CN104890002B - 自适应机械手臂装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种自适应机械手臂装置，包括手指基座、连接于所述手指基座的多个自适应手指以及用于驱动所述自适应手指运动的动力装置；所述自适应手指包括内端铰接于手指基座的内杆、内端铰接于内杆外端的中间杆以及内端铰接于中间杆外端的外杆，本发明应用在码头机械手臂上，对港口上大型复杂的零部件进行智能搬运，并对其被搬运过程中的受力进行实时监测及搬运过程的实时监控不仅提高了工作效率，降低了作业人员的劳动强度，提高了货物搬运的安全性。

Description

自适应机械手臂装置
技术领域
本发明涉及一种机械手装置，尤其涉及一种自适应机械手臂装置装置。
背景技术
为了提高大型五金器件和复杂零部件的运输效率，工程上常采用通过货船进行运输。然而，在其从货船上搬运至岸上的货车上时或从货车搬运至货船上时，码头常采用绳索将零件或部件进行捆绑，再采用挂钩和人工的配合对其进行抓起、搬运、释放。这种搬运方式存在着极大的安全隐患、工作效率也存在着极大的提升空间。
因此需要一种自适应机械手臂装置，机械手指可根据物品的形状及大小调整其工作布局，保证被搬运物品重心的平稳性，不仅降低了较大的安全隐患，也提高了工作效率，同时体现了工业的智能化、自动化，进而拓展了工业机器人的应用范围。
发明内容
有鉴于此，本发明是一种自适应机械手臂装置，应用在码头机械手臂上，对港口上大型复杂的零部件进行智能搬运，并对其被搬运过程中的受力进行实时监测及搬运过程的实时监控不仅提高了工作效率，降低了作业人员的劳动强度，提高了货物搬运的安全性。
本发明的自适应机械手臂装置，包括手指基座、连接于所述手指基座的多个自适应手指以及用于驱动所述自适应手指运动的动力装置；所述自适应手指包括内端铰接于手指基座的内杆、内端铰接于内杆外端的中间杆以及内端铰接于中间杆外端的外杆；所述动力装置包括连接于所述内杆与中间杆之间铰轴的第一伸缩件以及用于驱动所述外杆相对于中间杆转动的第二伸缩件；所述外杆固定设有调整轮以及与该调整轮传动配合的传动带，所述第二伸缩件连接于该传动带用于拉动调整轮转动；
本发明的自适应机械手臂装置还包括控制器，所述第一伸缩件包括与控制器信号连接的第一人工肌肉，所述第二伸缩件包括与控制器信号连接的第二人工肌肉。
进一步，所述外杆设有用于采集外杆与被抓取物之间压力参数的压力传感器且该压力传感器信号连接于控制器；
本发明的自适应机械手臂装置还包括用于容纳所述手指基座的桶形基体且所述手指基座可转动设置于该基体内；所述手指基座传动连接有用于驱动手指基座转动的电机；
进一步，所述基体上固定设有控制臂，所述控制臂外端固定设有与控制器信号连接的摄像机；
进一步，所述第一伸缩件还包括与第一人工肌肉同轴设置的第一回位弹簧且所述第一回位弹簧连接于所述内杆与中间杆之间的铰轴上；所述第二伸缩件还包括与传动带连接的第二回位弹簧；
进一步，所述自适应手指设有六个并沿手指基座周向均匀分布。
本发明的有益效果是：本发明的自适应机械手臂装置，通过控制第一伸缩件的伸缩运动可以控制自适应手指的中间杆和内杆发生相对转动，从而使自适应手指伸出以抓取货物，同时通过控制第一伸缩件的收缩可以控制自适应手指的外杆相对于中间杆转动，使外杆夹紧需要被抓取的货物，本发明的机械手指可根据物品的形状及大小调整其工作布局，类似于人的手指活动，保证被搬运物品重心的平稳性，不仅降低了较大的安全隐患，也提高了工作效率，同时体现了工业的智能化、自动化，进而拓展了工业机器人的应用范围。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的自适应手指的结构示意图。
具体实施方式
图1为本发明的结构示意图，图2为本发明的自适应手指的结构示意图，如图所示，本实施例的自适应机械手臂装置，包括手指基座、连接于所述手指基座的多个自适应手指以及用于驱动所述自适应手指运动的动力装置；所述自适应手指包括内端铰接于手指基座的内杆2、内端铰接于内杆2外端的中间杆3以及内端铰接于中间杆3外端的外杆4；所述动力装置包括连接于所述内杆2与中间杆3之间铰轴的第一伸缩件以及用于驱动所述外杆4相对于中间杆3转动的第二伸缩件；所述外杆4固定设有调整轮以及与该调整轮传动配合的传动带，所述第二伸缩件连接于该传动带用于拉动调整轮转动，通过控制第一伸缩件的伸缩运动可以控制自适应手指的中间杆3和内杆2发生相对转动，从而使自适应手指伸出以抓取货物，同时通过控制第一伸缩件的收缩可以控制自适应手指的外杆4相对于中间杆3转动，使外杆4夹紧需要被抓取的货物，本发明的机械手指可根据物品的形状及大小调整其工作布局，类似于人的手指活动，保证被搬运物品重心的平稳性，不仅降低了较大的安全隐患，也提高了工作效率，同时体现了工业的智能化、自动化，进而拓展了工业机器人的应用范围。
本实施例的自适应机械手臂装置还包括控制器，所述第一伸缩件包括与控制器信号连接的第一人工肌肉7，所述第二伸缩件包括与控制器信号连接的第二人工肌肉8，气动人工肌肉是一种新型的拉伸型气动执行元件,当通入压缩空气时,能像人类的肌肉那样产生很强的收缩力,所以称作气动人工肌肉，气动人工肌肉以崭新的设计构思突破了气动执行元件作功必须由压缩空气推动活塞这一传统概念。与传统的气缸相比,省略了活塞、活塞杆、缸筒、密封圈等诸多零部件,主要由弹性橡胶内管、纤维编织网外套和两端部连接头组成。气动人工肌肉具有结构简单、输出力大、无机械运动部件产生的摩擦、特别是安全、柔顺等特点，本实施例中，通过控制器控制第一人工肌肉7与第二人工肌肉8的收缩可以控制自适应手指伸出并可靠的抓紧货物。
本实施例中，所述外杆4设有用于采集外杆4与被抓取物之间压力参数的压力传感器且该压力传感器信号连接于控制器，自适应手指上安装压力传感器，控制器接受压力信号后可对被抓取的物体受力的大小进行实时调节，保证搬运时物品受力的实时控制，避免被抓取物体脱落。
本实施例的自适应机械手臂装置还包括用于容纳所述手指基座的桶形基体1且所述手指基座可转动设置于该基体1内；所述手指基座传动连接有用于驱动手指基座转动的电机，控制器控制电机传动可以驱动手指基座转动，手指基座可根据检测装置检测的被搬运物体形状及重量进行旋转调节，以保证物体被搬运过程中的平稳性。
本实施例中，所述基体1上固定设有控制臂5，所述控制臂5外端固定设有与控制器信号连接的摄像机6，控制臂5可采用多连杆机构，从而实现摄像机6位置的调节，摄像机6用于实时监控被抓取的物体，从而确定所需的自适应手指数量，同时对自适应手指的工作进行分配，选取3-4个手指进行工作，剩余手指只是简单的辅助平衡作用。
本实施例中，所述第一伸缩件还包括与第一人工肌肉7同轴设置的第一回位弹簧9且所述第一回位弹簧9连接于所述内杆2与中间杆3之间的铰轴上；所述第二伸缩件还包括与传动带连接的第二回位弹簧10，当人工肌肉放松时，通过回位弹簧实现自适应手指夹紧被抓取物体。
本实施例中，所述自适应手指设有六个并沿手指基座周向均匀分布，并通过控制器判断确定所需的自适应手指。
最后说明的是，以上发明仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种自适应机械手臂装置，其特征在于：包括控制器、手指基座、连接于所述手指基座的多个自适应手指、用于容纳所述手指基座的桶形基体以及用于驱动所述自适应手指运动的动力装置；所述手指基座可转动设置于所述基体内；所述手指基座传动连接有用于驱动手指基座转动的电机，所述自适应手指包括内端铰接于手指基座的内杆、内端铰接于内杆外端的中间杆以及内端铰接于中间杆外端的外杆；所述动力装置包括连接于所述内杆与中间杆之间铰轴的第一伸缩件以及用于驱动所述外杆相对于中间杆转动的第二伸缩件；所述外杆固定设有调整轮以及与该调整轮传动配合的传动带，所述第二伸缩件连接于该传动带用于拉动调整轮转动；所述第一伸缩件包括与控制器信号连接的第一人工肌肉，所述第二伸缩件包括与控制器信号连接的第二人工肌肉。
2.根据权利要求1所述的自适应机械手臂装置，其特征在于：所述外杆设有用于采集外杆与被抓取物之间压力参数的压力传感器且该压力传感器信号连接于控制器。
3.根据权利要求1所述的自适应机械手臂装置，其特征在于：所述基体上固定设有控制臂，所述控制臂外端固定设有与控制器信号连接的摄像机。
4.根据权利要求1所述的自适应机械手臂装置，其特征在于：所述第一伸缩件还包括与第一人工肌肉同轴设置的第一回位弹簧且所述第一回位弹簧连接于所述内杆与中间杆之间的铰轴上；所述第二伸缩件还包括与传动带连接的第二回位弹簧。
5.根据权利要求1所述的自适应机械手臂装置，其特征在于：所述自适应手指设有六个并沿手指基座周向均匀分布。
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