本发明属于机器人手技术领域，特别涉及一种流体自适应平夹耦合切换机器人手指装置的结构设计。 背景技术： 自适应欠驱动机器人手是指采用少量电机驱动多个自由度关节，由于电机数量少，藏入手掌的电机可以选择更大的功率和体积，出力大，同时纯机械式的反馈系统无需对环境敏感也可以实现稳定抓取，自动适应不同形状尺寸的物体，没有实时电子传感和闭环反馈控制的需求，控制简单方便，成本低廉，重量轻、体积小，可以被广泛应用在工业、农业与服务业机器人中或者作为义肢给残疾人使用。 在抓取物体时主要有两种抓取方法，一种是捏持，一种是握持。捏持是用末端手指的指尖部分去夹取物体，采用两个点或两个软指面去接触物体，主要针对小尺寸物体或具有对立面的较大物体；握持是用手指的多个指段包络环绕物体来实现多个点的接触，达到更稳定的形状包络抓取。工业夹持器一般采用捏持方式，难以具有稳定握持功能，不能适应多种形状物体的稳定包络抓取；自适应欠驱动手指可以采用自适应包络物体的方式握持，但是无法实施捏持抓取；耦合的多关节手可以实现多关节同时转动，能够实现捏持，不能实现针对多种形状物体的稳定的多点包络握持。上述三种手均有很大的提升空间。 已有的一种具有双自由度欠驱动手指的五连杆夹持装置，如美国专利US8973958B2，包括五个连杆、弹簧、机械约束。该装置在工作时，开始阶段保持末端指段的姿态进行近关节弯曲动作，之后根据物体的位置可以实现平行捏持或自适应包络握持的功能。其不足之处在于，该装置采用非常复杂的多连杆机构，运动存在较大的死区，抓取范围较小，机构体积大，缺乏柔顺性，制造成本过高。 已有的一种双关节并联欠驱动机器人手指装置，如中国专利CN101633171B，包括基座、电机、两个关节轴、两个指段、耦合传动机构、欠驱动传动机构和多个簧件。该装置实现了耦合自适应抓取模式，当手指碰触物体前就呈现多关节耦合转动的效果，非常拟人化，同时也有助于捏持方式抓取物体；当手指碰触物体后就采用一种多关节欠驱动方式转动的效果，具有对所抓取物体的大小尺寸自动适应的好处。其不足之处在于，该装置仅能实现耦合自适应抓取模式，无法实现平夹自适应抓取模式；此外，机构复杂，安装维修困难；簧件数目过多，利用簧件解耦调和耦合传动机构与自适应传动机构之间的矛盾，常常使得多个簧件形变较大，导致过大且不必要的能量损耗。 技术实现要素： 本发明的目的是为了克服已有技术的不足之处，提供一种流体自适应平夹耦合切换机器人手指装置。该装置具有多种抓取模式，既可以实现平夹自适应抓取模式，在简单切换后，又可以实现耦合自适应抓取模式；该装置既能平动第二指段平行夹持物体，也能两个关节同时正向弯曲去耦合捏持物体，还可以先后转动第一指段和第二指段自适应包络不同形状、大小的物体；抓取范围大；无需复杂的传感和控制系统。 本发明的技术方案如下： 本发明设计的一种流体自适应平夹耦合切换机器人手指装置，包括基座、第一指段、第二指段、近关节轴、远关节轴和电机；所述近关节轴活动套设在基座中，所述第一指段活动套接近关节轴上，所述远关节轴活动套设在第一指段中，所述第二指段套接在远关节轴上；所述电机与基座固接；所述近关节轴的中心线与远关节轴的中心线平行；其特征在于：该流体自适应平夹耦合切换机器人手指装置还包括传动机构、第一波纹管、第二波纹管、第三波纹管、第四波纹管、第一管夹、第二管夹、第一软管、第二软管、第一流体、第二流体、第一限位凸块、第二限位凸块、主动板、切换板、切换板连接件、转轴和簧件；所述传动机构设置在基座中；所述电机的输出轴与传动机构的输入端相连，所述传动机构的输出端与第一指段相连；所述第一软管、第二软管均为不可伸缩的胶管，所述第一软管、第二软管均位于第一指段中；所述第一波纹管、第二波纹管、第三波纹管、第四波纹管均为可伸缩和弯曲的空心管，所述第一波纹管的下部与主动板固接，第一波纹管的上部固定安装在第一指段的下部，第一波纹管的上部与第一软管的下部密封连通；所述第二波纹管的上部与第一连接块固接，第二波纹管的下部固定安装在第一指段的上部，第二波纹管的下部与第一软管的上部密封连通；所述第三波纹管的下部与切换板固接，第三波纹管的上部固定安装在第一指段的下部，第三波纹管与第二软管密封连通；所述第四波纹管的上部与第二连接块固接，第四波纹管的下部与第二软管密封连通，第四波纹管的下部固定安装在第一指段的上部；；所述第一流体8密封在第一波纹管、第一软管和第二波纹管中；所述第二流体密封在第三波纹管、第二软管和第四波纹管中；所述管夹与切换板固接；所述第一管夹和第二管夹分别与第一指段固接；所述切换板连接件固接在近关节轴上；所述转轴套设在切换板连接件上，所述切换板套接在转轴上；所述第一限位凸块、第二限位凸块分别与基座固接；平夹抓取模式时，所述切换板位于远离抓取物体的一侧，所述第三波纹管的上部嵌入第一管夹中，切换板与第一限位凸块接触；耦合抓取模式时，所述切换板位于靠近抓取物体的一侧，所述第三波纹管的上部嵌入第二管夹中，切换板与第二限位凸块接触；所述第三波纹管的中心线与近关节轴的中心线的距离为a，第四波纹管的中心线与远关节轴的中心线的距离为b，a与b相等；所述第三波纹管的内径与第四波纹管的内径相等；所述第三波纹管的长度与第四波纹管的长度相等；所述簧件的两端分别连接基座和切换板；所述第一波纹管的中心线与近关节轴的中心线的距离为c，第二波纹管的中心线与远关节轴的中心线的距离为d，c大于d；所述第一波纹管的内径与第二波纹管的内径相等。 本发明与现有技术相比，具有以下优点和突出性效果： 本发明装置利用电机、密闭柔性件传动机构、波纹管、流体、簧件、主动板、切换板和限位凸块等综合实现了双关节机器人手指平行夹持与耦合捏持切换同时具有自适应抓取的功能，在平夹自适应抓取模式中，根据目标物体形状和位置的不同，既能平动第二指段捏持物体或外张撑取物体，也能依次转动第一指段和第二指段包络不同形状、大小的物体；在耦合自适应抓取模式中，在耦合自适应抓取模式中，该装置可以同时联动两个关节转动，并在第一指段接触物体被阻挡后自然转入弯曲第二指段的自适应抓取阶段；该装置抓取范围大；采用欠驱动的方式，利用一个电机驱动两个关节，无需复杂的传感和控制系统；该装置结构紧凑、体积小，制造和维护成本低，适用于机器人手。
上海市闵行区华翔路1618号（全省设有多个快速服务网点）
