一種柔性仿生機械手的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及機械裝置技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種柔性仿生機械手。
【背景技術(shù)】
[0002]機器人抓手是工業(yè)機器人關(guān)鍵的部件，是工業(yè)機器人與作業(yè)對象“互動的橋梁”，工業(yè)機器人抓手設(shè)計的質(zhì)量，直接決定機器人的工作質(zhì)量。當(dāng)前機器人行業(yè)抓手存在三個明顯的不足:1、柔性化程度不高，大部分機器人抓手都是針對相應(yīng)的作業(yè)對象設(shè)計的，當(dāng)作業(yè)對象變更，則需要馬上設(shè)計、更換機器人抓手；2、絕大部分機械手無法控制、適應(yīng)性改變抓取的力度；3、機器人的抓取力與自重比不高，抓手的重量占用機器人一半的額定負載。
[0003]人類手掌具有靈活、小巧、可根據(jù)手指配合抓取各種各樣不同的物品。通過研究人類手掌的生理特征發(fā)現(xiàn):人體神經(jīng)中的觸覺小體又稱Meissner小體，分布在皮膚真皮乳頭內(nèi)，以手指、足趾的掌側(cè)的皮膚居多，這些觸覺小體可向大腦傳輸信號，通過大腦反饋來控制肢體與外界接觸，人類的肢體運動是靠肌肉帶動關(guān)節(jié)韌帶，韌帶再帶動骨骼產(chǎn)生運動。
[0004]中國專利申請CN201410832376.9公開了一種鋼絲繩傳動的機械手，包括底架和設(shè)在底架上方的抓手，抓手依次通過依次鉸接的腕臂、小臂、大臂及轉(zhuǎn)臂與底架相接，各關(guān)節(jié)運動的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩通過驅(qū)動繩進行傳遞，在底架上還設(shè)有爪指驅(qū)動電機，上下爪指間的鉸接軸通過抽拉繩與爪指驅(qū)動電機相接。但拉線、驅(qū)動繩、抽拉線等線多且雜亂，其沒有參照太多仿生學(xué)思維，在靈活度、結(jié)構(gòu)的緊湊度上仍存在不足。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的旨在提供一種柔性仿生機械手，仿生程度高，能自主調(diào)整抓取力度和抓取姿勢，并且抓取力與自重比高，降低對工業(yè)機器人本體負載的要求。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種柔性仿生機械手，包括:
機械手臂，包括手臂支架、機體部分固定在手臂支架后端的六個電機一、六個順延手臂支架長度方向延伸且與電機---對應(yīng)的螺桿、分別匹配套接在六個螺桿上的六個螺母，
以及機體部分固定在手臂支架上的電機二 ；所述螺桿前端樞接于手臂支架的前端、后端連接于與其對應(yīng)的電機一的轉(zhuǎn)軸上；
機械手腕，包括固定于手臂支架前端的第一轉(zhuǎn)座、以及第二轉(zhuǎn)座、以及沿手臂支架寬度方向延伸以將第一轉(zhuǎn)座和第二轉(zhuǎn)座連接起來的連接軸，其中連接軸與第一轉(zhuǎn)座經(jīng)軸承進行連接，連接軸與第二轉(zhuǎn)座固定連接，第一轉(zhuǎn)座上樞接有與電機二的轉(zhuǎn)軸同步的第一錐齒輪、連接軸上套接有與第一錐齒輪嚙合的第二錐齒輪；
機械手指，包括固定于第二轉(zhuǎn)座前端的安裝座、三個固定于安裝座上的手指單元，每一個手指單元均包括順序設(shè)置的三個指節(jié)，以無動力鉸鏈作為手指關(guān)節(jié)，相鄰兩兩指節(jié)通過一手指關(guān)節(jié)樞接，六個手指關(guān)節(jié)分別與六個螺母一一對應(yīng)； 牽引機構(gòu)，包括鋼線與導(dǎo)向輪，每個手指關(guān)節(jié)對應(yīng)鋼線A與鋼線B兩組鋼線，每個螺母對應(yīng)包含不少于兩個導(dǎo)向輪的導(dǎo)向輪組，每組導(dǎo)向輪組的導(dǎo)向輪沿螺桿的長度方向分布于螺母兩端地設(shè)置于手臂支架上，鋼線A與鋼線B的一端分別緊固連接于同一手指關(guān)節(jié)的內(nèi)外側(cè)上，鋼線A的另一端就近連接于與該手指關(guān)節(jié)對應(yīng)螺母的前端上，鋼線B的另一端經(jīng)與該螺母對應(yīng)的導(dǎo)向輪組導(dǎo)向并張緊后連接于該螺母的后端上。
[0007]作為本發(fā)明一種柔性仿生機械手的一種改進，每個指節(jié)內(nèi)側(cè)均設(shè)置有包括觸感傳感器、滑覺傳感器和壓力傳感器的傳感器組，所述柔性仿生機械手還包括控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)包括單片機控制中樞、信號采集處理模塊和信號輸出模塊，傳感器組、信號采集處理模塊、單片機控制中樞和信號輸出模塊依次信號連通，信號輸出模塊分別與電機一和電機二信號連通。
[0008]作為本發(fā)明一種柔性仿生機械手的另一種改進，指節(jié)內(nèi)外側(cè)上以及安裝座上均設(shè)置有容鋼線穿過的導(dǎo)向環(huán)。
[0009]優(yōu)選地，采用滾動軸承，即機械手腕中，轉(zhuǎn)軸與第一轉(zhuǎn)座經(jīng)滾動軸承進行樞接。
[0010]優(yōu)選地，采用的螺桿為梯形螺桿。
[0011]本發(fā)明的有益效果在于:仿生程度高，包括緊湊連接的機械手臂、機械手腕和機械手指，每個機械手指包括由兩個手指關(guān)節(jié)連接的三個指節(jié)，指節(jié)內(nèi)側(cè)設(shè)置有傳感器組，通過單片機控制系統(tǒng)進行調(diào)控，合理模仿人手的生理結(jié)構(gòu)特征，提高了機械手的靈活度和智能化程度；柔性化程度高，可適應(yīng)多種工件的抓取，并通過傳感器組的感應(yīng)信號和單片機控制系統(tǒng)的控制，實現(xiàn)隨時調(diào)整機器手的抓取力度、抓取姿勢；采用電機、梯形螺桿、螺母、鋼繩的傳動系統(tǒng)，并且通過導(dǎo)向環(huán)和導(dǎo)向輪進行導(dǎo)向，其中導(dǎo)向輪還起到省力的作用，高效的傳動系統(tǒng)保障了較高的抓取力與自重比，降低了對工業(yè)機器人本體負載的要求，有利于提高工業(yè)機器人系統(tǒng)的使用質(zhì)量和延長使用壽命。
[0012]
【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明的剖視圖；
圖3是本發(fā)明鋼線的走線方向的示意圖；
圖4是本發(fā)明通信部分的結(jié)構(gòu)框圖。
[0014]附圖標(biāo)記:001、鋼線A ;002、鋼線B ;01、導(dǎo)向環(huán)一 ；02、導(dǎo)向環(huán)二 ；03、導(dǎo)向環(huán)三；04、導(dǎo)向環(huán)四；05、導(dǎo)向環(huán)五；10、手臂支架；11、電機一 ；111、梯形螺桿；112、螺母；12、電機二 ；131、導(dǎo)向輪一 ；132、導(dǎo)向輪二 ；133、固定座；14、傳動軸；21、第一轉(zhuǎn)座；22、第二轉(zhuǎn)座；23、連接軸；241、第一錐齒輪；242、第二錐齒輪；25、滾動軸承；31、安裝座；32、手指單元；321、指節(jié)；322、手指關(guān)節(jié)；33、傳感器組。
[0015]
【具體實施方式】
[0016]下面，結(jié)合附圖以及【具體實施方式】，對本發(fā)明做進一步描述:
如圖1和圖2所示，一種柔性仿生機械手，包括機械手臂、機械手腕、機械手指和牽引機構(gòu):
機械手臂，包括手臂支架10、機體部分固定在手臂支架10后端的六個電機一 11、六個順延手臂支架10長度方向延伸且與電機一 11 一一對應(yīng)的梯形螺桿111、分別匹配套接在六個梯形螺桿111上的六個螺母112，以及機體部分固定在手臂支架10上的電機二 12 ;所述梯形螺桿111前端樞接于手臂支架10的前端、后端連接于與其對應(yīng)的電機一 11的轉(zhuǎn)軸上;
機械手腕，包括固定于手臂支架10前端的第一轉(zhuǎn)座21、以及第二轉(zhuǎn)座22、以及沿手臂支架10寬度方向延伸以將第一轉(zhuǎn)座21和第二轉(zhuǎn)座22連接起來的連接軸23，其中連接軸23與第一轉(zhuǎn)座21經(jīng)滾動軸承25進行連接，連接軸23與第二轉(zhuǎn)座22固定連接，第一轉(zhuǎn)座21上樞接有與電機二 12的轉(zhuǎn)軸同步的傳動軸14，傳動軸14遠離電機二 12的末端固定