管贻生1 罗力1 张爱民2 周仁义1 2 吴桥文1 刘佳萌1
1. 广东工业大学 机电工程学院,广东 广州 510006;
2. 广汽集团 汽车工程研究院 广东 广州 511434
GUAN Yisheng1 LUO Li1 ZHANG Aimin2 ZHOU Renyi2 WU Qiaowen1 LIU Jiameng1ZHANG Aimin2 ZHOU Renyi2 WU Qiaowen1 LIU Jiameng1
1. School of Electromechanic Engineering,Guangdong University of Technology,Guangzhou 510006,Guangdong,China;
2. R&D Center, Guangzhou Guangdong Automobile Group Co., Ltd., Guangzhou 511434, Guangdong, China
摘要:
针对传统多指手在结构复杂性、抓握力与柔顺性间的矛盾,本文结合连杆和腱绳各自的传动优势提出一种模块化多指手设计方案。手指模块通过融合刚性连杆机构与腱绳-弹簧柔顺系统,实现近/远指节耦合运动,在维持系统低复杂性的同时实现相对高的抓握力与柔顺性。通过分析手指外力-位移耦合关系,建立了手指指端接触力与柔顺关节转角之间的运动学,量化抓握柔顺性能。拇指则采用单向腱绳传动方式,通过建立驱动角度与指节转角的映射关系,结合差异化扭簧补偿单向传动局限,在保证抓握适应性的同时降低了整体机构体积,实现对拇指指尖的精确控制。通过模块化手指设计,为制造、安装与后期维护带来了极高的便利性,降低了整体成本。实验结果表明:该多指手具有较高的柔顺性与抓握适应性,能完成Feix分类法中的11类精确抓取与5种全包络抓取,常规尺寸下单指提拉负载能力达98 N。本文研发的多指手已成功集成于广汽研究院GOMTE仿人机器人系统,为仿人服务机器人领域提供高适应性抓取解决方案。