一種具備大展收比特性與力感知能力的柔性機械手

本發明涉及機器人，尤其涉及一種具備大展收比特性與力感知能力的柔性機械手。

背景技術：

1、在自動化和機器人技術迅速發展的今天，機械手的應用已遍及航天、水下作業、醫療手術等多個高精尖領域。這些應用環境往往具有空間狹窄、形狀復雜或需要高度靈活與精確操作的特點。然而，傳統的剛性機械手在這些特殊環境下面臨著多個挑戰：

2、1.剛性與適應性不足：剛性機械手由硬質材料制成，雖然穩定性和精確性較高，但在需要適應不規則形狀或柔軟物體的環境中，其硬質特性可能導致無法有效抓取或甚至損傷目標物體。

3、2.體積與展收限制：在航天器內部或醫療微創手術中，操作空間極為有限。傳統機械手往往體積較大，不易在狹小空間中靈活操作。此外，它們缺乏有效的展收機制，使得其應用范圍受到限制。

4、3.力感知能力有限：精確的力感知對于避免對目標物體的損害至關重要，尤其是在處理易碎或軟質物體時。然而，多數剛性機械手的力感知系統響應不夠靈敏或者難以精確控制施加于物體上的壓力。

5、鑒于以上問題，發展一種新型的柔性機械手顯得尤為重要。柔性機械手利用可彎曲、可伸縮的材料，能夠更好地適應不規則形狀和大小的物體。這種機械手不僅可以在狹窄或不規則的環境中操作，還能減少對目標物體的潛在損傷。

6、本發明旨在提供一種具有大展收比特性和力感知能力的柔性機械手，以解決現有技術中存在的問題，特別是改善力感知精度和存放靈活性，使其能夠在更加復雜和嚴苛的環境中發揮出色的性能。

技術實現思路

1、本發明的目的是提供一種具備大展收比特性與力感知能力的柔性機械手，解決現有剛性機械手在特殊環境下操作靈活性差和感知精度不高的問題。

2、為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：

3、本發明一種具備大展收比特性與力感知能力的柔性機械手，包括驅動箱體，所述驅動箱體上安裝有雙絲杠驅動傳動模組，所述雙絲杠驅動傳動模組上傳動連接有多個大展收比折展機構，所述大展收比折展機構上通過手指底座固定有夾爪本體，多個所述大展收比折展機構呈圓周均布在所述驅動箱體周圍。

4、優選的，所述驅動箱體包括驅動箱上蓋和驅動箱連接底座；

5、所述雙絲杠驅動傳動模組包括驅動電機模組、傳動齒輪模組、絲杠傳動模組和絲杠支撐模塊；

6、所述驅動電機模組固定在所述驅動箱連接底座的中心，所述絲杠支撐模塊螺栓連接在所述驅動箱上蓋上，所述絲杠傳動模組轉動連接在所述驅動箱上蓋和所述絲杠支撐模塊之間，所述傳動齒輪模組安裝在所述驅動箱上蓋的底面，所述絲杠傳動模組的底端通過傳動齒輪模組和所述驅動電機模組的輸出端傳動連接在一起。

7、優選的，所述大展收比折展機構包括折展機構基座和多連桿機構，所述多連桿機構的一端和所述絲杠傳動模組傳動連接在一起，另一端和所述折展機構基座連接在一起；所述手指底座固定在所述折展機構基座的頂部。

8、優選的，所述夾爪本體包括柔性本體和連接管，所述柔性本體通過所述連接管安裝在所述手指底座上；

9、所述驅動電機模組工作時通過傳動齒輪模組帶動絲杠傳動模組轉動，絲杠傳動模組轉動時帶動所述多連桿機構完成收展運動，所述折展機構基座帶動手指底座隨所述多連桿機構同步收展，所述手指底座通過連接管帶動所述柔性本體隨所述折展機構基座同步運動。

10、優選的，所述驅動電機模組包括電機驅動器和電機固定支座；所述電機驅動器通過所述電機固定支座固定在所述驅動箱連接底座的中心，所述電機驅動器的輸出端傳動連接有所述傳動齒輪模組；

11、所述絲杠傳動模組包括滾珠絲杠、絲杠螺母、花鍵軸、滾珠花鍵軸承、絲杠螺母連接板、固定副連接底座和移動副連接底座；

12、所述絲杠支撐模塊包括絲杠軸支撐架、深溝球軸承、軸承端蓋和止動環；

13、所述絲杠軸支撐架通過螺栓連接在所述驅動箱上蓋上；所述深溝球軸承相對應的設置有兩個，其中一個通過軸承端蓋安裝在所述驅動箱上蓋上，另一個安裝在所述絲杠軸支撐架的頂部；所述止動環設置有兩個，其中一個安裝在所述驅動箱上蓋的中心，且該所述止動環的中心通過滾珠花鍵軸承連接有花鍵軸，所述花鍵軸的另一端通過另一個滾珠花鍵軸承連接有另一個止動環，所述花鍵軸豎直放置；所述軸承端蓋以所述止動環的圓心為中心呈圓周均布；

14、所述滾珠絲杠轉動連接在相對應的兩個所述深溝球軸承之間，所述滾珠絲杠的底端穿過所述深溝球軸承后和所述傳動齒輪模組傳動連接在一起；

15、所述絲杠螺母轉動連接在所述滾珠絲杠上，所述移動副連接底座通過所述絲杠螺母連接板連接在所述絲杠螺母上；

16、所述移動副連接底座的內部設置有滾珠花鍵軸承，所述滾珠花鍵軸承和所述花鍵軸相配合完成對所述移動副連接底座的周向限位；

17、所述滾珠絲杠轉動時，所述絲杠螺母沿所述滾珠絲杠上下運動，并通過所述絲杠螺母連接板帶動所述移動副連接底座同步完成上下運動；

18、所述固定副連接底座通過所述止動環固定在所述花鍵軸的頂端，所述固定副連接底座的內部設置有用于周向限位的滾珠花鍵軸承，所述滾珠花鍵軸承和所述花鍵軸相匹配。

19、優選的，所述多連桿機構包括連桿、支撐軸套和連接銷軸，多個所述連桿構成可伸縮的x形框架，每相鄰兩個所述連桿之間通過所述連接銷軸轉動連接在一起，所述連接銷軸的外側套裝有所述支撐軸套；

20、多個所述連桿構成的可伸縮的x形框架的主動端頂部和所述固定副連接底座鉸接在一起，底部和所述移動副連接底座連接在一起，隨動端和所述折展機構基座連接在一起；

21、所述移動副連接底座向所述固定副連接底座移動時帶動多個所述連桿構成的x形框架向外伸展，所述移動副連接底座遠離所述固定副連接底座時帶動多個所述連桿構成的x形框架向內收縮。

22、優選的，所述折展機構基座的下半部設置有滑槽，滑槽內部滑動連接有凸輪隨動器；多個連桿構成的可伸縮的x形框架的隨動端的頂部和所述折展機構基座的頂部轉動連接在一起且連接處設置有石墨軸套，底部和所述凸輪隨動器鉸接在一起。

23、優選的，所述夾爪本體包括柔性本體和應變片，所述柔性本體呈梯形且其兩腰之間設置有多個肋板，所述肋板上開設有用于連線的走線孔；

24、所述柔性本體的一條腰的外側設置有用于增加摩擦力的防滑部；

25、所述柔性本體的上開設有槽孔，所述柔性本體的內部設置有薄片，所述應變片穿過所述槽孔后貼設在所述薄片上；

26、所述薄片和所述連接管連接在一起，所述連接管在穿過所述槽孔后固定在所述手指底座上。

27、優選的，所述柔性本體采用聚氨酯、橡膠或硅膠制作。

28、優選的，所述薄片采用彈簧碳素鋼制作。

29、與現有技術相比，本發明的有益技術效果：

30、本發明一種具備大展收比特性與力感知能力的柔性機械手，通過驅動電機模組工作并利用傳動齒輪模組帶動絲杠傳動模組轉動，絲杠傳動模組轉動時帶動多連桿機構完成收展運動，折展機構基座帶動手指底座隨多連桿機構同步收展，手指底座通過連接管帶動柔性本體隨折展機構基座同步運動，柔性本體隨折展機構基座同步運動完成對物品的抓取與釋放，上述裝置結構緊湊，操作簡便，多連桿機構的合理設置有效提高了本發明機械手的抓取范圍并縮小了機械手的存儲體積。

31、柔性本體中設置有應變片，有效提高了本發明機械手的力感知能力。