、至少一个柔性件5、K个滑动推杆6和K个簧件7;所述多孔弹性块2安装在基座I中，所述多孔弹性块2具有弹性，所述多孔弹性块2上有K个通孔21，任意两个通孔21的中心线的夹角小于15度;所述驱动器3的输出轴与传动机构4的输入端相连，所述传动机构4的输出端与柔性件5相连;第i个所述滑动推杆6滑动镶嵌在第i个通孔21中，第i个所述滑动推杆6的中心线与其在第i个通孔21中的滑动方向一致;每个所述滑动推杆6的一端伸出在基座I的外侧;第i个所述簧件7的两端分别连接第i个滑动推杆6和多孔弹性块2;所述手指5的一端与基座I相连，所述手指5的另一端与传动机构4的输出端相连，所述手指5位于所有滑动推杆6的外围，所述柔性件5与多孔弹性块2相接触;其中，i = I，2，…，38; i为自然数。
[0045]本发明所述的多指紧箍弹性变位杆簇自适应机器人手装置，其特征在于:所述多孔弹性块2由乳胶、硅胶或橡胶中的任意一种或多种制成。本实施例中，所述多孔弹性块2由橡胶制成。图5是另一种实施例的多孔弹性块的结构示意图，主要采用弹簧来实现。
[0046]本发明所述的多指紧箍弹性变位杆簇自适应机器人手装置，其特征在于:所述多孔弹性块2包括多个孔间簧件23和N个通孔件24;所述孔间簧件23连接在通孔件24之间；所述通孔21设在通孔件24上;其中，N为滑动推杆6的数量。取N=36，则得到本发明的另一种实施例，所述多孔弹性块2包括多个孔间簧件23和N个通孔件24;所述孔间簧件23连接在通孔件24之间；所述通孔21设在通孔件24上。
[0047]本发明所述的多指紧箍弹性变位杆簇自适应机器人手装置，其特征在于:还包括M个套筒;第j个所述套筒固定安装在第j个通孔中；第j个所述滑动推杆滑动镶嵌在第j个套筒中；其中M为不大于滑动推杆的数量且M为自然数;i = I，2，…，M; j为自然数。本实施例取M=36，则本实施例还包括还包括M个套筒22;第j个所述套筒22固定安装在第j个通孔21中；第j个所述滑动推杆6滑动镶嵌在第j个套筒22中；其中，i = I，2，…，38; j为自然数。
[0048]本实施例中，所述传动机构4包括减速器41、转轴42、绕绳筒43和传动腱绳44;所述驱动器3的输出轴与减速器41的输入轴相连，所述减速器41的输出轴与转轴42相连，所述转轴42套设在基座中；所述手指5套设在基座I上;所述传动带43连接转轴42与手指5。
[0049]本发明所述的多指紧箍弹性变位杆簇自适应机器人手装置，其特征在于:所述驱动器3采用电机、气缸或液压缸。本实施例中，所述驱动器3采用电机。
[0050]本实施例中，所述驱动器3安装在基座I上。
[0051]本实施例中，所述基座I还设有36个基座通孔11，第k个所述基座通孔11与第k个所述通孔21相对，且第k个所述基座通孔11大小大于第k个所述通孔21，其中，k=l，2，…，38;k为自然数。
[0052]下面结合附图介绍图1所示实施例的工作原理及工作过程。
[0053]本实施例的初始状态如图1、图2、图3和图4所示，此时所有滑动推杆6在对应簧件7的作用下，其一端伸出基座通孔11;驱动器3未启动，手指5位于初始位置未与多孔弹性块2接触，则多孔弹性块2由于自身弹性处于初始扩张状态。
[0054]本实施例装置抓取物体时，装置在机械臂的带动下竖直靠近放在水平面上的物体，并对物体产生挤压;若滑动推杆6碰触到物体或支承面，则滑动推杆6在物体的挤压下相对于基座I向上(向基座I内部)滑动;若滑动推杆6未碰触到物体和支承面，则滑动推杆不会相对于基座I滑动；由于不同滑动推杆6由于物体的反作用而产生了不同的滑动程度，进而自适应地包裹住物体，对于不同形状和尺寸的物体，该装置具有良好的自适应性，如图13和图15所示。
[0055]在该装置自适应包裹住物体后，驱动器3启动，带动减速器41转动，带动转轴42转动，于是传动带43运动，驱动三个手指5运动，手指5对多孔弹性块2产生横向紧箍的挤压力；该挤压力使多孔弹性块2发生收缩变形，如图6和图7所示；多孔弹性块收缩带动滑动推杆6运动，该运动减小了滑动推杆6之间的间隙；在滑动推杆6运动的过程中，在多孔弹性块2收缩变形前与物体未接触但与物体间的距离小于推杆间隙收缩距离的滑动推杆6将会碰触到物体，进而停止收缩，并对物体产生挤压力；而未碰触到物体的滑动推杆6继续收缩直至滑动推杆碰到基座通孔11的边界;滑动推杆收缩后的推杆分布如图14和图21所示。
[0056]在驱动器3通过传动机构4带动手指5使多孔弹性块2收缩后，驱动器3保持该状态，移动机械臂，实现对物体的抓取。
[0057]整个抓取过程示意图如图8至图10或图15至图17所示。
[0058]在该装置释放物体时，驱动器3反转，带动减速器41反转，带动转轴42反转，带动传动带43反向运动，带动手指5反向转动，从而手指5对多孔弹性块的挤压力2逐渐消失；多孔弹性块2在自身的弹性作用下恢复最初扩张的状态，带动滑动推杆6向外运动，增大了滑动推杆6之间的间隙，滑动推杆6对物体不再接触，夹持力消失，实现了对物体的释放。
[0059]本发明装置采用基座、驱动器、多孔弹性块、、多个手指和多个滑动推杆等综合实现了离散空间自适应抓取功能，利用了多个滑动推杆实现对物体大小和形状的自适应功能;利用传驱动器和传动机构带动手指挤压多孔弹性块或滑动推杆，使多个滑动推杆向装置的中心聚拢，达到对物体的多向抓持效果;该装置对不同方向放置的各种形状(包括长条状)物体均可有效抓持;仅需要一套杆簇，结构简单;通过手指紧箍运动，轻松实现多个滑动推杆向装置中心聚拢而达到抓持目的，能耗低。
【主权项】
1.一种多指紧箍弹性变位杆簇自适应机器人手装置，其特征在于:包括基座(I)、多孔弹性块(2)、驱动器(3)、传动机构、至少一个手指(5)、K个滑动推杆(6)和K个簧件(7);所述多孔弹性块(2)安装在基座(I)中，所述多孔弹性块(2)具有弹性，所述多孔弹性块(2)上有K个通孔(21)，任意两个通孔(21)的中心线的夹角小于15度;所述驱动器(3)的输出轴与传动机构(4)的输入端相连，所述传动机构(4)的输出端与手指(5)相连;第i个所述滑动推杆(6)滑动镶嵌在第i个通孔(21)中，第i个所述滑动推杆(6)的中心线与其在第i个通孔(21)中的滑动方向一致;每个所述滑动推杆(6)的一端伸出在基座(I)的外侧;第i个所述簧件(7)的两端分别连接第i个滑动推杆(6)和基座(I)，或者第i个所述簧件(7)的两端分别连接第i个滑动推杆(6)和多孔弹性块(2);所述手指(5)转动或平动设置在基座中；所述手指与传动机构(4)的输出端相连;所述手指(5)与多孔弹性块(2)或与位于外围的滑动推杆(6)相接触；其中，K为大于3的自然数;i = l，2，…，K; i为自然数。2.如权利要求1所述的多指紧箍弹性变位杆簇自适应机器人手装置，其特征在于:所述多孔弹性块(2)由乳胶、硅胶或橡胶中的任意一种或多种制成。3.如权利要求1或2所述的多指紧箍弹性变位杆簇自适应机器人手装置，其特征在于:还包括M个套筒(22);第j个所述套筒(22)固定安装在第j个通孔(21)中；第j个所述滑动推杆(6)滑动镶嵌在第j个套筒(22)中；其中M为不大于滑动推杆(6)的数量且M为自然数；i =1，2，…，M;j为自然数。4.如权利要求1或2所述的多指紧箍弹性变位杆簇自适应机器人手装置，其特征在于:所述传动机构包括减速器(41)、转轴(42)和传动带(43);所述驱动器(3)的输出轴与减速器(41)的输入轴相连，所述减速器(41)的输出轴与转轴(42)相连，所述转轴(42)套设在基座中；所述手指(5)套设在基座(I)上;所述传动带(43)连接转轴(42)与手指(5)。5.如权利要求1或2所述的多指紧箍弹性变位杆簇自适应机器人手装置，其特征在于:所述驱动器(3)采用电机、气缸或液压缸。6.如权利要求1或2所述的多指紧箍弹性变位杆簇自适应机器人手装置，其特征在于:所述驱动器(3)安装在基座(I)上。7.如权利要求1所述的多指紧箍弹性变位杆簇自适应机器人手装置，其特征在于:所述多孔弹性块(2)包括多个孔间簧件(23)和N个通孔件(24);所述孔间簧件(23)连接在通孔件(24)之间;所述通孔(21)设在通孔件(24)上;其中，N为滑动推杆(6)的数量。
【专利摘要】多指紧箍弹性变位杆簇自适应机器人手装置，属于机器人手技术领域，包括基座、驱动器、多个手指、多孔弹性块、多个滑动推杆和簧件等。该装置采用基座、驱动器、多孔弹性块、多个手指和多个滑动推杆等综合实现了离散空间自适应抓取功能，利用了多个滑动推杆实现对物体大小和形状的自适应功能；利用传驱动器和传动机构带动手指挤压多孔弹性块或滑动推杆，使多个滑动推杆向装置的中心聚拢，达到对物体的多向抓持效果；该装置对不同方向放置的各种形状物体均可有效抓持；仅需要一套杆簇，结构简单；通过手指紧箍运动，轻松实现多个滑动推杆向装置中心聚拢而达到抓持目的，能耗低。
【IPC分类】B25J15/08
【公开号】CN105619441
【申请号】CN201610153117
【发明人】付宏, 张文增
【申请人】清华大学
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2016年3月17日