机械手作为一种十分常见的机械机构已经广泛出现在大众的生活之中,但面对一些需要精确把控施力大小的工作时,传统机械手容易出现夹碎物体的情况,因此具有把控施力大小、精准受力反馈的特点,而且也可以具有较强的装载能力的机械手是很有必要的,从而能够适应更多场景。基于产品需求,我们将多指灵巧手的手掌尺寸设计约为200mm*200mm*200mm,大小与人手一致,使用金属作为结构支撑,外壳使用3D打印件,预计能够抓取2kg左右的物品,同时实现抓握柔性及对抓握物品的形状自适应,预计造价500元左右。
本项目拟设计一种三指机械手,三指中的两指可手动调整主轴朝向,以实现对被夹物最优的包裹;每根手指由上、中、下三个指节组成,通过创新的分步夹取机制实现对被夹物的自适应抓取,其中下指节负责动力输出,不负责夹取工作。若上指节先触碰到被夹物时,该指节直接夹紧并停止工作,这种夹取状态一般只需这一步即可实现对被夹物较好的包裹性;若中指节先触碰到被夹物,则中指节对被夹物的夹取力矩达到预设值后,电机将通过某种机构断开对中指节动力矩的输出,且不影响对上指节动力矩的输出,从而上指节将继续正常完成最终夹取。该设计在夹取过程中具备更高的包裹性,实现了对不同形状物体的“半柔性”自适应抓取,增强了抓取稳定性。同时,采用单手指单电机分配机制,避免为每个指节配备独立伺服电机,显著降低了成本和体积。此外,智能控制策略可在两步夹取步骤完全完成后立即停止电机工作,降低能耗并简化控制系统设计。
1. 通过蜗轮蜗杆、齿轮传动等形式实现单电机控制关节运动;
2. 通过齿轮配合及弹性打滑设计实现了扭矩开关操作进而实现半柔性;
3. 只通过机械结构实现柔性功能,并没有使用传感器及电控操作;
4. 设计了小而有效的张紧装置;