本技术方案介绍了一种新型高自由度软体手装置,该装置能够控制姿态和尺寸,包括安装盘、底座、至少三个手指组件、第一位移机构、连接件和第二位移机构。
背景技术
灵巧操作一直是机器人领域的重要目标。人类手指和手的灵活性使我们能够处理各种物体,从简单的抓取到复杂的组装任务。然而,大多数机器人操作研究仅限于使用单自由度的平行爪夹持器或吸盘装置作为末端执行器。尽管最近在灵巧机器人手设计方面取得了进展,如Shadow Hand、Schunk Hands和Allegro Hand,它们通常较脆弱且昂贵。此外,这些手通常由刚性部件组成,需要力传感器以确保安全地处理物体。现有的两指或多指刚性夹持器,如Franka Emika和Kinova KG-3,虽然结构简单、易于控制,但由于自由度有限,不适合复杂任务。
刚性夹持器和灵巧手在直接抓取柔软和脆弱物体时存在困难。为了解决这一问题,通常需要在夹持器外包裹柔软材料或在末端执行器上集成力传感器,这增加了硬件和算法的成本。此外,对于复杂表面物体,刚性夹持器难以形成有效接触面,常导致抓取失败。操作过程中还可能发生碰撞,损坏机器人手、物体,甚至威胁实验人员的安全。
软体机器人手在应对这些问题上显示出希望,特别是在柔性抓取和水下操作任务中表现出色。软体夹持器根据驱动机制和结构设计有多种类型,如空气驱动、液体驱动、磁流变液、形状记忆合金,及基于腔体、腱驱动、折纸结构等。然而,软体机器人手在机器人学习领域的应用还不广泛。大多数前沿学术研究集中在开发新材料和结构,这些材料制造困难且昂贵,结构复杂,技术门槛高。另一方面,现有的商用软体机器人手通常结构简单,自由度和灵活性有限,在日常操作任务中相比刚体手未显示出明显优势。
实现思路