本發(fā)明屬于機(jī)器人手技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種流體自適應(yīng)平夾耦合切換機(jī)器人手指裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

背景技術(shù)：

自適應(yīng)欠驅(qū)動(dòng)機(jī)器人手是指采用少量電機(jī)驅(qū)動(dòng)多個(gè)自由度關(guān)節(jié)，由于電機(jī)數(shù)量少，藏入手掌的電機(jī)可以選擇更大的功率和體積，出力大，同時(shí)純機(jī)械式的反饋系統(tǒng)無需對(duì)環(huán)境敏感也可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定抓取，自動(dòng)適應(yīng)不同形狀尺寸的物體，沒有實(shí)時(shí)電子傳感和閉環(huán)反饋控制的需求，控制簡(jiǎn)單方便，成本低廉，重量輕、體積小，可以被廣泛應(yīng)用在工業(yè)、農(nóng)業(yè)與服務(wù)業(yè)機(jī)器人中或者作為義肢給殘疾人使用。

在抓取物體時(shí)主要有兩種抓取方法，一種是捏持，一種是握持。捏持是用末端手指的指尖部分去夾取物體，采用兩個(gè)點(diǎn)或兩個(gè)軟指面去接觸物體，主要針對(duì)小尺寸物體或具有對(duì)立面的較大物體；握持是用手指的多個(gè)指段包絡(luò)環(huán)繞物體來實(shí)現(xiàn)多個(gè)點(diǎn)的接觸，達(dá)到更穩(wěn)定的形狀包絡(luò)抓取。工業(yè)夾持器一般采用捏持方式，難以具有穩(wěn)定握持功能，不能適應(yīng)多種形狀物體的穩(wěn)定包絡(luò)抓取；自適應(yīng)欠驅(qū)動(dòng)手指可以采用自適應(yīng)包絡(luò)物體的方式握持，但是無法實(shí)施捏持抓取；耦合的多關(guān)節(jié)手可以實(shí)現(xiàn)多關(guān)節(jié)同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)，能夠?qū)崿F(xiàn)捏持，不能實(shí)現(xiàn)針對(duì)多種形狀物體的穩(wěn)定的多點(diǎn)包絡(luò)握持。上述三種手均有很大的提升空間。

已有的一種具有雙自由度欠驅(qū)動(dòng)手指的五連桿夾持裝置，如美國專利us8973958b2，包括五個(gè)連桿、彈簧、機(jī)械約束。該裝置在工作時(shí)，開始階段保持末端指段的姿態(tài)進(jìn)行近關(guān)節(jié)彎曲動(dòng)作，之后根據(jù)物體的位置可以實(shí)現(xiàn)平行捏持或自適應(yīng)包絡(luò)握持的功能。其不足之處在于，該裝置采用非常復(fù)雜的多連桿機(jī)構(gòu)，運(yùn)動(dòng)存在較大的死區(qū)，抓取范圍較小，機(jī)構(gòu)體積大，缺乏柔順性，制造成本過高。

已有的一種雙關(guān)節(jié)并聯(lián)欠驅(qū)動(dòng)機(jī)器人手指裝置，如中國專利cn101633171b，包括基座、電機(jī)、兩個(gè)關(guān)節(jié)軸、兩個(gè)指段、耦合傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、欠驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和多個(gè)簧件。該裝置實(shí)現(xiàn)了耦合自適應(yīng)抓取模式，當(dāng)手指碰觸物體前就呈現(xiàn)多關(guān)節(jié)耦合轉(zhuǎn)動(dòng)的效果，非常擬人化，同時(shí)也有助于捏持方式抓取物體；當(dāng)手指碰觸物體后就采用一種多關(guān)節(jié)欠驅(qū)動(dòng)方式轉(zhuǎn)動(dòng)的效果，具有對(duì)所抓取物體的大小尺寸自動(dòng)適應(yīng)的好處。其不足之處在于，該裝置僅能實(shí)現(xiàn)耦合自適應(yīng)抓取模式，無法實(shí)現(xiàn)平夾自適應(yīng)抓取模式；此外，機(jī)構(gòu)復(fù)雜，安裝維修困難；簧件數(shù)目過多，利用簧件解耦調(diào)和耦合傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與自適應(yīng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)之間的矛盾，常常使得多個(gè)簧件形變較大，導(dǎo)致過大且不必要的能量損耗。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了克服已有技術(shù)的不足之處，提供一種流體自適應(yīng)平夾耦合切換機(jī)器人手指裝置。該裝置具有多種抓取模式，既可以實(shí)現(xiàn)平夾自適應(yīng)抓取模式，在簡(jiǎn)單切換后，又可以實(shí)現(xiàn)耦合自適應(yīng)抓取模式；該裝置既能平動(dòng)第二指段平行夾持物體，也能兩個(gè)關(guān)節(jié)同時(shí)正向彎曲去耦合捏持物體，還可以先后轉(zhuǎn)動(dòng)第一指段和第二指段自適應(yīng)包絡(luò)不同形狀、大小的物體；抓取范圍大；無需復(fù)雜的傳感和控制系統(tǒng)。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明設(shè)計(jì)的一種流體自適應(yīng)平夾耦合切換機(jī)器人手指裝置，包括基座、第一指段、第二指段、近關(guān)節(jié)軸、遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸和電機(jī)；所述近關(guān)節(jié)軸活動(dòng)套設(shè)在基座中，所述第一指段活動(dòng)套接近關(guān)節(jié)軸上，所述遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸活動(dòng)套設(shè)在第一指段中，所述第二指段套接在遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸上；所述電機(jī)與基座固接；所述近關(guān)節(jié)軸的中心線與遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸的中心線平行；其特征在于：該流體自適應(yīng)平夾耦合切換機(jī)器人手指裝置還包括傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、第一波紋管、第二波紋管、第三波紋管、第四波紋管、第一管夾、第二管夾、第一軟管、第二軟管、第一流體、第二流體、第一限位凸塊、第二限位凸塊、主動(dòng)板、切換板、切換板連接件、轉(zhuǎn)軸和簧件；所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)置在基座中；所述電機(jī)的輸出軸與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的輸入端相連，所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的輸出端與第一指段相連；所述第一軟管、第二軟管均為不可伸縮的膠管，所述第一軟管、第二軟管均位于第一指段中；所述第一波紋管、第二波紋管、第三波紋管、第四波紋管均為可伸縮和彎曲的空心管，所述第一波紋管的下部與主動(dòng)板固接，第一波紋管的上部固定安裝在第一指段的下部，第一波紋管的上部與第一軟管的下部密封連通；所述第二波紋管的上部與第一連接塊固接，第二波紋管的下部固定安裝在第一指段的上部，第二波紋管的下部與第一軟管的上部密封連通；所述第三波紋管的下部與切換板固接，第三波紋管的上部固定安裝在第一指段的下部，第三波紋管與第二軟管密封連通；所述第四波紋管的上部與第二連接塊固接，第四波紋管的下部與第二軟管密封連通，第四波紋管的下部固定安裝在第一指段的上部；；所述第一流體8密封在第一波紋管、第一軟管和第二波紋管中；所述第二流體密封在第三波紋管、第二軟管和第四波紋管中；所述管夾與切換板固接；所述第一管夾和第二管夾分別與第一指段固接；所述切換板連接件固接在近關(guān)節(jié)軸上；所述轉(zhuǎn)軸套設(shè)在切換板連接件上，所述切換板套接在轉(zhuǎn)軸上；所述第一限位凸塊、第二限位凸塊分別與基座固接；平夾抓取模式時(shí)，所述切換板位于遠(yuǎn)離抓取物體的一側(cè)，所述第三波紋管的上部嵌入第一管夾中，切換板與第一限位凸塊接觸；耦合抓取模式時(shí)，所述切換板位于靠近抓取物體的一側(cè)，所述第三波紋管的上部嵌入第二管夾中，切換板與第二限位凸塊接觸；所述第三波紋管的中心線與近關(guān)節(jié)軸的中心線的距離為a，第四波紋管的中心線與遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸的中心線的距離為b，a與b相等；所述第三波紋管的內(nèi)徑與第四波紋管的內(nèi)徑相等；所述第三波紋管的長(zhǎng)度與第四波紋管的長(zhǎng)度相等；所述簧件的兩端分別連接基座和切換板；所述第一波紋管的中心線與近關(guān)節(jié)軸的中心線的距離為c，第二波紋管的中心線與遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸的中心線的距離為d，c大于d；所述第一波紋管的內(nèi)徑與第二波紋管的內(nèi)徑相等。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)和突出性效果：

本發(fā)明裝置利用電機(jī)、密閉柔性件傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、波紋管、流體、簧件、主動(dòng)板、切換板和限位凸塊等綜合實(shí)現(xiàn)了雙關(guān)節(jié)機(jī)器人手指平行夾持與耦合捏持切換同時(shí)具有自適應(yīng)抓取的功能，在平夾自適應(yīng)抓取模式中，根據(jù)目標(biāo)物體形狀和位置的不同，既能平動(dòng)第二指段捏持物體或外張撐取物體，也能依次轉(zhuǎn)動(dòng)第一指段和第二指段包絡(luò)不同形狀、大小的物體；在耦合自適應(yīng)抓取模式中，在耦合自適應(yīng)抓取模式中，該裝置可以同時(shí)聯(lián)動(dòng)兩個(gè)關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)，并在第一指段接觸物體被阻擋后自然轉(zhuǎn)入彎曲第二指段的自適應(yīng)抓取階段；該裝置抓取范圍大；采用欠驅(qū)動(dòng)的方式，利用一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)兩個(gè)關(guān)節(jié)，無需復(fù)雜的傳感和控制系統(tǒng)；該裝置結(jié)構(gòu)緊湊、體積小，制造和維護(hù)成本低，適用于機(jī)器人手。

附圖說明

圖1是本發(fā)明設(shè)計(jì)的流體自適應(yīng)平夾耦合切換機(jī)器人手指裝置的一種實(shí)施例的立體外觀圖。

圖2是圖1所示實(shí)施例的正面外觀圖。

圖3是圖1所示實(shí)施例的一個(gè)側(cè)面外觀圖(圖2的左視圖)。

圖4是圖1所示實(shí)施例的另一個(gè)側(cè)面外觀圖(圖2的右視圖)。

圖5是圖1所示實(shí)施例的從一個(gè)角度觀察的內(nèi)部立體視圖(未畫出部分零件)。

圖6是圖1所示實(shí)施例的從另一個(gè)角度觀察的內(nèi)部立體視圖(未畫出部分零件)。

圖7是圖1所示實(shí)施例的從另一個(gè)角度觀察的內(nèi)部立體視圖(未畫出部分零件)。

圖8是圖1所示實(shí)施例的正面外觀圖(未畫出基座前板、基座表面板、第一指段前板、第一指段表面板)。

圖9是圖1所示實(shí)施例的爆炸視圖。

圖10至圖14是圖1所示實(shí)施例在平夾自適應(yīng)模式下以包絡(luò)握持的方式抓取物體的動(dòng)作過程示意圖。

圖15至圖17是圖1所示實(shí)施例在平夾自適應(yīng)模式下平行開合第二指段夾持物體的動(dòng)作過程示意圖。

圖18至圖21是圖1所示實(shí)施例在耦合自適應(yīng)模式下以包絡(luò)握持的方式抓取物體的動(dòng)作過程示意圖。

圖22至圖24是圖1所示實(shí)施例在耦合自適應(yīng)模式下耦合彎曲用第二指段夾持物體的動(dòng)作過程示意圖。

圖25是第三波紋管的中心線與近關(guān)節(jié)軸的中心線的距離示意圖。

圖26是第四波紋管的中心線與遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸的中心線的距離示意圖。

圖27是第一波紋管的中心線與近關(guān)節(jié)軸的中心線的距離示意圖。

圖28是第二波紋管的中心線與遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸的中心線的距離示意圖。

在圖1至圖28中：

1－基座，111－基座前板，112－基座后板，113－基座左側(cè)板，

114－基座右側(cè)板，115－基座表面板，116－基座底板，2－第一指段，

21－第一指段骨架，22－第一指段左側(cè)板，23－第一指段右側(cè)板，24－第一指段表面板，

25－第一指段前板，26－第一指段后板，3－第二指段，4－近關(guān)節(jié)軸，

5－遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸，6－第一波紋管，61－主動(dòng)板，62－第二波紋管，

63－第三波紋管，631－切換板，632－第一管夾，633－第二管夾，

64－第四波紋管，7－第一軟管，71－第二軟管，8－第一流體，

81－第二流體，82－套筒，83－軸承，84－螺釘，

85－銷釘，9－簧件，10－切換板連接件，11－轉(zhuǎn)軸，

12－第一限位凸塊，13－第二限位凸塊，14－電機(jī)，141－減速器，

142－第一錐齒輪，143－第二錐齒輪，144－過渡齒輪軸，145－第一帶輪，

146－第二帶輪，147－傳動(dòng)帶，15－第一連接件，16－第二連接件，

17－物體。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖及實(shí)施例進(jìn)一步詳細(xì)介紹本發(fā)明的具體結(jié)構(gòu)、工作原理的內(nèi)容。

本發(fā)明設(shè)計(jì)的流體自適應(yīng)平夾耦合切換機(jī)器人手指裝置的一種實(shí)施例，如圖1至圖9所示，包括基座1、第一指段2、第二指段3、近關(guān)節(jié)軸4、遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸5和電機(jī)14；所述近關(guān)節(jié)軸4活動(dòng)套設(shè)在基座1中，所述第一指段3活動(dòng)套設(shè)在近關(guān)節(jié)軸上，所述遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸5活動(dòng)套設(shè)在第一指段2中，所述第二指段3套接在遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸5上；所述電機(jī)14與基座1固接；所述近關(guān)節(jié)軸4的中心線與遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸5的中心線平行；本實(shí)施例中還包括傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、第一波紋管61、主動(dòng)板61、第二波紋管62、第三波紋管63、切換板631、第一管夾632、第二管夾633、第四波紋管64、第一軟管7、第二軟管71、第一流體8、第二流體81、簧件9、切換板連接件10、轉(zhuǎn)軸11、第一限位凸塊12和第二限位凸塊13；所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)置在基座1中；所述電機(jī)14的輸出軸與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的輸入端相連，所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的輸出端與第一指段2相連；所述第一軟管7、第二軟管71均為不可伸縮的膠管，所述第一軟管7、第二軟管71均位于第一指段2中；所述第一波紋管61、第二波紋管62、第三波紋管62、第四波紋管64均為可伸縮和彎曲的空心管，所述第一波紋管6的下部與主動(dòng)板61固接，第一波紋管6的上部固定安裝在第一指段2的下部，第一波紋管6的上部與第一軟管7的下部密封連通；所述第二波紋管62的上部與第一連接塊13固接，第二波紋管62的下部固定安裝在第一指段2的上部，第二波紋管62的下部與第一軟管7的上部密封連通；所述第三波紋管63的下部與切換板631固接，第三波紋管63的上部固定安裝在第一指段2的下部，第三波紋管63與第二軟管71密封連通；所述第四波紋管64的上部與第二連接塊131固接，第四波紋管的下部與第二軟管71密封連通，第四波紋管64的下部固定安裝在第一指段2的上部；所述第一流體8密封在第一波紋管6、第一軟管7和第二波紋管62中；所述第二流體81密封在第三波紋管63、第二軟管71和第四波紋管64中；所述管夾632與切換板631固接；所述第一管夾632和第二管夾633分別與第一指段2固接；所述切換板連接件10固接在近關(guān)節(jié)軸4上；所述轉(zhuǎn)軸11套設(shè)在切換板連接件10上，所述切換板631套接在轉(zhuǎn)軸11上；所述第一限位凸塊12、第二限位凸塊13分別與基座1固接；設(shè)所述第三波紋管63的中心線與近關(guān)節(jié)軸4的中心線的距離為a，第四波紋管64的中心線與遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸5的中心線的距離為b，a與b相等；所述第三波紋管63的內(nèi)徑與第四波紋管64的內(nèi)徑相等；設(shè)所述第三波紋管63的長(zhǎng)度與第四波紋管64的長(zhǎng)度相等；所述簧件9的兩端分別連接基座1和切換板631；所述第一波紋管61的中心線與近關(guān)節(jié)軸4的中心線的距離為c，第二波紋管62的中心線與遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸5的中心線的距離為d，c大于d；所述第一波紋管61的內(nèi)徑與第二波紋管62的內(nèi)徑相等。

本發(fā)明所述的流體自適應(yīng)平夾耦合切換機(jī)器人手指裝置，其特征在于：所述彈簧采用拉簧、壓簧、片簧或扭簧。本實(shí)施例中，所述彈簧9采用拉簧。

本實(shí)施例中，所述第一流體、第二流體采用液體或氣體，優(yōu)選壓縮性不高的液體。本實(shí)施例中，所述第一流體8、第二流體81均為水。

本實(shí)施例中，設(shè)所述第三波紋管63的中心線與近關(guān)節(jié)軸4的中心線的距離為a，第四波紋管64的中心線與遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸5的中心線的距離為b，a與b相等；所述第三波紋管63的內(nèi)徑與第四波紋管64的內(nèi)徑相等；設(shè)所述第三波紋管63的長(zhǎng)度與第四波紋管64的長(zhǎng)度相等。這樣設(shè)置達(dá)到了從第三波紋管63到第四波紋管64的等速傳動(dòng)效果：定義所述切換板631相對(duì)于第一指段2的轉(zhuǎn)動(dòng)速度為ω1，定義所述第二指段3相對(duì)于第一指段2的轉(zhuǎn)動(dòng)速度為ω2，通過第三波紋管63、第二流體81和第四波紋管64三者的傳動(dòng)，ω1＝ω2，即傳動(dòng)比為1。

本實(shí)施例中，所述切換板631活動(dòng)套接在近關(guān)節(jié)軸4上；所述第一限位凸塊12與基座1固接；在平夾自適應(yīng)抓取模式時(shí)，所述切換板631位于遠(yuǎn)離抓取物體的一側(cè)，所述第三波紋管63的上部嵌入第一管夾632中；所述切換板631與第一限位凸塊12相接觸或離開一段距離；設(shè)第一指段2靠向物體17的轉(zhuǎn)動(dòng)方向?yàn)榻P(guān)節(jié)正方向(如圖11中的順時(shí)針方向)，第一指段2遠(yuǎn)離物體17的轉(zhuǎn)動(dòng)方向?yàn)榻P(guān)節(jié)反方向；在該流體自適應(yīng)平夾耦合切換機(jī)器人手指裝置處于初始狀態(tài)(如圖10、圖15所示的伸直狀態(tài))時(shí)，切換板631與第一限位凸塊12接觸，設(shè)此時(shí)切換板631相對(duì)基座1的旋轉(zhuǎn)角度為0度(如圖19所示)，從該位置開始，切換板631朝近關(guān)節(jié)正方向旋轉(zhuǎn)時(shí)(小于180度)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度為正，切換板631朝近關(guān)節(jié)反方向旋轉(zhuǎn)時(shí)(小于180度)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度為負(fù)；所述第一限位凸塊12限制切換板631的轉(zhuǎn)動(dòng)角度只能為正，即切換板631只能沿著順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)。所述簧件9的兩端分別連接切換板631和基座1，簧件9使切換板631靠向第一限位凸塊12。所述第一限位凸塊12與基座1固接；在耦合自適應(yīng)抓取模式時(shí)，所述切換板631位于靠近抓取物體的一側(cè)，所述第三波紋管63的上部嵌入第二管夾633中；所述切換板631與第二限位凸塊13相接觸或離開一段距離；設(shè)第一指段2靠向物體17的轉(zhuǎn)動(dòng)方向?yàn)榻P(guān)節(jié)正方向(如圖11中的順時(shí)針方向)，第一指段2遠(yuǎn)離物體17的轉(zhuǎn)動(dòng)方向?yàn)榻P(guān)節(jié)反方向；在該流體自適應(yīng)平夾耦合切換機(jī)器人手指裝置處于初始狀態(tài)(如圖10、圖15所示的伸直狀態(tài))時(shí)，切換板631與第二限位凸塊13接觸，設(shè)此時(shí)切換板631相對(duì)基座1的旋轉(zhuǎn)角度為0度(如圖19所示)，從該位置開始，切換板631朝近關(guān)節(jié)正方向旋轉(zhuǎn)時(shí)(小于180度)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度為正，切換板631朝近關(guān)節(jié)反方向旋轉(zhuǎn)時(shí)(小于180度)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度為負(fù)；所述第二限位凸塊13限制切換板631的轉(zhuǎn)動(dòng)角度只能為正，即切換板631只能沿著逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)。所述簧件9的兩端分別連接切換板631和基座1，簧件9使切換板631靠向第二限位凸塊13。

本實(shí)施例還包括第一連接件15，所述第一連接件15套接在遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸5上，所述第二指段3與第一連接件15固接。.

本實(shí)施例還包括第二連接件16，所述第二連接件16套接在遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸5上，所述第二指段3與第二連接件16固接。

本實(shí)施例中，所述基座1包括固接在一起的基座前板111、基座后板112、基座左側(cè)板113、基座右側(cè)板114、基座表面板115和基座底板116和基座側(cè)罩板117。本實(shí)施例中，所述第一指段2包括固接在一起的第一指段骨架21、第一指段左側(cè)板22、第一指段右側(cè)板23、第一指段表面板24、第一指段前板25和第一指段后板26。

本實(shí)施例中，所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括減速器141、第一錐齒輪142、第二錐齒輪143、過渡齒輪軸144、第一帶輪145、第二帶輪146和傳動(dòng)帶147；所述電機(jī)14的輸出軸與減速器141的輸入軸相連，所述第一錐齒輪142套固在減速器141的輸出軸上，所述第二錐齒輪143套固在過渡齒輪軸144上，所述第一錐齒輪142與第二錐齒輪143嚙合；所述過渡齒輪軸144套設(shè)在基座1中，所述第一帶輪145套固在過渡齒輪軸144上，所述第二帶輪146活動(dòng)套接在近關(guān)節(jié)軸4上。

本實(shí)施例還采用了若干套筒82、若干軸承83、若干螺釘84和若干銷釘85等零件，屬于公知常用技術(shù)，不再贅述。

本實(shí)施例的工作原理，結(jié)合附圖10至圖28，敘述如下：

該裝置具有兩種抓取模式：一種是耦合自適應(yīng)抓取模式，另一種是平夾自適應(yīng)抓取模式，兩種模式的切換可以由切換板631的轉(zhuǎn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)。

平夾自適應(yīng)抓取模式和耦合自適應(yīng)抓取模式的手動(dòng)切換方法為：

將該裝置運(yùn)行調(diào)整到伸直的狀態(tài)，然后將切換板631繞轉(zhuǎn)軸11旋轉(zhuǎn)180度。

1)平夾自適應(yīng)抓取模式的實(shí)現(xiàn)

將切換板撥動(dòng)到靠向后方的一側(cè)，這時(shí)切換板、第三波紋管、第二軟管、第二流體、第四波紋管和第二連接件構(gòu)成了同向等速傳動(dòng)。下面針對(duì)平夾自適應(yīng)抓取模式進(jìn)行詳細(xì)說明：

初始位置為手指伸直狀態(tài)。

a)當(dāng)切換板631的旋轉(zhuǎn)角度為0度時(shí)(如圖19所示)，此時(shí)簧件9拉著切換板631使其緊靠在第一限位凸塊12上，當(dāng)?shù)谝恢付?繞近關(guān)節(jié)軸4的中心線轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，在第二流體81作用下，第二指段3仍然會(huì)保持在初始的姿態(tài)，原因是：由于切換板631與第三波紋管63固接，由于第三波紋管63、第二軟管71、第二流體81和第四波紋管64四者構(gòu)成的傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)比為1，且第二流體81不可壓縮，因而在第二流體81的作用下，第三波紋管63的伸長(zhǎng)會(huì)推動(dòng)相同弧長(zhǎng)變化的第四波紋管64的縮短，所以第二連接件132相對(duì)基座1只進(jìn)行平移運(yùn)動(dòng)而不會(huì)旋轉(zhuǎn)，由于第二連接件16與第二指段3固接，所以第二指段3相對(duì)基座1只進(jìn)行平移運(yùn)動(dòng)而不會(huì)旋轉(zhuǎn)，始終保持著原有的姿態(tài)。

b)當(dāng)切換板631的旋轉(zhuǎn)角度為正時(shí)，在第二流體81的作用下，第二連接件16旋轉(zhuǎn)角度(即第二指段的旋轉(zhuǎn)角度)等于切換板631的旋轉(zhuǎn)角度。

當(dāng)本實(shí)施例抓取物體17時(shí)，電機(jī)14通過密閉波紋件傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，使得主動(dòng)板61轉(zhuǎn)動(dòng)，主動(dòng)板61相對(duì)基座1的轉(zhuǎn)角為α。在第一流體8的作用下，主動(dòng)板61相對(duì)第一指段2的轉(zhuǎn)角與第一連接件15相對(duì)第一指段2的轉(zhuǎn)角有一定比例的關(guān)系。設(shè)從主動(dòng)板61通過第一流體8傳動(dòng)到第一連接件的傳動(dòng)比為i，該傳動(dòng)比是主動(dòng)板61的轉(zhuǎn)速(相對(duì)于第一指段2)與第一連接件15的轉(zhuǎn)速(相對(duì)于第一指段2)之比。由于傳動(dòng)比i小于1，因此是增速傳動(dòng)，輸出速度大于輸入速度。設(shè)第一指段2繞近關(guān)節(jié)軸4的轉(zhuǎn)角為δ。由于第一連接件15與第二指段3固接，而第二指段3相對(duì)于基座1沒有發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，因此此時(shí)第一連接件15也就相對(duì)于基座1沒有發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，于是可以推導(dǎo)得出本實(shí)施例裝置將平衡于滿足如下(公式1)的位置：

α＝δ(1-i)(公式1)

由于i小于1，可以求出一個(gè)α和δ分別為正的不同角度(其中α小于δ)。因此當(dāng)電機(jī)14通過密閉波紋件傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)，主動(dòng)板轉(zhuǎn)動(dòng)了一個(gè)角度α，此時(shí)，第一指段2繞近關(guān)節(jié)軸4轉(zhuǎn)過了一個(gè)角度δ，第二指段3相對(duì)于基座1始終是同一個(gè)姿態(tài)，只是位置發(fā)生了變化。這是平行夾持的階段(如圖10、圖11、圖12、圖15、圖16、圖17、圖21)。這一階段適合以第二指段3去夾持物體17，或者通過外張的方式用第二指段3去從內(nèi)向外打開的方式外張撐取物體17。例如一個(gè)空心圓柱筒的拿取，從該物體的內(nèi)側(cè)向外張開撐住筒壁，從而拿取物體。

當(dāng)?shù)谝恢付?接觸物體17而被物體17阻擋不能再轉(zhuǎn)動(dòng)，將進(jìn)入自適應(yīng)包絡(luò)的第二階段(如圖13、圖14、圖19、圖20和圖22所示)第二指段3繞近關(guān)節(jié)軸4轉(zhuǎn)動(dòng)，簧件9發(fā)生變形(如圖13、圖19所示)，此時(shí)第二指段3會(huì)繞遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸5的中心線繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，直到第二指段3接觸物體17為止，完成自適應(yīng)包絡(luò)抓取物體的效果。針對(duì)不同形狀、大小的物體，本實(shí)施例具有自適應(yīng)性，能夠通用抓取多種物體。

圖10至圖14是圖1所示實(shí)施例以包絡(luò)握持的方式抓取物體17的動(dòng)作過程示意圖，其中，圖10為初始狀態(tài)，圖10至圖12為第一指段2接觸到物體17之前的動(dòng)作過程——平行開合方式動(dòng)作，圖12為第一指段2剛接觸到物體的情況，圖12至圖14為第一指段2接觸到物體17之后的動(dòng)作過程——自適應(yīng)包絡(luò)物體，直到第二指段3接觸物體，如圖14所示，抓取結(jié)束。

圖15至圖17是圖1所示實(shí)施例抓取物體17的另一種可能方式——平行捏持物體的典型動(dòng)作過程，直到第二指段3接觸物體17，如圖17所示，抓取結(jié)束。

2)耦合自適應(yīng)抓取模式的實(shí)現(xiàn)

將切換板631撥動(dòng)到靠向后方的一側(cè)，這時(shí)切換板、第三波紋管、第二軟管、第二流體、第四波紋管和第二連接件構(gòu)成了反向等速傳動(dòng)。

下面針對(duì)平夾自適應(yīng)抓取模式進(jìn)行詳細(xì)說明：

當(dāng)電機(jī)14通過主動(dòng)板6、第一軟管7、第一流體8和第一連接件15帶動(dòng)第一指段2正向轉(zhuǎn)動(dòng)靠向物體17時(shí)，由于切換板631始終靠向第二限位凸塊13而沒有發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，第一波紋管壓縮，第二波紋管相應(yīng)伸長(zhǎng)，使得第二指段3靠向物體17方向轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)會(huì)有：

α＝δ(1+i)

釋放物體15的過程：電機(jī)14反轉(zhuǎn)，后續(xù)過程與上述抓取物體15的過程剛好相反，不再贅述。

本發(fā)明裝置利用電機(jī)、密閉波紋件傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、波紋管、流體、簧件、切換板連接件、轉(zhuǎn)軸、切換板和限位凸塊等綜合實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人手指平夾自適應(yīng)抓取模式與耦合自適應(yīng)抓取模式可以簡(jiǎn)單切換的功能。該裝置可以實(shí)現(xiàn)平夾自適應(yīng)抓取模式，在簡(jiǎn)單手動(dòng)切換后，又可以實(shí)現(xiàn)耦合自適應(yīng)抓取模式。在平夾自適應(yīng)抓取模式中，該裝置既能平動(dòng)第二指段捏持物體，也能依次轉(zhuǎn)動(dòng)第一指段和第二指段包絡(luò)不同形狀、大小的物體；在耦合自適應(yīng)抓取模式中，該裝置可以同時(shí)聯(lián)動(dòng)兩個(gè)關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)，并在第一指段接觸物體被阻擋后自然轉(zhuǎn)入彎曲第二指段的自適應(yīng)抓取階段；抓取范圍大；采用欠驅(qū)動(dòng)的方式，利用一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)兩個(gè)關(guān)節(jié)，無需復(fù)雜的傳感和控制系統(tǒng)；該裝置結(jié)構(gòu)緊湊、體積小，制造和維護(hù)成本低，適用于機(jī)器人手。