本發明屬于機器人應用領域，具體涉及一種可變構型的機器人爪掌。

技術背景

機器人末端執行器作為機器人與操作對象相互作用的執行部件，其性能直接影響操作任務的執行效果以及工作效率。典型的機器人末端執行器是機器人抓手，國內外關于機器人抓手的研究無論是在結構、驅動方式還是控制技術等方面都取得了很大進展，但是現有機器人抓手上用于安裝手指驅動和傳動機構的爪掌都是固定不變的，僅通過多自由度、多關節、多個手指的協調控制來實現物體抓取。實際應用中，像果蔬這類的物體，尺寸和形狀等特性差異較大，爪掌尺寸固定的機器人抓手無法實現抓取位置和抓取空間的調整，需要經常更換不同類型的抓手以適應被抓物體的大小和形狀要求。

技術實現要素：

本發明針對現有技術的不足，提出一種構型可變的機器人爪掌，可實現爪掌的尺寸調整，以及針對復雜物體的抓取點位置調整。

所述可變構型機器人爪掌機構由一個非旋轉部件100和兩個旋轉部件200和300組成。其中非旋轉部件100為對稱結構，兩端分別設有手指固定座103，右側旋轉部件設有一個右側手指固定座203，左側旋轉部件設有一個左側手指固定座303，如此構成可安裝四根手指爪掌。

兩個手指固定座103滑動于固定在底座107兩側的導桿102，并分別由固定安裝在底座107上方的兩個手指驅動單元106通過對應的拉繩105驅動，兩個手指固定座103可分別由兩側手指固定座103和底座107之間的彈簧104的彈力推動，回到初始位置；右側手指固定座203滑動于固定在右側旋轉主體207側面的右側導桿202，并由固定安裝于右側旋轉主體207上方的右側手指驅動單元206通過右側拉繩205驅動，右側手指固定座203由右側手指固定座203和右側旋轉主體207之間的右側彈簧204的彈力推動回到初始位置；左側手指固定座303滑動于固定在左側旋轉主體307一側的左側導桿302，并由固定安裝于左側旋轉主體307上方的左側手指驅動單元306通過左側拉繩305驅動，左側手指固定座303由左側手指固定座303和左側旋轉主體307之間的左側彈簧304的彈力推動回到初始位置。如此可利用該方案實現機器人爪掌的尺寸調整。

非旋轉部件100的底座107的中心設有中心軸，固定齒輪108固設于底座107上，固定齒輪108與底座107的中心軸同心；右側旋轉部件200的右側旋轉主體207內設有右側旋轉軸承210，右側旋轉主體207的上方固設有右側旋轉驅動單元211，右側旋轉驅動單元211的輸出軸固設有右側旋轉驅動齒輪208；左側旋轉部件300的左側旋轉主體307內設有左側旋轉軸承310，左側旋轉主體307的上方固設有左側旋轉驅動單元311，左側旋轉驅動單元311的輸出軸固設有左側旋轉驅動齒輪308；右側旋轉部件200先安裝在非旋轉部件100的底座107的中心軸上，右側旋轉部件200上的右側旋轉軸承210的軸承內圈與底座107的中心軸接觸，右側旋轉驅動齒輪208與固定齒輪108嚙合；再將左側旋轉部件300安裝在非旋轉部件100的底座107的中心軸上，左側旋轉部件300位于右側旋轉部件200上方，左側旋轉軸承310的軸承內圈與底座107的中心軸接觸，左側旋轉驅動齒輪308與固定齒輪108嚙合。如此可利用該方案實現機器人爪掌位置的調整。

所述可變構型機器人爪掌機構的優點在于：

①機器人爪掌為可變構型，可實現爪掌的尺寸調整，以及針對復雜物體的抓取點位置調整。

②爪掌尺寸調整采用拉繩與彈簧相配的方法，當需要抓取物體時，手指驅動單元的輸出軸會旋轉，將拉繩卷繞在輸出軸上，從而使拉繩拉動手指固定座沿導桿直線移動，調整手掌尺寸大小。當可變構型機器人爪掌機構釋放物體時，手指驅動單元的輸出軸反向旋轉，手指固定座會在彈簧的作用下回到初始位置。

③爪掌位置調整采用齒輪嚙合的形式，通過旋轉部件上的旋轉驅動齒輪自轉，帶動自身繞固定齒輪公轉，從而實現旋轉部件繞軸心轉動調整手掌位置。

附圖說明

圖1為所述可變構型機器人爪掌機構軸測圖。

圖2為所述可變構型機器人爪掌機構非旋轉部件俯視圖。

圖3為所述可變構型機器人爪掌機構右側旋轉部件軸測圖。

圖4為所述可變構型機器人爪掌機構左側旋轉部件軸測圖。

其中：1機構支撐桿，2機器人末端轉接板，3軸承內圈壓片，4軸承內圈緊固螺絲，101端板，102導桿，103手指固定座，104彈簧，105拉繩，106手指驅動單元，107底座，108固定齒輪，201右側端板，202右側導桿，203右側手指固定座，204右側彈簧，205右側拉繩，206右側手指驅動單元，207右側旋轉主體，208右側旋轉驅動齒輪，209右側旋轉軸承端蓋，210右側旋轉軸承，211右側旋轉驅動單元，301左側端板，302左側導桿，303左側手指固定座，304左側彈簧，305左側拉繩，306左側手指驅動單元，307左側旋轉主體，308左側旋轉驅動齒輪，309左側旋轉軸承端蓋，310左側旋轉軸承，311左側旋轉驅動單元。

具體實施方式

所述可變構型機器人爪掌機構由非旋轉部件100、右側旋轉部件200和左側旋轉部件300組成，構成四指安裝的爪掌。抓取物體時，可實現爪掌的尺寸調整和針對復雜物體的抓取點位置調整。

所述可變構型的爪掌，其非旋轉部件100為對稱結構，由端板101、導桿102、手指固定座103、彈簧104、拉繩105、手指驅動單元106、底座107和固定齒輪108等組成。以非旋轉部件100的一側為例，兩根尺寸相同的導桿102分別螺接于底座107的同一側，手指固定座103滑動于導桿102；手指驅動單元106通過螺栓固定于底座107上方；底座107位于手指驅動單元106的下方設有凹槽，手指驅動單元106的輸出軸隱于凹槽內；拉繩105的一端與手指驅動單元106的輸出軸連接，另一端與手指固定座103連接。如此，手指驅動單元106通過拉繩105驅動手指固定座103沿雙導桿102做直線運動。固定齒輪108通過螺栓固定于底座107，固定齒輪108的軸心與底座107中心軸的軸心重合。

進一步的，為保證手指固定座103沿雙導桿102作往復運動，在手指固定座103與底座107之間增設彈簧104；為防止彈簧104彈力將手指固定座103推出導桿102，在導桿102末端通過螺栓固定端板101。

更進一步的，為減小手指固定座103與導桿102之間的摩擦力，手指固定座103內部固設無油襯套，無油襯套滑動于導桿102。

右側旋轉部件200由右側端板201、右側導桿202、右側手指固定座203、右側彈簧204、右側拉繩205、右側手指驅動單元206、右側旋轉主體207、右側旋轉驅動齒輪208、右側旋轉軸承端蓋209、右側旋轉軸承210和右側旋轉驅動單元211組成。其中，右側旋轉軸承210安裝于右側旋轉主體207圓形腔內，并通過右側旋轉軸承端蓋209經由螺栓固定右側旋轉軸承210的外圈；右側旋轉驅動單元211通過螺栓固設于右側旋轉主體207上方，其輸出軸端穿過右側旋轉主體207上的孔，并與右側旋轉驅動齒輪208固連；此外，兩根尺寸相同的右側導桿202分別螺接于右側旋轉主體207的一端；右側手指固定座203內固設無油襯套，無油襯套滑動于右側導桿202；右側手指驅動單元206通過螺栓固定于右側旋轉主體207上方；右側旋轉主體207端部設有凹槽，右側手指驅動單元206的輸出軸隱于凹槽內；右側拉繩205的一端與右側手指驅動單元206的輸出軸連接，另一端與右側手指固定座203連接；右側旋轉主體207與右側手指固定座203之間增設右側彈簧204；右側端板201通過螺栓固連于雙右側導桿202端部。

左側旋轉部件300的設計與安裝方法與右側旋轉部件200一致。左側旋轉部件300由左側端板301、左側導桿302、左側手指固定座303、左側彈簧304、左側拉繩305、左側手指驅動單元306、左側旋轉主體307、左側旋轉驅動齒輪308、左側旋轉軸承端蓋309、左側旋轉軸承310和左側旋轉驅動單元311組成。其中，左側旋轉軸承310安裝于左側旋轉主體307圓形腔內，并通過左側旋轉軸承端蓋309經螺栓固定左側旋轉軸承310的外圈；左側旋轉驅動單元311通過螺栓固設于左側旋轉主體307上方，其輸出軸端穿過左側旋轉主體307上的孔，與左側旋轉驅動齒輪308固連；兩根尺寸相同的左側導桿302分別螺接于左側旋轉主體307的一端；左側手指固定座303內固設無油襯套，無油襯套滑動于左側導桿302；左側手指驅動單元306通過螺栓固定于左側旋轉主體307上方；左側旋轉主體307端部設有凹槽，左側手指驅動單元306的輸出軸隱于凹槽內；左側拉繩305的一端與左側手指驅動單元306的輸出軸連接，另一端與左側手指固定座303連接；左側旋轉主體307與左側手指固定座303之間增設左側彈簧304；左側端板301通過螺栓固連于雙左側導桿302端部。

所述可變構型機器人爪掌機構的非旋轉部件100、右側旋轉部件200和左側旋轉部件300分別裝配完成后，先將右側旋轉部件200按右側旋轉軸承210的內圈與底座107的中心軸配合，使右側旋轉驅動齒輪208與固定齒輪108嚙合；再在底座107的中心軸上外套擋片；接著將左側旋轉部件300按左側旋轉軸承310的內圈與底座107的中心軸配合，使左側旋轉驅動齒輪308與固定齒輪108嚙合；最后用軸承內圈緊固螺絲4將軸承內圈壓片3固定在底座107的中心軸端部，限制左側旋轉軸承310的內圈移動。

所述可變構型機器人爪掌機構組裝好后，非旋轉部件100的底座107通過四根機構支撐桿1與機器人末端轉接板2固連，機器人末端轉接板2可安裝到機器人末端。

優選的，所述可變構型機器人爪掌機構中的手指驅動單元106、右側手指驅動單元206、左側手指驅動單元306，以及右側旋轉驅動單元211和左側旋轉驅動單元311均采用微型馬達配減速器和編碼器形式，并采用單片機驅動。

所述可變構型機器人爪掌機構上的手指固定座103、203和303用于安裝的機械人抓手手指。

當機器人抓手進行物體抓取時，機器人帶動抓手到達指定位置，右側旋轉驅動單元211和左側旋轉驅動單元311分別驅動右側旋轉驅動齒輪208和左側旋轉驅動齒輪308自轉，右側旋轉驅動齒輪208和左側旋轉驅動齒輪308均與固定齒輪108嚙合，從而自轉帶動右側旋轉驅動齒輪208和左側旋轉驅動齒輪308繞軸心公轉，從而實現可變構型機器人爪掌根據物體的形狀調整抓取點的位置；然后手指驅動單元106、右側手指驅動單元206、左側手指驅動單元306旋轉，分別通過拉繩105、205和305拉動手指固定座103、203和303，實現可變構型機器人爪掌根據物體的尺寸調整爪掌大小。

以上描述是對本發明的解釋，不是對本發明的限定，所述可變構型機器人爪掌還可以通過類似于導桿的導軌進行直線導向，實現爪掌尺寸調整；或通過其他形式的齒輪嚙合實現爪掌抓取點位置的調整。本領域技術人員在不脫離本發明的基本構思的前提下直接導出或聯想到其他改進或變化，均應認為包含在本發明的保護范圍之內。