联的手指结构，电机安装于手指基座位置，充分的发挥并联机构的优势，与现有灵巧手相比大大提高了承载能力。因采用完全驱动的方式，手指能够灵活地向内外弯曲，比现有欠驱动灵巧手手指的工作空间增大近一倍，且具备了从物体腔内夹取的功能。进一步的，本发明的机器人灵巧手指尖设计为球状柔性指尖(202)，用指尖夹取物体后等效于机构学运动副中的球副，与现有灵巧手夹取功能相比，能够实现更加灵活的6自由度手内操作，即对物体具有更好的可操作性。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种并联的机器人灵巧手，所述灵巧手包括手掌、第一手指、第二手指、第三手指，其特征在于：

所述手掌包括第一凸台、第二凸台、第三凸台。三个凸台的方向平行，其中第一凸台和第二凸台位置并列，第三凸台位于第一凸台和第二凸台的垂直平分线上并沿垂直平分线保持一定位移。所述手指包括刚性并联2UU-UPU手指杆组、刚性末端指杆、球状柔性指尖。所述刚性并联2UU-UPU手指杆组与刚性末端指杆通过螺栓相连，即刚性末端指杆固定在刚性并联2UU-UPU手指杆组的动平台上。所述球状柔性指尖通过螺栓连接于刚性末端指杆之上。

2.根据权利要求1所述的并联的机器人灵巧手，其特征在于：所述刚性并联2UU-UPU指杆组包括基座、第一连杆、第二连杆、直线移动副杆组、基座万向运动副、动平台万向运动副、动平台。

3.根据权利要求2所述的并联的机器人灵巧手，其特征在于：所述基座与第一连杆、第二连杆、直线移动副杆组通过三个基座万向运动副分别相连。所述动平台与第一连杆、第二连杆、直线移动副杆组通过三个动平台万向运动副分别相连。

4.根据权利要求3所述的并联的机器人灵巧手，其特征在于：所述与第一连杆相连的基座万向运动副处安装第一驱动电机，与第二连杆相连的基座万向运动副处安装第二驱动电机，驱动方向垂直。所述直线运动副杆组作为灵巧手手指的第三驱动。

5.根据权利要求4所述的并联的机器人灵巧手，其特征在于：所述第一驱动电机通过螺栓固接在手指基座上，所述第二驱动电机通过螺栓固接在第二连杆上。

6.根据权利要求1所述的并联的机器人灵巧手，其特征在于：第一手指、第二手指、第三手指通过螺栓分别安装在手掌的第一凸台、第二凸台、第三凸台之上。