本發(fā)明屬于機(jī)器人手技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種靈巧機(jī)器人手指裝置及其控制方法的設(shè)計(jì)。

背景技術(shù)：

機(jī)器人已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)較多的操作功能，其大部分功能需要機(jī)器人手的操作來實(shí)現(xiàn)，因此手部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是機(jī)器人設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)。目前機(jī)器人手指分為靈巧手和欠驅(qū)動(dòng)手兩類，它們各自有自身的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也有自身的不足之處。

現(xiàn)有靈巧手指的缺點(diǎn)是對(duì)所抓物體的形狀、大小沒有自動(dòng)適應(yīng)性，無法完成雙向抓取，故抓取范圍窄、抓取動(dòng)作單一，需要經(jīng)過大量的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)的復(fù)雜計(jì)算，難以滿足非結(jié)構(gòu)化環(huán)境下的可靠的魯棒抓取，并且還有成本昂貴、對(duì)操作人員要求高等不足，長(zhǎng)期以來難以廣泛實(shí)用化?，F(xiàn)有靈巧手的優(yōu)點(diǎn)是抓取過程穩(wěn)定，抓取力可控，傳動(dòng)鏈短，靈活性高，穩(wěn)定性高，可靠性高。

現(xiàn)有欠驅(qū)動(dòng)手指的缺點(diǎn)是傳動(dòng)鏈長(zhǎng)，在傳動(dòng)過程中會(huì)產(chǎn)生空程、間隙和丟步等問題，使手指抓取性能降低，使得當(dāng)手指根部的第一指段施加于物體上的抓取力較小時(shí)，欠驅(qū)動(dòng)手指不能工作，當(dāng)?shù)谝恢付巫ト×^大時(shí)，欠驅(qū)動(dòng)手指雖然能夠?qū)崿F(xiàn)自適應(yīng)抓取動(dòng)作，但是會(huì)導(dǎo)致第二指段抓取力與第一指段抓取力相比非常小，且兩者呈某種比例，為了提高第二指段抓取力，不得不增加第一指段抓取力，但是過大的第一指段抓取力會(huì)擠壞物體，因此，對(duì)許多物體的抓取來說，欠驅(qū)動(dòng)手指抓取方式很不理想，如利用齒輪傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)的欠驅(qū)動(dòng)手指(CN1289269C)、利用連桿傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)的欠驅(qū)動(dòng)手指(US5762390)這些技術(shù)方案都在不同程度上有上述的缺點(diǎn)和不足?，F(xiàn)有欠驅(qū)動(dòng)手指的優(yōu)點(diǎn)是驅(qū)動(dòng)器少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不需要進(jìn)行大量運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)的復(fù)雜計(jì)算，不需要進(jìn)行復(fù)雜編程，具有自動(dòng)適應(yīng)物體形狀、大小的特點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了克服已有技術(shù)的不足之處，提供一種閉環(huán)柔性件雙向感知自適應(yīng)機(jī)器人手指裝置及控制方法。該裝置綜合利用了靈巧手和欠驅(qū)動(dòng)手的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，獨(dú)創(chuàng)性地實(shí)現(xiàn)了雙向抓取功能，可以更好地實(shí)現(xiàn)平行夾持及自適應(yīng)抓取的功能，能根據(jù)目標(biāo)物體形狀和位置的不同，既能平動(dòng)第二指段捏持物體，也能依次轉(zhuǎn)動(dòng)第二指段和第一指段自適應(yīng)不同形狀、大小的物體。同時(shí)，該裝置抓取范圍大，抓取過程穩(wěn)定，抓取力可控，傳動(dòng)鏈短，對(duì)不同物體抓取時(shí)無需重新編程，使用簡(jiǎn)單方便。

一種齒輪傳動(dòng)雙向平夾感知自適應(yīng)機(jī)器人手指裝置，用于抓握物體，其特征在于：包括基座、設(shè)置在該基座的上部的第一指段和第二指段、近關(guān)節(jié)軸、遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸、設(shè)置在基座的下部的第一電機(jī)和第二電機(jī)、第一停抓傳感器、第二停抓傳感器、第一接觸傳感器、第二接觸傳感器、第一停放傳感器、第二停放傳感器、初位傳感器、控制模塊、驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊以及第一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、第二傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、第一齒輪、第二齒輪、齒輪組，第一電機(jī)與基座的下部固定連接，第二電機(jī)與基座的下部固定連接且與第一電機(jī)并排設(shè)置，近關(guān)節(jié)軸的軸線與遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸的軸線平行，控制模塊包括第一停放輸入端、第二停放輸入端、第一停抓輸入端、第二停抓輸入端、第一接觸輸入端、第二接觸輸入端、初位輸入端、電機(jī)驅(qū)動(dòng)輸出端和復(fù)位端，近關(guān)節(jié)軸活動(dòng)套設(shè)在基座中，遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸活動(dòng)套設(shè)在第一指段中，第一指段套接在近關(guān)節(jié)軸上，第二指段套接在遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸上，第一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)置在基座中，第一電機(jī)的輸出軸與第一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的輸入端相連，第一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的輸出端套接在近關(guān)節(jié)軸的一端上，第二傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)置在基座中且與第一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)并排設(shè)置，第二電機(jī)的輸出軸與第二傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的輸入端相連，第二傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的輸出端活動(dòng)套設(shè)在近關(guān)節(jié)軸上，第二傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的輸出端與第一齒輪相連，第一齒輪活動(dòng)套接在近關(guān)節(jié)軸上，第二齒輪套接在遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸上，第二齒輪與第二指段固定連接，齒輪組安裝在第一指段中，包括至少一個(gè)齒輪或相嚙合的多個(gè)齒輪，齒輪組的輸入齒輪與第一齒輪嚙合，齒輪組的輸出齒輪與第二齒輪相嚙合，第一齒輪的傳動(dòng)半徑與第二齒輪的傳動(dòng)半徑相等。

本發(fā)明提供的齒輪傳動(dòng)雙向平夾感知自適應(yīng)機(jī)器人手指裝置，還可以具有這樣的特征，其特征在于：其中，控制模塊的復(fù)位端用于連接復(fù)位信號(hào)，控制模塊的電機(jī)驅(qū)動(dòng)輸出端與電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的輸入端連接，電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的輸出端分別與第一電機(jī)、第二電機(jī)的引線連接，第一接觸傳感器的信號(hào)引出端與控制模塊的第一接觸輸入端連接，第一接觸傳感器固定安裝在第一指段的正向抓取面上用于采集所抓物體碰觸第一指段正向的信息，第二接觸傳感器的信號(hào)引出端與控制模塊的第二接觸輸入端連接，第二接觸傳感器固定安裝在第一指段的反向抓取面上用于采集所抓物體碰觸第一指段反向的信息，第一停抓傳感器的信號(hào)引出端與控制模塊的第一停抓輸入端連接，第一停抓傳感器固定安裝在第二指段的正向抓取面上用于采集所抓物體碰觸第二指段正向的信息，第二停抓傳感器的信號(hào)引出端與控制模塊的第二停抓輸入端連接，第二停抓傳感器固定安裝在第二指段的反向抓取面上用于采集所抓物體碰觸第二指段反向的信息，第一停放傳感器的信號(hào)引出端與控制模塊的第一停放輸入端連接，第一停放傳感器固定安裝在基座上用于采集第一指段相對(duì)于基座繞近關(guān)節(jié)軸正向轉(zhuǎn)動(dòng)到某個(gè)設(shè)定角度的信息，第二停放傳感器的信號(hào)引出端與控制模塊的第二停放輸入端連接，第二停放傳感器固定安裝在基座上用于采集第一指段相對(duì)于基座繞近關(guān)節(jié)軸反向轉(zhuǎn)動(dòng)到某個(gè)設(shè)定角度的信息，初位傳感器的信號(hào)引出端與控制模塊的初位輸入端連接，初位傳感器固定安裝在基座的中間板上用于采集第二指段與基座垂直位置的信息，控制模塊接收來自上述的傳感器的各種信號(hào)，并發(fā)送指令給電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊來驅(qū)動(dòng)第一電機(jī)、第二電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)第一指段、第二指段的彎曲或伸直。

本發(fā)明提供的齒輪傳動(dòng)雙向平夾感知自適應(yīng)機(jī)器人手指裝置，還可以具有這樣的特征，其特征在于：其中，第一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括第一減速器、第一錐齒輪、第二錐齒輪、過渡軸、第一帶輪、第二帶輪和第一傳動(dòng)帶，第一電機(jī)的輸出軸與第一減速器的輸入軸相連，第一錐齒輪套接固定在第一減速器的輸出軸上，第二錐齒輪套接固定在第一過渡軸上，第一錐齒輪與第二錐齒輪嚙合，第一過渡軸套設(shè)在基座中，第一帶輪套接固定在第一過渡軸上，第二帶輪套接固定在近關(guān)節(jié)軸上，第一傳動(dòng)帶連接第一帶輪和第二帶輪，三者形成帶輪傳動(dòng)關(guān)系。

本發(fā)明提供的齒輪傳動(dòng)雙向平夾感知自適應(yīng)機(jī)器人手指裝置，還可以具有這樣的特征，其特征在于：其中，第二傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括第二減速器、第三錐齒輪、第四錐齒輪、第二過渡軸、第三帶輪、第四帶輪和第二傳動(dòng)帶，第二電機(jī)的輸出軸與第二減速器的輸入軸相連，第三錐齒輪套接固定在第二減速器的輸出軸上，第四錐齒輪套接固定在第二過渡軸上，第三錐齒輪與第四錐齒輪嚙合，第二過渡軸套設(shè)在基座中，第三帶輪套接固定在第一過渡軸上，第四帶輪活動(dòng)套接在近關(guān)節(jié)軸上，第二傳動(dòng)帶連接第三帶輪和第四帶輪，三者形成帶輪傳動(dòng)關(guān)系。

本發(fā)明提供的齒輪傳動(dòng)雙向平夾感知自適應(yīng)機(jī)器人手指裝置，還可以具有這樣的特征，其特征在于：其中，第一接觸傳感器、第二接觸傳感器、第一停抓傳感器、第二停抓傳感器、第一停放傳感器、第二停放傳感器以及初位傳感器為采用多個(gè)基本傳感器呈陣列布置而得到的傳感器組合，基本傳感器為位移傳感器、壓力傳感器以及力矩傳感器中的任意一種。

本發(fā)明提供的齒輪傳動(dòng)雙向平夾感知自適應(yīng)機(jī)器人手指裝置，還可以具有這樣的特征，其特征在于：其中，控制模塊采用計(jì)算機(jī)、PLD、CPLD、PLC、單片機(jī)、DSP和FPGA中的一種或幾種的組合，控制模塊內(nèi)含有A/D轉(zhuǎn)換電路。

本發(fā)明還提供一種齒輪傳動(dòng)雙向平夾感知自適應(yīng)機(jī)器人手指裝置的控制方法，其特征在于，具有以下步驟：

1)、令復(fù)位標(biāo)志位為R，令第一停抓標(biāo)志位為A，令第二停抓標(biāo)志位為B，令第一接觸標(biāo)志位為C，令第二接觸標(biāo)志位為D，令第一停放標(biāo)志位為E，令第二停放標(biāo)志位為F，令初位標(biāo)志位為G，開始時(shí)，令復(fù)位標(biāo)志位R＝0；

2)、當(dāng)控制模塊的第一停抓輸入端接收到第一停抓傳感器的第一停抓信號(hào)，則令第一停抓標(biāo)志位A＝1，否則令停抓標(biāo)志位A＝0；

3)、當(dāng)控制模塊的第二停抓輸入端接收到第二停抓傳感器的第二停抓信號(hào)，則令第二停抓標(biāo)志位B＝1，否則令停抓標(biāo)志位B＝0；

4)、當(dāng)控制模塊的第一接觸輸入端接收到第一接觸傳感器的第一接觸信號(hào)，則令第一接觸標(biāo)志位C＝1，否則令第一接觸標(biāo)志位C＝0；

5)、當(dāng)控制模塊的第二接觸輸入端接收到第二接觸傳感器的第二接觸信號(hào)，則令第二接觸標(biāo)志位D＝1，否則令第二接觸標(biāo)志位D＝0；

6)、當(dāng)控制模塊的第一停放輸入端接收到第一停放傳感器的第一停放信號(hào)，則令第一停放標(biāo)志位E＝1，否則令停放標(biāo)志位E＝0；

7)、當(dāng)控制模塊的第二停放輸入端接收到第二停放傳感器的第二停放信號(hào)，則令第二停放標(biāo)志位F＝1；否則令停放標(biāo)志位F＝0；

8)、當(dāng)控制模塊的初位輸入端接收到初位傳感器的初位信號(hào)，則令初位標(biāo)志位G＝1，否則令停放標(biāo)志位G＝0，

9)、當(dāng)控制模塊的復(fù)位端接收到復(fù)位信號(hào)，則令復(fù)位標(biāo)志位R＝1，并進(jìn)行步驟11)，否則進(jìn)行步驟10)；

10)、當(dāng)控制模塊的第一接觸輸入端接收到第一接觸信號(hào)，即第一接觸標(biāo)志位C＝1，則進(jìn)行步驟12)，否則進(jìn)行步驟13)；

11)、當(dāng)控制模塊的初位輸入端接收到初位信號(hào)，即初位標(biāo)志位G＝1，則進(jìn)行步驟25)，否則進(jìn)行步驟26)；

12)、控制模塊控制第一電機(jī)停轉(zhuǎn)，當(dāng)控制模塊的第一停抓輸入端接收到第一停抓信號(hào)，即第一停抓標(biāo)志位A＝1，則進(jìn)行步驟22)，否則進(jìn)行步驟23)；

13)、當(dāng)控制模塊的第一停抓輸入端接收到第一停抓信號(hào)，即第一停抓標(biāo)志位A＝1，則進(jìn)行步驟12)，否則進(jìn)行步驟14)；

14)、當(dāng)控制模塊的第一停放輸入端接收到第一停放信號(hào)，即第一停放標(biāo)志位E＝1，則進(jìn)行步驟15)，否則進(jìn)行步驟16)；

15)、在預(yù)定的小時(shí)間段⊿t內(nèi)，控制模塊驅(qū)動(dòng)第一電機(jī)正轉(zhuǎn)，使得第一指段繞近關(guān)節(jié)軸向正向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)小角度，當(dāng)控制模塊的第二接觸輸入端接收到第二接觸信號(hào)，即第二接觸標(biāo)志位D＝1，則進(jìn)行步驟17)，否則進(jìn)行步驟18)；

16)、在預(yù)定的小時(shí)間段⊿t內(nèi)，控制模塊驅(qū)動(dòng)第一電機(jī)反轉(zhuǎn)，使得第一指段繞近關(guān)節(jié)軸向反向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)小角度，當(dāng)控制模塊的復(fù)位端接收到復(fù)位信號(hào)，即復(fù)位標(biāo)志位R＝1，則進(jìn)行步驟10)，否則進(jìn)行步驟11)；

17)、控制模塊控制第一電機(jī)停轉(zhuǎn)，當(dāng)控制模塊的第二停抓輸入端接收到第二停抓信號(hào)，即第二停抓標(biāo)志位B＝1，則進(jìn)行步驟22)，否則進(jìn)行步驟24)；

18)、當(dāng)控制模塊的第二停抓輸入端接收到第二停抓信號(hào)，即第二停抓標(biāo)志位B＝1，則進(jìn)行步驟17)；否則進(jìn)行步驟19)；

19)、當(dāng)控制模塊的第二停放輸入端接收到第二停放信號(hào)，即第二停放標(biāo)志位F＝1，則進(jìn)行步驟20)，否則進(jìn)行步驟21)；

20)、控制模塊控制第一電機(jī)停轉(zhuǎn)，進(jìn)行步驟1)；

21)、當(dāng)控制模塊的復(fù)位端接收到復(fù)位信號(hào)，即復(fù)位標(biāo)志位R＝1，則進(jìn)行步驟11)，否則進(jìn)行步驟15)；

22)、控制模塊控制第二電機(jī)停轉(zhuǎn)，進(jìn)行步驟1)；

23)、在預(yù)定的小時(shí)間段⊿t內(nèi)，控制模塊驅(qū)動(dòng)第二電機(jī)反轉(zhuǎn)，使得第二指段繞遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸向反向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)小角度，當(dāng)控制模塊的復(fù)位端接收到復(fù)位信號(hào)，即復(fù)位標(biāo)志位R＝1，則進(jìn)行步驟11)，否則進(jìn)行步驟12)；

24)、在預(yù)定的小時(shí)間段⊿t內(nèi)，控制模塊驅(qū)動(dòng)第二電機(jī)正轉(zhuǎn)，使得第二指段繞遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸向正向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)小角度，當(dāng)控制模塊的復(fù)位端接收到復(fù)位信號(hào)，即復(fù)位標(biāo)志位R＝1，則進(jìn)行步驟11)，否則進(jìn)行步驟25)；

25)、當(dāng)控制模塊的第二停抓輸入端接收到第二停抓信號(hào)，即第二停抓標(biāo)志位B＝1，則進(jìn)行步驟22)，否則進(jìn)行步驟24)；

26)、控制模塊控制第二電機(jī)停轉(zhuǎn)，當(dāng)控制模塊的第二接觸輸入端接收到第二接觸信號(hào)，即第二接觸標(biāo)志位D＝1，則進(jìn)行步驟30)；否則進(jìn)行步驟31)；

27)、當(dāng)控制模塊的第一停抓輸入端接收到第一停抓信號(hào)，即第一停抓標(biāo)志位A＝1，則進(jìn)行步驟28)，否則進(jìn)行步驟29)；

28)、在預(yù)定的小時(shí)間段⊿t內(nèi)，控制模塊驅(qū)動(dòng)第二電機(jī)正轉(zhuǎn)，使得第二指段繞遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸向正向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)小角度，當(dāng)控制模塊的復(fù)位端接收到復(fù)位信號(hào)，即復(fù)位標(biāo)志位R＝1，則進(jìn)行步驟27)，否則進(jìn)行步驟10)；

29)、在預(yù)定的小時(shí)間段⊿t內(nèi)，控制模塊驅(qū)動(dòng)第二電機(jī)反轉(zhuǎn)，使得第二指段繞遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸向反向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)小角度，當(dāng)控制模塊的復(fù)位端接收到復(fù)位信號(hào)，即復(fù)位標(biāo)志位R＝1，則進(jìn)行步驟11)，否則進(jìn)行步驟10)；

30)、在預(yù)定的小時(shí)間段⊿t內(nèi)，控制模塊驅(qū)動(dòng)第一電機(jī)反轉(zhuǎn)，使得第一指段繞近關(guān)節(jié)軸向反向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)小角度，當(dāng)控制模塊的第一停放輸入端接收到第一停放信號(hào)，即第一停放標(biāo)志位E＝1，則進(jìn)行步驟20)，否則進(jìn)行步驟33)；

31)、當(dāng)控制模塊的第二停放輸入端接收到第二停放信號(hào)，即第二停放標(biāo)志位F＝1，則進(jìn)行步驟20)，否則進(jìn)行步驟32)；

32)、在預(yù)定的小時(shí)間段⊿t內(nèi)，控制模塊驅(qū)動(dòng)第一電機(jī)正轉(zhuǎn)，使得第一指段繞近關(guān)節(jié)軸向正向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)小角度，當(dāng)控制模塊的復(fù)位端接收到復(fù)位信號(hào)，即復(fù)位標(biāo)志位R＝1，則進(jìn)行步驟34)，否則進(jìn)行步驟10)；

33)、當(dāng)控制模塊的復(fù)位端接收到復(fù)位信號(hào)，即復(fù)位標(biāo)志位R＝1，則進(jìn)行步驟34)，否則進(jìn)行步驟10)；

34)、當(dāng)控制模塊的第二接觸輸入端接收到第二接觸信號(hào)，即第二接觸標(biāo)志位D＝1，則進(jìn)行步驟30)；否則進(jìn)行步驟31)；

35)、當(dāng)控制模塊接收到關(guān)機(jī)信號(hào)時(shí)，結(jié)束，否則進(jìn)行步驟1)。

發(fā)明作用與效果

根據(jù)本發(fā)明所提供的齒輪傳動(dòng)雙向平夾感知自適應(yīng)機(jī)器人手指裝置，由于利用雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)、柔性傳動(dòng)件、多傳感器反饋信號(hào)、控制模塊和自適應(yīng)抓取的控制方法，獨(dú)創(chuàng)性地實(shí)現(xiàn)了雙向抓取功能，并通過采集物體接觸或離開手指的信息，綜合實(shí)現(xiàn)了對(duì)不同形狀和大小的物體進(jìn)行平行夾持、感知及自適應(yīng)的自動(dòng)抓取功能。

該裝置與傳統(tǒng)欠驅(qū)動(dòng)手指相比，抓取效果更優(yōu)，第一指段、第二指段對(duì)物體的抓取力是相互獨(dú)立的，便于穩(wěn)定抓取，抓取力可控，傳動(dòng)鏈短，從而減少了傳動(dòng)間隙和控制死區(qū)，抓取過程更穩(wěn)定，適應(yīng)范圍更廣。

該裝置與傳統(tǒng)的主動(dòng)控制靈巧手指相比，不僅具有獨(dú)創(chuàng)性的雙向抓取功能，還具有平行夾持和自適應(yīng)抓取的優(yōu)點(diǎn)，在對(duì)不同物體抓取時(shí)無需重新編程，使用簡(jiǎn)單方便。利用該裝置可以實(shí)現(xiàn)高靈巧自由度、高自適應(yīng)、低控制難度和高可靠性的機(jī)器人手。

所以，本發(fā)明所提供的齒輪傳動(dòng)雙向平夾感知自適應(yīng)機(jī)器人手指裝置，綜合利用了靈巧手和欠驅(qū)動(dòng)手的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，獨(dú)創(chuàng)性地實(shí)現(xiàn)了雙向抓取功能，可以更好地實(shí)現(xiàn)平行夾持及自適應(yīng)抓取的功能，能根據(jù)目標(biāo)物體形狀和位置的不同，既能平動(dòng)第二指段捏持物體，也能依次轉(zhuǎn)動(dòng)第二指段和第一指段自適應(yīng)不同形狀、大小的物體。同時(shí)，該裝置抓取范圍大，抓取過程穩(wěn)定，抓取力可控，傳動(dòng)鏈短，對(duì)不同物體抓取時(shí)無需重新編程，使用簡(jiǎn)單方便。

附圖說明

圖1是本發(fā)明設(shè)計(jì)的齒輪傳動(dòng)雙向平夾感知自適應(yīng)機(jī)器人手指裝置的立體示意圖；

圖2是圖1的正視圖；

圖3是圖1所示實(shí)施例的側(cè)視圖；

圖4是圖2的A-A剖視圖；

圖5是圖2的B-B剖視圖；

圖6是圖1從一個(gè)角度觀察的內(nèi)部立體視圖(部分零件未畫出)；

圖7是圖1的正面外觀圖(未畫出基座前板、基座表面板、第一指段前板、第一觸發(fā)傳感器)；

圖8是圖1在第二指段保持與基座垂直時(shí)，第四帶輪與基座中間板相對(duì)位置示意圖，其中a是側(cè)視圖，b是a的C-C向剖視圖；

圖9是圖1在第二指段正向自適應(yīng)抓取時(shí)，第四帶輪與基座中間板相對(duì)位置示意圖，其中a是側(cè)視圖，b是a的D-D向剖視圖；

圖10是圖1在第二指段反向自適應(yīng)抓取時(shí)，第四帶輪與基座中間板相對(duì)位置示意圖，其中a是側(cè)視圖，b是a的E-E向剖視圖；

圖11是圖1中的電路連接原理示意圖；

圖12是本發(fā)明提供的采用閉環(huán)柔性件雙向感知自適應(yīng)機(jī)器人手指裝置的控制方法的流程圖；

圖13是圖1所示實(shí)施例的爆炸視圖；

圖14至圖17是圖1所示實(shí)施例在進(jìn)行正向平行夾持過程的示意圖；

圖18至圖22是圖1所示實(shí)施例在進(jìn)行正向自適應(yīng)抓取過程的示意圖；

圖23至圖29是圖1所示實(shí)施例在進(jìn)行反向自適應(yīng)抓取過程的示意圖；以及

圖30至圖35是圖1所示實(shí)施例在進(jìn)行反向平行夾持過程的示意圖。

在圖1至圖35中：

1－基座，111－基座前板，112－基座后板，13－基座左側(cè)板，114－基座右側(cè)板，115－基座表面板，116－基座底板，117－基座中間板；

2－第一指段，221－第一指段左側(cè)板，222－第一指段中間板，223－第一指段右側(cè)板，224－第一指段前板，225－第一指段后板，226－第一指段骨板；

3－第二指段；4－近關(guān)節(jié)軸；5－遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸；6－第一齒輪；7－第二齒輪；

8－齒輪組，82－過渡軸，83－軸承，84－套筒，85－螺釘，86－銷釘；

121－控制模塊，122－電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊；

14－第一電機(jī)，141－第一減速器，142－第一錐齒輪，143－第二錐齒輪，144－第一過渡軸，145－第一帶輪，146－第二帶輪，147－第一傳動(dòng)帶；

15－第二電機(jī)，151－第二減速器，152－第三錐齒輪，153－第四錐齒輪，154－第二過渡軸，155－第三帶輪，156－第四帶輪，157－第二傳動(dòng)帶；

161-第一停抓傳感器(此實(shí)施例采用壓力傳感器)，162-第二停抓傳感器(此實(shí)施例采用壓力傳感器)，163-第一觸發(fā)傳感器(此實(shí)施例采用壓力傳感器)，164-第二觸發(fā)傳感器(此實(shí)施例采用壓力傳感器)，165-第一停放傳感器(此實(shí)施例采用壓力傳感器)，166-第二停放傳感器(此實(shí)施例采用壓力傳感器)，167-初位傳感器(此實(shí)施例采用壓力傳感器)。

17－物體。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，以下實(shí)施例結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的閉環(huán)柔性件雙向感知自適應(yīng)機(jī)器人手指裝置的結(jié)構(gòu)、原理、控制方法、技術(shù)效果作具體闡述。

實(shí)施例

本發(fā)明設(shè)計(jì)的齒輪傳動(dòng)雙向平夾感知自適應(yīng)機(jī)器人手指裝置的一個(gè)實(shí)施例，如圖1至圖12所示，包括基座1、第一指段2、第二指段3、近關(guān)節(jié)軸4、遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸5、第一電機(jī)14、第二電機(jī)15、第一停抓傳感器161、第二停抓傳感器162、第一接觸傳感器163、第二接觸傳感器164、第一停放傳感器165、第二停放傳感器166、初位傳感器167、控制模塊121、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊122以及第一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、第二傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、第一齒輪6、第二齒輪7、齒輪組8。

第一電機(jī)14與基座1固定連接，第二電機(jī)15與基座1也固定連接，近關(guān)節(jié)軸4的軸線與遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸5的軸線平行。

控制模塊121包括第一停放輸入端、第二停放輸入端、第一停抓輸入端、第二停抓輸入端、第一接觸輸入端、第二接觸輸入端、初位輸入端、電機(jī)驅(qū)動(dòng)輸出端和復(fù)位端。

近關(guān)節(jié)軸4活動(dòng)套設(shè)在基座1中，遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸5活動(dòng)套設(shè)在第一指段2中。

第一指段2套接在近關(guān)節(jié)軸4上，第二指段3套接在遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸5上。

第一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)置在基座1中，第一電機(jī)14的輸出軸與第一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的輸入端相連，第一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的輸出端套接在近關(guān)節(jié)軸4上。

第二傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)置在基座1中，第二電機(jī)15的輸出軸與第二傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的輸入端相連，第二傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的輸出端活動(dòng)套設(shè)在近關(guān)節(jié)軸4上。

第二傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的輸出端與第一齒輪6相連，第一齒輪6活動(dòng)套接在近關(guān)節(jié)軸4上，第二齒輪7套接在遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸5上，第二齒輪7與第二指段3固接。

齒輪組8安裝在第一指段2中，齒輪組8包括至少一個(gè)齒輪或相嚙合的多個(gè)齒輪，齒輪組8的輸入齒輪與第一齒輪6嚙合，齒輪組8的輸出齒輪與第二齒輪7相嚙合。

第一齒輪6的傳動(dòng)半徑與第二齒輪8的傳動(dòng)半徑相等；定義向外抓取物體17的一側(cè)為該齒輪傳動(dòng)雙向平夾感知自適應(yīng)機(jī)器人手指裝置的正向，相對(duì)的另一側(cè)即向內(nèi)抓取物體17的那一側(cè)為該裝置的反向。

本實(shí)施例中，控制模塊121的復(fù)位端連接復(fù)位信號(hào)。

控制模塊121的電機(jī)驅(qū)動(dòng)輸出端與電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊122的輸入端連接，電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊122的輸出端分別與第一電機(jī)14、第二電機(jī)15的引線連接。

第一接觸傳感器163的信號(hào)引出端與控制模塊121的第一接觸輸入端連接。第一接觸傳感器163固定安裝在第一指段2的正向抓取面上，采集所抓物體17碰觸第一指段2正向的信息。

第二接觸傳感器164的信號(hào)引出端與控制模塊121的第二接觸輸入端連接。第二接觸傳感器164固定安裝在第一指段2的反向抓取面上，采集所抓物17體碰觸第一指段2反向的信息。

第一停抓傳感器161的信號(hào)引出端與控制模塊121的第一停抓輸入端連接。的第一停抓傳感器161固定安裝在第二指段3的正向抓取面上，采集所抓物體17碰觸第二指段3正向的信息。

第二停抓傳感器162的信號(hào)引出端與控制模塊121的第二停抓輸入端連接，的第二停抓傳感器162固定安裝在第二指段3的反向抓取面上，采集所抓物體17碰觸第二指段3反向的信息。

第一停放傳感器165的信號(hào)引出端與控制模塊121的第一停放輸入端連接，第一停放傳感器165固定安裝在基座1上，采集第一指段2相對(duì)于基座1繞近關(guān)節(jié)軸4正向轉(zhuǎn)動(dòng)到某個(gè)設(shè)定角度的信息。

第二停放傳感器166的信號(hào)引出端與控制模塊121的第二停放輸入端連接，第二停放傳感器166固定安裝在基座1上，采集第一指段2相對(duì)于基座1繞近關(guān)節(jié)軸4反向轉(zhuǎn)動(dòng)到某個(gè)設(shè)定角度的信息。

初位傳感器167的信號(hào)引出端與控制模塊121的初位輸入端連接。的初位傳感器167固定安裝在基座1中間板上，采集第二指段3與基座1垂直位置的信息。

控制模塊121運(yùn)行控制程序，利用來自傳感器的各種信號(hào)，發(fā)出指令通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊122驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)彎曲或伸直手指的功能。

本實(shí)施例中，第一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括第一減速器141、第一錐齒輪142、第二錐齒輪143、過渡軸144、第一帶輪145、第二帶輪146和第一傳動(dòng)帶147。

第一電機(jī)14的輸出軸與第一減速器141的輸入軸相連，第一錐齒輪142套固在第一減速器141的輸出軸上，第二錐齒輪143套固在第一過渡軸144上，第一錐齒輪142與第二錐齒輪143嚙合。

第一過渡軸144套設(shè)在基座1中，第一帶輪145套固在第一過渡軸144上，第二帶輪146套固在近關(guān)節(jié)軸4上，第一傳動(dòng)帶147連接第一帶輪145和第二帶輪146，第一傳動(dòng)帶147、第一帶輪145和第二帶輪147形成帶輪傳動(dòng)關(guān)系，傳動(dòng)帶呈“O”字形。

本實(shí)施例中，第二傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括第二減速器151、第三錐齒輪152、第四錐齒輪153、第二過渡軸154、第三帶輪155、第四帶輪156和第二傳動(dòng)帶157。

第二電機(jī)15的輸出軸與第二減速器151的輸入軸相連，第三錐齒輪152套固在第二減速器151的輸出軸上，第四錐齒輪153套固在第二過渡軸154上，第三錐齒輪152與第四錐齒輪153嚙合。

第二過渡軸154套設(shè)在基座1中，第三帶輪155套固在第一過渡軸154上，第四帶輪156活動(dòng)套接在近關(guān)節(jié)軸4上，第二傳動(dòng)帶157連接第三帶輪155和第四帶輪156，第二傳動(dòng)帶157、第三帶輪155和第四帶輪156形成帶輪傳動(dòng)關(guān)系，傳動(dòng)帶呈“O”字形。

本實(shí)施例中，的第一接觸傳感器163、第二接觸傳感器164、第一停抓傳感器161、第二停抓傳感器162、第一停放傳感器165、第二停放傳感器166和初位傳感器167采用多個(gè)位移傳感器、壓力傳感器或力矩傳感器且呈陣列布置而得到的傳感器組合。

本實(shí)施例中，的控制模塊121采用計(jì)算機(jī)、PLD、CPLD、PLC、單片機(jī)、DSP和FPGA中一種或幾種的組合，控制模塊121內(nèi)含有A/D轉(zhuǎn)換子模塊。

本實(shí)施例中，本發(fā)明提供的一種采用如權(quán)利要求1閉環(huán)柔性件雙向感知自適應(yīng)機(jī)器人手指裝置的控制方法，如圖12所示，包括如下步驟：

1)、令復(fù)位標(biāo)志位為R，令第一停抓標(biāo)志位為A，令第二停抓標(biāo)志位為B，令第一接觸標(biāo)志位為C，令第二接觸標(biāo)志位為D，令第一停放標(biāo)志位為E，令第二停放標(biāo)志位為F，令初位標(biāo)志位為G，開始時(shí)，令復(fù)位標(biāo)志位R＝0；

2)、當(dāng)控制模塊的第一停抓輸入端接收到第一停抓傳感器的第一停抓信號(hào)，則令第一停抓標(biāo)志位A＝1，否則令停抓標(biāo)志位A＝0；

3)、當(dāng)控制模塊的第二停抓輸入端接收到第二停抓傳感器的第二停抓信號(hào)，則令第二停抓標(biāo)志位B＝1，否則令停抓標(biāo)志位B＝0；

4)、當(dāng)控制模塊的第一接觸輸入端接收到第一接觸傳感器的第一接觸信號(hào)，則令第一接觸標(biāo)志位C＝1，否則令第一接觸標(biāo)志位C＝0；

5)、當(dāng)控制模塊的第二接觸輸入端接收到第二接觸傳感器的第二接觸信號(hào)，則令第二接觸標(biāo)志位D＝1，否則令第二接觸標(biāo)志位D＝0；

6)、當(dāng)控制模塊的第一停放輸入端接收到第一停放傳感器的第一停放信號(hào)，則令第一停放標(biāo)志位E＝1，否則令停放標(biāo)志位E＝0；

7)、當(dāng)控制模塊的第二停放輸入端接收到第二停放傳感器的第二停放信號(hào)，則令第二停放標(biāo)志位F＝1；否則令停放標(biāo)志位F＝0；

8)、當(dāng)控制模塊的初位輸入端接收到初位傳感器的初位信號(hào)，則令初位標(biāo)志位G＝1，否則令停放標(biāo)志位G＝0；

9)、當(dāng)控制模塊的復(fù)位端接收到復(fù)位信號(hào)，則令復(fù)位標(biāo)志位R＝1，并進(jìn)行步驟11)，否則進(jìn)行步驟10)；

10)、當(dāng)控制模塊的第一接觸輸入端接收到第一接觸信號(hào)，即第一接觸標(biāo)志位C＝1，則進(jìn)行步驟12)，否則進(jìn)行步驟13)；

11)、當(dāng)控制模塊的初位輸入端接收到初位信號(hào)，即初位標(biāo)志位G＝1，則進(jìn)行步驟25)，否則進(jìn)行步驟26)；

12)、控制模塊控制第一電機(jī)停轉(zhuǎn)，當(dāng)控制模塊的第一停抓輸入端接收到第一停抓信號(hào)，即第一停抓標(biāo)志位A＝1，則進(jìn)行步驟22)，否則進(jìn)行步驟23)；

13)、當(dāng)控制模塊的第一停抓輸入端接收到第一停抓信號(hào)，即第一停抓標(biāo)志位A＝1，則進(jìn)行步驟12)，否則進(jìn)行步驟14)；

14)、當(dāng)控制模塊的第一停放輸入端接收到第一停放信號(hào)，即第一停放標(biāo)志位E＝1，則進(jìn)行步驟15)，否則進(jìn)行步驟16)；

15)、在預(yù)定的小時(shí)間段⊿t內(nèi)，控制模塊驅(qū)動(dòng)第一電機(jī)正轉(zhuǎn)，使得第一指段繞近關(guān)節(jié)軸向正向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)小角度，當(dāng)控制模塊的第二接觸輸入端接收到第二接觸信號(hào)，即第二接觸標(biāo)志位D＝1，則進(jìn)行步驟17)，否則進(jìn)行步驟18)；

16)、在預(yù)定的小時(shí)間段⊿t內(nèi)，控制模塊驅(qū)動(dòng)第一電機(jī)反轉(zhuǎn)，使得第一指段繞近關(guān)節(jié)軸向反向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)小角度，當(dāng)控制模塊的復(fù)位端接收到復(fù)位信號(hào)，即復(fù)位標(biāo)志位R＝1，則進(jìn)行步驟10)，否則進(jìn)行步驟11)；

17)、控制模塊控制第一電機(jī)停轉(zhuǎn)，當(dāng)控制模塊的第二停抓輸入端接收到第二停抓信號(hào)，即第二停抓標(biāo)志位B＝1，則進(jìn)行步驟22)，否則進(jìn)行步驟24)；

18)、當(dāng)控制模塊的第二停抓輸入端接收到第二停抓信號(hào)，即第二停抓標(biāo)志位B＝1，則進(jìn)行步驟17)；否則進(jìn)行步驟19)；

19)、當(dāng)控制模塊的第二停放輸入端接收到第二停放信號(hào)，即第二停放標(biāo)志位F＝1，則進(jìn)行步驟20)，否則進(jìn)行步驟21)；

20)、控制模塊控制第一電機(jī)停轉(zhuǎn)，進(jìn)行步驟1)；

21)、當(dāng)控制模塊的復(fù)位端接收到復(fù)位信號(hào)，即復(fù)位標(biāo)志位R＝1，則進(jìn)行步驟11)，否則進(jìn)行步驟15)；

22)、控制模塊控制第二電機(jī)停轉(zhuǎn)，進(jìn)行步驟1)；

23)、在預(yù)定的小時(shí)間段⊿t內(nèi)，控制模塊驅(qū)動(dòng)第二電機(jī)反轉(zhuǎn)，使得第二指段繞遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸向反向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)小角度，當(dāng)控制模塊的復(fù)位端接收到復(fù)位信號(hào)，即復(fù)位標(biāo)志位R＝1，則進(jìn)行步驟11)，否則進(jìn)行步驟12)；

24)、在預(yù)定的小時(shí)間段⊿t內(nèi)，控制模塊驅(qū)動(dòng)第二電機(jī)正轉(zhuǎn)，使得第二指段繞遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸向正向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)小角度，當(dāng)控制模塊的復(fù)位端接收到復(fù)位信號(hào)，即復(fù)位標(biāo)志位R＝1，則進(jìn)行步驟11)，否則進(jìn)行步驟25)；

25)、當(dāng)控制模塊的第二停抓輸入端接收到第二停抓信號(hào)，即第二停抓標(biāo)志位B＝1，則進(jìn)行步驟22)，否則進(jìn)行步驟24)；

26)、控制模塊控制第二電機(jī)停轉(zhuǎn)，當(dāng)控制模塊的第二接觸輸入端接收到第二接觸信號(hào)，即第二接觸標(biāo)志位D＝1，則進(jìn)行步驟30)；否則進(jìn)行步驟31)；

27)、當(dāng)控制模塊的第一停抓輸入端接收到第一停抓信號(hào)，即第一停抓標(biāo)志位A＝1，則進(jìn)行步驟28)，否則進(jìn)行步驟29)；

28)、在預(yù)定的小時(shí)間段⊿t內(nèi)，控制模塊驅(qū)動(dòng)第二電機(jī)正轉(zhuǎn)，使得第二指段繞遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸向正向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)小角度，當(dāng)控制模塊的復(fù)位端接收到復(fù)位信號(hào)，即復(fù)位標(biāo)志位R＝1，則進(jìn)行步驟27)，否則進(jìn)行步驟10)；

29)、在預(yù)定的小時(shí)間段⊿t內(nèi)，控制模塊驅(qū)動(dòng)第二電機(jī)反轉(zhuǎn)，使得第二指段繞遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸向反向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)小角度，當(dāng)控制模塊的復(fù)位端接收到復(fù)位信號(hào)，即復(fù)位標(biāo)志位R＝1，則進(jìn)行步驟11)，否則進(jìn)行步驟10)；

30)、在預(yù)定的小時(shí)間段⊿t內(nèi)，控制模塊驅(qū)動(dòng)第一電機(jī)反轉(zhuǎn)，使得第一指段繞近關(guān)節(jié)軸向反向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)小角度，當(dāng)控制模塊的第一停放輸入端接收到第一停放信號(hào)，即第一停放標(biāo)志位E＝1，則進(jìn)行步驟20)，否則進(jìn)行步驟33)；

31)、當(dāng)控制模塊的第二停放輸入端接收到第二停放信號(hào)，即第二停放標(biāo)志位F＝1，則進(jìn)行步驟20)，否則進(jìn)行步驟32)；

32)、在預(yù)定的小時(shí)間段⊿t內(nèi)，控制模塊驅(qū)動(dòng)第一電機(jī)正轉(zhuǎn)，使得第一指段繞近關(guān)節(jié)軸向正向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)小角度，當(dāng)控制模塊的復(fù)位端接收到復(fù)位信號(hào)，即復(fù)位標(biāo)志位R＝1，則進(jìn)行步驟34)，否則進(jìn)行步驟10)；

33)、當(dāng)控制模塊的復(fù)位端接收到復(fù)位信號(hào)，即復(fù)位標(biāo)志位R＝1，則進(jìn)行步驟34)，否則進(jìn)行步驟10)；

34)、當(dāng)控制模塊的第二接觸輸入端接收到第二接觸信號(hào)，即第二接觸標(biāo)志位D＝1，則進(jìn)行步驟30)；否則進(jìn)行步驟31)；

35)、當(dāng)控制模塊接收到關(guān)機(jī)信號(hào)時(shí)，結(jié)束，否則進(jìn)行步驟1)。

下面結(jié)合附圖圖11、圖12及圖14至圖35來具體說明本實(shí)施例的齒輪傳動(dòng)雙向平夾感知自適應(yīng)機(jī)器人手指裝置夾取不同物體時(shí)的不同模式：

1)正向平行夾持抓取模式；

2)正向先平行夾持，再自適應(yīng)抓取模式；

3)反向平行夾持抓取模式；

4)反向先平行夾持，再自適應(yīng)抓取模式；

的詳細(xì)過程，敘述如下：

圖14至圖17是圖1所示實(shí)施例在進(jìn)行正向平行夾持過程的示意圖。

本實(shí)施例的初始位置為手指向內(nèi)收緊的狀態(tài)，如圖14所示，此時(shí)第二指段3相對(duì)于基座1呈伸直狀態(tài)，第一指段2相對(duì)于基座1呈水平狀態(tài)。

當(dāng)使用本實(shí)施例正向平行夾持物體17時(shí)(即正向平行夾持抓取模式)，如圖14至圖17所示，通過控制模塊121和電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊122使第一電機(jī)14正向轉(zhuǎn)動(dòng)，通過第一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，帶動(dòng)第一指段2繞著近關(guān)節(jié)軸4的軸線正向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，此時(shí)第二指段3保持與初始狀態(tài)相平行的姿態(tài)靠近物體17，當(dāng)?shù)诙付?接觸到物體17，第二指段3表面的第一停抓傳感器161將接受到信號(hào)，通過控制模塊121和電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊122使第一電機(jī)14停轉(zhuǎn)，完成正向平行夾持過程。

圖18至圖22是圖1所示實(shí)施例在進(jìn)行正向自適應(yīng)抓取過程的示意圖。

當(dāng)使用本實(shí)施例正向先平行夾持，再自適應(yīng)抓取物體17時(shí)(即正向先平行夾持，再自適應(yīng)抓取模式)，如圖18至圖22所示，通過控制模塊121和電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊122使第一電機(jī)14正向轉(zhuǎn)動(dòng)，通過第一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，帶動(dòng)第一指段2繞著近關(guān)節(jié)軸4的軸線正向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，此時(shí)第二指段3保持與初始狀態(tài)相平行的姿態(tài)靠近物體17，當(dāng)?shù)谝恢付?接觸到物體17，第一指段2表面的第一接觸傳感器163將接受到信號(hào)，通過控制模塊121和電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊122使第一電機(jī)14停轉(zhuǎn)，并使第二電機(jī)15正向轉(zhuǎn)動(dòng)，通過第二傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，帶動(dòng)第二指段3繞著遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸5的軸線正向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度。此時(shí)，即第一指段2停住，第二電機(jī)15驅(qū)動(dòng)第二指段3向物體17靠近，當(dāng)?shù)诙付?接觸到物體17時(shí)，第二指段3表面的第一停抓傳感器161將接受到信號(hào)，通過控制模塊121和電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊122使第二電機(jī)15停轉(zhuǎn)，即第二指段3停住，完成正向先平行夾持，再自適應(yīng)抓取過程。

圖23至圖29是圖1所示實(shí)施例在進(jìn)行反向自適應(yīng)抓取過程的示意圖。

當(dāng)使用本實(shí)施例反向先平行夾持，再自適應(yīng)抓取物體17時(shí)(即反向平行夾持抓取模式)，如圖23至圖29所示，通過控制模塊121和電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊122使第一電機(jī)14正向轉(zhuǎn)動(dòng)，通過第一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，帶動(dòng)第一指段2繞著近關(guān)節(jié)軸4的軸線正向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，此時(shí)第二指段3保持與初始狀態(tài)相平行的姿態(tài)靠近物體17，當(dāng)?shù)谝恢付?到達(dá)正向極限位置時(shí)，第一停放傳感器165將接受到信號(hào)，通過控制模塊121和電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊122使第第一電機(jī)14反向轉(zhuǎn)動(dòng)，通過第一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，帶動(dòng)第一指段2繞著近關(guān)節(jié)軸4的軸線反向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，此時(shí)第二指段3保持與初始狀態(tài)相平行的姿態(tài)靠近物體17，當(dāng)?shù)谝恢付?接觸到物體17，第一指段2表面的第二接觸傳感器164將接受到信號(hào)，通過控制模塊121和電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊122使第一電機(jī)14停轉(zhuǎn)，并使第二電機(jī)15反向轉(zhuǎn)動(dòng)，通過第二傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，帶動(dòng)第二指段3繞著遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸5的軸線反向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度。此時(shí)，即第一指段2停住，第二電機(jī)15驅(qū)動(dòng)第二指段3向物體17靠近，當(dāng)?shù)诙付?接觸到物體17時(shí)，第二指段3表面的第二停抓傳感器162將接受到信號(hào)，通過控制模塊121和電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊122使第二電機(jī)15停轉(zhuǎn)，即第二指段3停住，完成反向先平行夾持，再自適應(yīng)抓取過程。

圖30至圖35是圖1所示實(shí)施例在進(jìn)行反向平行夾持過程的示意圖。

當(dāng)使用本實(shí)施例反向平行夾持物體17時(shí)(即反向先平行夾持，再自適應(yīng)抓取模式)，如圖30至圖35所示，通過控制模塊121和電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊122使第一電機(jī)14正向轉(zhuǎn)動(dòng)，通過第一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，帶動(dòng)第一指段2繞著近關(guān)節(jié)軸4的軸線正向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，此時(shí)第二指段3保持與初始狀態(tài)相平行的姿態(tài)靠近物體17，當(dāng)?shù)谝恢付?到達(dá)正向極限位置時(shí)，第一停放傳感器165將接受到信號(hào)，通過控制模塊121和電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊122使第第一電機(jī)14反向轉(zhuǎn)動(dòng)，通過第一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，帶動(dòng)第一指段2繞著近關(guān)節(jié)軸4的軸線反向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，此時(shí)第二指段3保持與初始狀態(tài)相平行的姿態(tài)靠近物體17，當(dāng)?shù)诙付?接觸到物體17，第二指段3表面的第二停抓傳感器162將接受到信號(hào)，通過控制模塊121和電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊122使第一電機(jī)14停轉(zhuǎn)，完成反向平行夾持過程。

當(dāng)使用本實(shí)施例放開物體17時(shí)，本實(shí)施例可自動(dòng)檢測(cè)當(dāng)前位置狀態(tài)，然后通過控制模塊121和電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊122驅(qū)動(dòng)第一電機(jī)14和第二電機(jī)15轉(zhuǎn)動(dòng)，使得手指逐漸遠(yuǎn)離物體17從而實(shí)現(xiàn)手指恢復(fù)初始位置，具體過程與抓取過程類似。

此外，在某些情況下，根據(jù)需要可以采用復(fù)位信號(hào)進(jìn)行手指裝置的復(fù)位，手指將轉(zhuǎn)動(dòng)到初始位置。

實(shí)施例的作用和有益效果

根據(jù)本實(shí)施例所提供的齒輪傳動(dòng)雙向平夾感知自適應(yīng)機(jī)器人手指裝置，由于利用雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)、柔性傳動(dòng)件、多傳感器反饋信號(hào)、控制模塊和自適應(yīng)抓取的控制方法，獨(dú)創(chuàng)性地實(shí)現(xiàn)了雙向抓取功能，并通過采集物體接觸或離開手指的信息，綜合實(shí)現(xiàn)了對(duì)不同形狀和大小的物體進(jìn)行平行夾持、感知及自適應(yīng)的自動(dòng)抓取功能。

該裝置與傳統(tǒng)欠驅(qū)動(dòng)手指相比，抓取效果更優(yōu)，第一指段、第二指段對(duì)物體的抓取力是相互獨(dú)立的，便于穩(wěn)定抓取，抓取力可控，傳動(dòng)鏈短，從而減少了傳動(dòng)間隙和控制死區(qū)，抓取過程更穩(wěn)定，適應(yīng)范圍更廣。

該裝置與傳統(tǒng)的主動(dòng)控制靈巧手指相比，不僅具有獨(dú)創(chuàng)性的雙向抓取功能，還具有平行夾持和自適應(yīng)抓取的優(yōu)點(diǎn)，在對(duì)不同物體抓取時(shí)無需重新編程，使用簡(jiǎn)單方便。利用該裝置可以實(shí)現(xiàn)高靈巧自由度、高自適應(yīng)、低控制難度和高可靠性的機(jī)器人手。

所以，本實(shí)施例所提供的齒輪傳動(dòng)雙向平夾感知自適應(yīng)機(jī)器人手指裝置，綜合利用了靈巧手和欠驅(qū)動(dòng)手的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，獨(dú)創(chuàng)性地實(shí)現(xiàn)了雙向抓取功能，可以更好地實(shí)現(xiàn)平行夾持及自適應(yīng)抓取的功能，能根據(jù)目標(biāo)物體形狀和位置的不同，既能平動(dòng)第二指段捏持物體，也能依次轉(zhuǎn)動(dòng)第二指段和第一指段自適應(yīng)不同形狀、大小的物體。同時(shí)，該裝置抓取范圍大，抓取過程穩(wěn)定，抓取力可控，傳動(dòng)鏈短，對(duì)不同物體抓取時(shí)無需重新編程，使用簡(jiǎn)單方便。