面向非規(guī)則物體的氣動夾取末端執(zhí)行器的制造方法
【專利摘要】一種面向非規(guī)則物體的氣動夾取末端執(zhí)行器，涉及機器人領域。其由機械系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、感知系統(tǒng)、供電系統(tǒng)組成。其機械系統(tǒng)主要由手指夾取機構組成，手指夾取機構中使用氣動手指依據(jù)非規(guī)則物體的形狀接觸時自動改變氣動手指形狀，使能夠夾取不同形狀的非規(guī)則物體；通過觀測數(shù)字壓力表的讀數(shù)的顯示判斷非規(guī)則物體是否夾緊，當夾取后讀數(shù)顯示穩(wěn)定的某個數(shù)字時則非規(guī)則物體夾緊，否則沒有夾緊。本實用新型設計合理，結構簡單，新穎獨特，能夠?qū)崿F(xiàn)對非規(guī)則物體的夾取。
【專利說明】面向非規(guī)則物體的氣動夾取末端執(zhí)行器
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及機器人的夾取領域，特別是針對非規(guī)則物體的夾取末端執(zhí)行器。
【背景技術】
[0002]機器人作業(yè)時，是通過末端執(zhí)行器對目標物體實施抓取任務的，與目標物體直接接觸的是末端執(zhí)行器的手指夾取機構，但由于目標物體的不規(guī)則性、柔性等特征，使得難以順利對目標物體穩(wěn)定夾取和容易損傷目標物體；目前機器人的末端執(zhí)行主要是針對規(guī)則性物體或是某一類非規(guī)則性物體的，如球果采摘機器人的柔性末端執(zhí)行器(中國，CN101803511B)、新型收獲機器人末端執(zhí)行器及柔性控制方法(中國，CN102550217A)等不能夠?qū)崿F(xiàn)手指對不同類型和形狀的非規(guī)則物體的穩(wěn)定抓取和夾取過程中對非規(guī)則物體的損傷，因此通用性不強。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為克服現(xiàn)有的機器人末端執(zhí)行器的通用性不強、夾取過程中對目標物體的損傷，本發(fā)明提供了一種面向非規(guī)則物體的氣動夾取末端執(zhí)行器，通過改進末端執(zhí)行器的手指部分，配置距離傳感器、感知目標物體姿態(tài)的攝像頭，感知壓力的數(shù)字壓力表，實現(xiàn)末端執(zhí)行器對不規(guī)則物體的夾取。
[0004]本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是:末端執(zhí)行器由機械系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、感知系統(tǒng)、供電系統(tǒng)組成。機械系統(tǒng):末端執(zhí)行器的手指夾取機構采用依據(jù)非規(guī)則物體的形狀自動改變手指形狀的氣動柔性手指，該機構通過一個電機拖動；控制系統(tǒng)由計算機、單片機、運動控制器；感知系統(tǒng)由距離傳感器、攝像頭、數(shù)字壓力表組成，距離傳感器感知非規(guī)則物體的空間位置，攝像頭感知非規(guī)則物體的空間姿態(tài)，數(shù)字壓力表感知氣動手指內(nèi)的壓力大小來判斷是否手指充氣，在非規(guī)則物體夾取過程中通過感知數(shù)字壓力表讀數(shù)是否穩(wěn)定來判斷非規(guī)則物體夾取是否穩(wěn)定，供電系統(tǒng)由鋰電池通過變壓穩(wěn)壓轉(zhuǎn)換對末端執(zhí)行器的各個電氣元件進行供電。
[0005]本發(fā)明的有益效果是:手指夾取機構依據(jù)非規(guī)則物體的外形自適應改變手指的形狀夾緊物體和氣動手指減少了對物體的損傷，通過數(shù)字壓力表的示數(shù)監(jiān)測物體是否夾緊及目標物體在手指面是否有滑動跡象，本發(fā)明只需一個電機拖動完成，結構簡單緊湊，夾取穩(wěn)定性高，有很好的通用性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0006]圖1是本發(fā)明面向非規(guī)則物體的氣動夾取末端執(zhí)行的結構示意圖，圖2為手指夾持機構，圖3為左手指示意圖，圖4為充氣裝置，圖5為電控系統(tǒng)。
[0007]圖1中:1.底座，2.立柱，3.立柱滑塊，4.星型把手，5.連桿，6.萬向頭，7.手指抓取機構，8.導氣管，9.手動充氣筒，10.電線，11.電控箱，12.計算機。
[0008]圖2中:7-1.電機，7-2.攝像頭，7-3.連接板，7-4.側連接板，7-5.導軌，7-6.導軌滑塊，7-7.齒條，7-8.數(shù)字壓力表，7-9.手指連接板，7-10.距離傳感器，7-11.夾板，7-12.手指擋板，7-13.螺釘，7-14.手指固定板，7-15.氣動手指，7-16.齒輪，7-17.導軌，7-18.距離傳感器，7-19.手指擋板，7-20.手指固定板，7-21氣動手指，7-22.夾板，7-23.螺釘，7-24.手指連接板，7-25.數(shù)字壓力表，7-26.導軌滑塊，7-27.齒條，7-28.側連接板。
[0009]圖3中:7-5.導軌，7-6.導軌滑塊，7_7.齒條，7_9.手指連接板，7_10.距離傳感器，7-11.夾板，7-12.手指擋板，7-13.螺釘，7-14.手指固定板，7-15.氣動手指。
[0010]圖4中:7-8.數(shù)字壓力表，7-15.氣動手指，8.導氣管，9.手動充氣筒。
[0011]圖5中:11-1.箱體，11-2.鋰電池，11-3.單片機，11-4.驅(qū)動器，11-5.控制器，11-6.調(diào)壓穩(wěn)壓模塊。
【具體實施方式】
[0012]面向非規(guī)則物體的氣動夾取末端執(zhí)行器(圖1)由機械系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、感知系統(tǒng)和供電系統(tǒng)組成，其中機械系統(tǒng)由手指夾持機構(圖2)組成；控制系統(tǒng)由計算機(12)、單片機(11-3)、控制器(11-5)、驅(qū)動器(11-4)和微型步進電機組成；供電系統(tǒng)由鋰電池(11-2)、調(diào)壓穩(wěn)壓模塊(11-6)組成；感知系統(tǒng)由攝像頭(7-2)、數(shù)字壓力表(7-8)、距離傳感器(7-10)組成。
[0013]手指夾持機構(7)如圖2所示，包括電機(7-1)、攝像頭(7-2)、連接板(7_3)、側連接板(7-4和7-28)、導軌(7-5和7-17)、導軌滑塊(7-6和7-26)、齒輪(7-16)、齒條(7-7和7-27)、手指連接板(7-9和7-24)、夾板(7-11和7_22)、手指擋板(7_12和7_19)、距離傳感器(7-10和7-18)、數(shù)字壓力表(7-8和7-25)、氣動手指(7-15和7-21)組成。左手指連接板(7-9)通過螺釘與齒條(7-7)連接，手指擋板(7-12)通過夾板與手指連接板(7-9)螺釘連接，氣動手指(7-15)通過兩個手指固定板(7-14)與手指擋板(7-12)螺釘連接，左手指的導軌滑塊(7-6)與齒條(7-7)焊接連接，距離傳感器(7-10)貼于手指擋板(7-12)的內(nèi)側，左氣動手指(7-15) —端與數(shù)字壓力表(7-8)連接測定壓力的大小。右手指連接板(7-24)通過螺釘與齒條(7-27 )連接，手指擋板(7-19 )通過夾板與手指連接板(7-24 )螺釘連接，氣動手指(7-21)通過兩個手指固定板(7-20)與手指擋板(7-19)螺釘連接，右手指的導軌滑塊(7-26)與齒條(7-27)焊接連接；導軌(7-5和7_17)和側連接板(7_4和7_28)通過螺釘連接，距離傳感器(7-18)貼于手指擋板(7-19)內(nèi)側。右氣動手指(7-21) —端與數(shù)字壓力表(7-25)連接測定壓力的大小。
[0014]末端執(zhí)行器作業(yè)時，鋰電池(11-2)輸出電壓通過調(diào)壓穩(wěn)壓模塊轉(zhuǎn)化為控制器(11-5)、驅(qū)動器(11-4)、步進電機(7-1)所需要的電壓。計算機(12)與單片機(11_3)相連，通過單片機(11-3)控制控制器(11-4)調(diào)節(jié)系統(tǒng)中步進電機(7-1)的速度，采集處理攝像頭、距離傳感器的檢測信息。步進電機(7-1)的輸出軸安裝有齒輪(7-16)，齒條(7-7和7-27)通過與齒輪(7-16)的嚙合傳動帶動與齒條(7-7和7_27)連接的導軌滑塊(7_6和7-26)和手指連接板(7-9和7-24)水平直線移動，進而控制氣動手指(7_15)和氣動手指(7-21)之間的張開合攏；當非規(guī)則物體與氣動手指(7-15和7-21)接觸時，手指的形狀依據(jù)非規(guī)則物體接觸面形狀自適應變形；通過觀測數(shù)字壓力表的讀數(shù)的顯示來判斷非規(guī)則物體是否夾緊，當夾取后讀數(shù)顯示穩(wěn)定的某個數(shù)字時則非規(guī)則物體夾緊，否則沒有夾緊。通過數(shù)字壓力表的顯示可以判斷非規(guī)則物體夾緊時的大小和此時氣動手指內(nèi)氣體的壓力。通過充 氣裝置(9)可以調(diào)節(jié)氣動手指(7-15和7-21)內(nèi)的壓力。
【權利要求】
1.一種面向非規(guī)則物體的氣動夾取末端執(zhí)行器，其特征在于:手指夾持機構(7)由電機(7-1)、攝像頭(7-2)、連接板(7-3)、側連接板(7-4和7_28)、導軌(7_5和7_17)、導軌滑塊(7-6和7-26)、齒輪(7-16)、齒條(7-7和7-27)、手指連接板(7-9和7-24)、夾板(7-11和7-22)、手指擋板(7-12和7-19)、距離傳感器(7-10和7-18)、數(shù)字壓力表(7-8和7-25)、氣動手指(7-15和7-21)組成。
2.根據(jù)權利要求1所述的氣動夾取末端執(zhí)行器，其特征在于:左手指連接板(7-9)通過螺釘與齒條(7-7 )連接，齒條(7-7 )與左手指的導軌滑塊(7-6 )焊接連接，導軌滑塊(7-6 )在導軌(7-5)滑動，手指擋板(7-12)通過夾板與手指連接板(7-9)螺釘連接，氣動手指(7-15)通過兩個手指固定板(7-14)與手指擋板(7-12)螺釘連接，距離傳感器(7-10)貼于手指擋板(7-12)的內(nèi)側；右手指連接板(7-24)通過螺釘與齒條(7-27)連接，齒條(7-27)與右手指的導軌滑塊(7-26)焊接連接，導軌滑塊(7-26)在導軌(7-17)滑動，手指擋板(7-19)通過夾板與手指連接板(7-24)螺釘連接，氣動手指(7-21)通過兩個手指固定板(7-20)與手指擋板(7-19)螺釘連接，右手指的導軌滑塊(7-26)與齒條(7-27)焊接連接；導軌(7_5和7-17)和側連接板(7-4和7-28)通過螺釘連接，距離傳感器(7-18)貼于手指擋板(7-19)內(nèi)側。
3.根據(jù)權利要求2所述的氣動夾取末端執(zhí)行器，其特征在于:手指夾取機構(7)使用氣動手指(7-15和7-21)能夠依據(jù)非規(guī)則物體的外形自適應改變手指的形狀夾緊物體和氣動手指減少了對物體的損傷。
4.根據(jù)權利要求2所述的氣動夾取末端執(zhí)行器，其特征在于:氣動手指(7-15和7-21)的一側與數(shù)字壓力表(7-8和7-25)相連接，通過觀測數(shù)字壓力表(7-8和7_25)的讀數(shù)的顯示來判斷非規(guī)則物體是否夾緊，當夾持后讀數(shù)顯示為某個穩(wěn)定數(shù)字時則非規(guī)則物體夾緊，否則沒有夾緊。
5.根據(jù)權利要求2所述的氣動夾取末端執(zhí)行器，其特征在于:通過數(shù)字壓力表的顯示可以判斷出非規(guī)則物體夾緊時的大小和此時氣動手指內(nèi)氣體的壓力，通過充氣裝置(9)可以調(diào)節(jié)氣動手指(7-15和7-21)內(nèi)的壓力。
【文檔編號】B25J13/08GK203680318SQ201420035750
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年1月20日 優(yōu)先權日:2014年1月20日
【發(fā)明者】王裕清, 王紅旗, 李智國, 秦玉鑫, 杜翠杰 申請人:河南理工大學