55、三指欠驱动机器人夹爪的设计与分析

三指欠驱动机器人夹爪的设计与分析

1. 现有夹爪设计概述

在机器人夹爪设计领域，众多研究者提出了不同类型的设计方案：
- 特定功能夹爪 ：
- 陈等人开发了具有拟人特征的新型下颌夹爪，能对不同表面材料的圆柱形装配物体施加特定力，并在高速运动中精确定位或转动。
- 原田等人提出了一种具有两种形状自适应机制的组合结构夹爪，包括颗粒干涉机制和单线驱动多指机制，可保持抓取物体的位置和姿态不变。
- 许等人设计了带有平行执行器的智能自锁欠驱动装置，通过差动齿轮调节夹爪和制动器之间的动力分配，达到所需抓取力时触发锁定。
- 聂等人结合使用曲柄滑块机构进行精确定位的内夹爪和使用平行四杆连杆进行稳定夹紧的外夹爪，为定位和抓取物体提供了低成本解决方案，但局限于抓取圆柱形物体和带圆柱孔的物体。
- 孙等人使用基于X形连杆的差动机构和两个跷跷板设计了单执行器四指自适应夹爪，无需任何传感器即可有效抓取不规则形状的扁平物体。
- 软材料夹爪 ：一些研究者将软材料融入夹爪设计，利用其独特材料特性提高自适应抓取性能。例如，杨等人受海葵形状和运动启发，开发了具有多个柔性臂的软夹爪，以适应各种目标尺寸；阿基利等人使用热塑性聚氨酯等软材料设计了模块化结构，提高对物体形状和尺寸的适应性。然而，软材料夹爪存在刚性不足、负载能力低和抓取稳定性差等缺点。

基于上述需求，提出了一种新型三指自适应夹爪的设计，该夹爪具有一个主动输入和三个被动输出，采用SITO柔性差动机构，三个手指相对于差动机构并联连接，运动互不干扰，可实现自适应抓取，同时利用挠性铰链的材料特性在抓取后保持中心位置。