CN103932828A - 一种多功能助残机械手 - Google Patents

Abstract

一种多功能助残机械手，属于机械手技术领域。本发明的手爪包括基板、舵机及夹持指，基板上设置有滑道，夹持指下部连接有滑块，夹持指通过滑块及滑道与基板滑动配合，舵机安装在基板上，舵机与滑块之间通过曲柄连杆机构相连接；曲柄连杆机构包括曲柄和连杆，曲柄的杆体中心与舵机的动力输出轴相连接，曲柄一端与连杆一端相铰接，连杆另一端铰接在滑块上；在滑块上也设置有滑道，夹持指下部设置有滑槽，夹持指通过滑槽及滑道与滑块相连接；在滑块与夹持指之间设置有弹簧；在夹持指夹持面上设置有弹性橡胶垫；手爪配装有工具连接柄，工具连接柄与手爪相配合，工具连接柄端部连接有工具；在夹持指的夹持面上设置有凹槽，凹槽与工具连接柄相对应。

Description

一种多功能助残机械手

技术领域

本发明属于机械手技术领域，特别是涉及一种多功能助残机械手。

背景技术

目前，面对诸多行动不便的老年人及上肢残障人士，能够帮助他们实现抓取物体和日常进餐的机械手，是重拾他们“自食其力”信心的重要工具，但是现阶段作为辅助工具的助残机械手发展的还很不完善，现有的助残机械手不但价格昂贵，而且功能单一，虽能完成一定的夹取动作，但是夹取物体的适用范围小，作为机械手重要组成部分的手爪部分，对夹取的物体限制非常大，能够夹取矩形类物体的手爪，想要很好的夹取圆柱形类物体就非常困难，反之亦然。而且现有的手爪大都没有设置过载保护功能，手爪的夹持力全部由传感器控制，导致手爪部分的成本极高，且夹持可靠性又很低。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种多功能助残机械手，其手爪部分对于所夹取物体的形状适用范围大，几乎不受所夹取物体形状的限制，能够同时满足对矩形物体和圆柱形物体的夹取工作；本发明的手爪部分采用的是滑道式平行夹取结构，并能够实现机械式过载保护，不但降低了手爪部分的制造成本，还极大的提高了夹持可靠性。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种多功能助残机械手，包括支撑盘、大臂、小臂、手腕及手爪，所述大臂一端与支撑盘相连，大臂另一端与小臂一端相连，小臂另一端与手腕相连，手腕与手爪相连；所述手爪包括基板、舵机、第一夹持指及第二夹持指，在所述基板的一侧设置有第一滑道，在所述第一夹持指下部连接有第一滑块，在第二夹持指下部连接有第二滑块，第一夹持指通过第一滑块及第一滑道与基板滑动配合，第二夹持指通过第二滑块及第一滑道与基板滑动配合；所述舵机安装在基板上，舵机与第一滑块及第二滑块之间通过曲柄连杆机构相连接。

在所述第一滑块上设置有第二滑道，在第一夹持指下部设置有第一滑槽，第一夹持指通过第一滑槽及第二滑道与第一滑块相连接；在所述第二滑块上设置有第三滑道，在第二夹持指下部设置有第二滑槽，第二夹持指通过第三滑道及第二滑槽与第二滑块相连接；在所述第一滑块与第一夹持指之间、第二滑块与第二夹持指之间均设置有弹簧。

在所述第一夹持指及第二夹持指的夹持面上均设置有弹性橡胶垫。

所述曲柄连杆机构包括曲柄、第一连杆及第二连杆，所述曲柄的杆体中心与舵机的动力输出轴相连接，曲柄一端与第一连杆一端相铰接，第一连杆另一端铰接在第一滑块上；所述曲柄另一端与第二连杆一端相铰接，第二连杆另一端铰接在第二滑块上。

所述手爪配装有工具连接柄，工具连接柄与手爪相配合，工具连接柄端部连接有工具。

在所述第一夹持指及第二夹持指的夹持面上均设置有凹槽，凹槽与工具连接柄相对应。

本发明的有益效果：

本发明与现有技术相比，所夹取物体的形状适用范围大，几乎不受所夹取物体形状的限制，能够同时满足对矩形物体和圆柱形物体的夹取工作；本发明的手爪部分采用的是滑道式平行夹取结构，并能够实现机械式过载保护，不但降低了手爪部分的制造成本，还极大的提高了夹持可靠性。

附图说明

图1为本发明的一种多功能助残机械手结构示意图；

图2为图1中手爪结构示意图；

图3为图2的侧视图；

图4为本发明与轮椅结合安装效果图；

图中，1—支撑盘，2—大臂，3—小臂，4—手腕，5—手爪，6—基板，7—舵机，8—第一夹持指，9—第二夹持指，10—曲柄，11—第一连杆，12—第二连杆，13—第一滑块，14—第二滑块，15—弹簧，16—弹性橡胶垫。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。

如图1、2、3所示，一种多功能助残机械手，包括支撑盘1、大臂2、小臂3、手腕4及手爪5，所述大臂2一端与支撑盘1相连，大臂2另一端与小臂3一端相连，小臂3另一端与手腕4相连，手腕4与手爪5相连；所述手爪5包括基板6、舵机7、第一夹持指8及第二夹持指9，在所述基板6的一侧设置有第一滑道，在所述第一夹持指8下部连接有第一滑块13，在第二夹持指9下部连接有第二滑块14，第一夹持指8通过第一滑块13及第一滑道与基板6滑动配合，第二夹持指9通过第二滑块14及第一滑道与基板6滑动配合；所述舵机7安装在基板6上，舵机7与第一滑块13及第二滑块14之间通过曲柄连杆机构相连接。

在所述第一滑块13上设置有第二滑道，在第一夹持指8下部设置有第一滑槽，第一夹持指8通过第一滑槽及第二滑道与第一滑块13相连接；在所述第二滑块14上设置有第三滑道，在第二夹持指9下部设置有第二滑槽，第二夹持指9通过第三滑道及第二滑槽与第二滑块14相连接；在所述第一滑块13与第一夹持指8之间、第二滑块14与第二夹持指9之间均设置有弹簧15。当第一、第二夹持指之间的夹持力大于弹簧15弹性变形力时，弹簧15会被压缩，而通过弹簧压缩实现过载保护，防止了夹持力的过大损坏被夹持物。

在所述第一夹持指8及第二夹持指9的夹持面上均设置有弹性橡胶垫16，当夹持物为圆柱形物体时，弹性橡胶垫16会通过弹性变形使其表面更好的贴合在夹持物的圆柱面上，使夹持物的夹持稳定性更高。

所述曲柄连杆机构包括曲柄10、第一连杆11及第二连杆12，所述曲柄10的杆体中心与舵机7的动力输出轴相连接，曲柄10一端与第一连杆11一端相铰接，第一连杆11另一端铰接在第一滑块13上；所述曲柄10另一端与第二连杆12一端相铰接，第二连杆12另一端铰接在第二滑块14上。

所述手爪5配装有工具连接柄，工具连接柄与手爪5相配合，工具连接柄端部连接有工具，工具包括汤匙、餐叉、翻书用橡胶杆等。

在所述第一夹持指8及第二夹持指9的夹持面上均设置有凹槽，凹槽与工具连接柄相对应，当手爪5夹持工具连接柄时，令工具连接柄位于凹槽内，能够保证舵机7只需输出较小的扭转力，就可实现对工具连接柄的夹紧，进而通过更换不同的工具实现相应的功能。

下面结合附图说明本发明的一次使用过程：

如图4所示，本实施例中将本发明的一种多功能助残机械手安装到轮椅上，与轮椅相结合，以帮助使用者实现用餐及看书的目的。为了尽可能的降低机械手的整机重量，机械手的骨架部分采用塑料材质，并通过3D打印技术制造。

舵机7反向转动，直到手爪5处于最大张开位置，选定一个抓取目标，本实施例中以水杯为例，移动机械手靠近水杯，令水杯位于处于第一夹持指8与第二夹持指9之间，此时舵机7正向转动，进而使第一夹持指8与第二夹持指9相互靠近，直到水杯被夹住，舵机7继续正向转动，夹持力不断增大，此时弹性橡胶垫16会缓慢变形，直到充分与水杯的圆柱外表面相贴合，此时水杯被完全夹紧，这时机械手向上移动，水杯在手爪5夹持作用下抬起，并缓慢靠近使用者嘴边，实现饮水的目的。

即使夹持力没有控制好，导致夹持力过大，水杯也不会因为过载而碎裂，因为当夹持力超过弹簧15弹性变形力时，弹簧15会迅速被压缩，此时第一夹持指8、第二夹持指9会分别沿着第一滑块13上的第二滑道、第二滑块14上的第三滑道反向滑动，使夹持力无法继续增大，从而保证了夹持力的相对稳定，实现了过载保护的目的。

Claims (6)

1.一种多功能助残机械手，包括支撑盘、大臂、小臂、手腕及手爪，所述大臂一端与支撑盘相连，大臂另一端与小臂一端相连，小臂另一端与手腕相连，手腕与手爪相连；其特征在于：所述手爪包括基板、舵机、第一夹持指及第二夹持指，在所述基板的一侧设置有第一滑道，在所述第一夹持指下部连接有第一滑块，在第二夹持指下部连接有第二滑块，第一夹持指通过第一滑块及第一滑道与基板滑动配合，第二夹持指通过第二滑块及第一滑道与基板滑动配合；所述舵机安装在基板上，舵机与第一滑块及第二滑块之间通过曲柄连杆机构相连接。

2.根据权利要求1所述的一种多功能助残机械手，其特征在于：在所述第一滑块上设置有第二滑道，在第一夹持指下部设置有第一滑槽，第一夹持指通过第一滑槽及第二滑道与第一滑块相连接；在所述第二滑块上设置有第三滑道，在第二夹持指下部设置有第二滑槽，第二夹持指通过第三滑道及第二滑槽与第二滑块相连接；在所述第一滑块与第一夹持指之间、第二滑块与第二夹持指之间均设置有弹簧。

3.根据权利要求1所述的一种多功能助残机械手，其特征在于：在所述第一夹持指及第二夹持指的夹持面上均设置有弹性橡胶垫。

4.根据权利要求1所述的一种多功能助残机械手，其特征在于：所述曲柄连杆机构包括曲柄、第一连杆及第二连杆，所述曲柄的杆体中心与舵机的动力输出轴相连接，曲柄一端与第一连杆一端相铰接，第一连杆另一端铰接在第一滑块上；所述曲柄另一端与第二连杆一端相铰接，第二连杆另一端铰接在第二滑块上。

5.根据权利要求1所述的一种多功能助残机械手，其特征在于：所述手爪配装有工具连接柄，工具连接柄与手爪相配合，工具连接柄端部连接有工具。

6.根据权利要求5所述的一种多功能助残机械手，其特征在于：在所述第一夹持指及第二夹持指的夹持面上均设置有凹槽，凹槽与工具连接柄相对应。