CN105726173B - 遥控电子机械手 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种遥控电子机械手。一种遥控电子机械手，其组成包括：机械手（2），机械手左端具有连接手腕（1），机械手前端通过转轴连接有活动手指（4），活动手指末端对应有一组握张四指滚动轮（8），手掌虎口处具有拇指支座（7），机械手手腕内具有无线控制装置，机械手手掌下端具有自锁器（16）和驱动电机（5），驱动电机的输出轴通过齿轮组A（6）与下端握张四指滚动轮连接，上端握张四指滚动轮通过齿轮组B（9）与握张指拇指滚动动轮（11）连接，握张四指滚动轮和握张指拇指滚动动轮上具有凹槽，活动手指与拇指上具有手指关节滚动轮（12），手指关节滚动轮与握张四指滚动轮上的凹槽之间具有拉线（13）。本发明用于遥控电子机械手。

Description

遥控电子机械手

技术领域：

本发明涉及一种遥控电子机械手。

背景技术：

目前机械手的研究方向主要包括面向工业应用的高精度，结构复杂，多自由度的仿人机械手，另外一个方向是面向民用领域的假肢手，包括取得广泛应用的单自由度假肢手以及具有仿人形的多自由度假肢手。

对于助残类假肢手从实用性角度讲，制造成本低，轻量化，体积小，操作简便，结构简单易于维修维护，故障率低是目前影响假肢手的推广和使用效果的重要因素。基于以上原因，通过复杂齿轮组精确实现多自由度的假肢手，虽然有较高的精度，动作丰富，但是由于其制造成本高，重量大，因此很难再普通假肢手使用者中推广。为了降低制造成本和重量，另外一种假肢手制造方案便是通过电机驱动拉线从而带动手指关节的运动，为了减轻手部的重量和体积比较多的方案是将多个驱动电机放置于手臂端，然后通过拉线驱动手部关节完成复杂动作。

经检索发现中国发明专利公开号：CN104997579A，名称：带有高精度小型化拉线控制系统的智能肌电假肢手。将多组驱动电机放置在手臂，驱动拉线从而带动手部关节活动，虽然可以实现手部关节多自由度的运动，但是由于手臂和假肢手之间采用拉线连接，佩戴不方便，并且容易损坏拉线，另外多组电机的使用也提高了制造成本和假肢手重量。

发明内容：

本发明的目的是提供一种遥控电子机械手。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

一种遥控电子机械手的遥控方法，其特征是：在进行使用和遥控时，首先将机械手手腕安装固定在所需位置，然后将手臂套套在用户的小臂上，通过无线遥控终端内部设置的压电传感器来采集小臂肌肉的压力变化信号，将压力变化信号通过放大电路反馈给无线控制器，然后无线控制器通过对压力变化信号的分析，通过无线控制器将控制信号发送给机械手手腕上的无线控制装置内部的无线控制器，然后机械手手腕内部的无线控制器通过电机驱动电路来驱动驱动电机转动，驱动电机通过齿轮组带动握张四指滚动轮转动和握张指拇指滚动动轮，同时握张四指滚动轮转动和握张指拇指滚动动轮通过拉线带动活动手指与拇指上的手指关节滚动轮转动，从而实现活动手指和拇指的张握状态，同时通过电流传感器检测电机驱动电流的变化，将电流变化信号和电源模块电量信号反馈回无线遥控终端，控制终端根据电流的变化发出电机转速控制信号和自锁器开关的控制信号；

该方法使用的遥控电子机械手，其组成包括：机械手，所述的机械手左端具有连接手腕，所述的机械手前端通过转轴连接有活动手指，所述的活动手指末端对应有一组握张四指滚动轮，手掌虎口处具有拇指支座，所述的拇指支座上具有拇指，机械手手腕内具有无线控制装置，机械手手掌下端具有自锁器和驱动电机，所述的驱动电机的输出轴通过齿轮组A与下端握张四指滚动轮连接，上端握张四指滚动轮通过齿轮组B与握张指拇指滚动动轮连接，所述的握张四指滚动轮和握张指拇指滚动动轮上具有凹槽，所述的活动手指与拇指上具有手指关节滚动轮，所述的手指关节滚动轮与握张四指滚动轮上的凹槽之间具有拉线，所述的握张指拇指滚动动轮上的凹槽与拇指上的手指关节滚动轮之间具有拉线；

所述的拇指支座上通过转轴连接有手指关节滚动轮组，最顶端的手指关节滚动轮嵌入到拇指底端的U形槽，所述的拇指通过转轴穿过U形槽内的手指关节滚动轮铰接在拇指支座上；

所述的无线控制装置包括无线控制器，所述的无线控制器分别与电流传感器、电机驱动电路、指示灯、电源模块电连接，所述的电机驱动电路与驱动电机和自锁器电连接；

所述的无线控制器对应有无线遥控终端，所述的无线遥控终端包括无线控制器，所述的无线控制器分别与LCD显示器、按键电连接，所述的无线控制器通过放大电路与压电传感器电连接，所述的无线遥控终端安装在手臂套上；

所述的手臂套为锥形套，所述的手臂套外表面具有锁紧带，所述的手臂套内上方和下方具有数个压电传感器，所述的压电传感器阵列布置。

有益效果：

1 .本发明提供一种结构简单、低成本、轻量化、小型化带有遥控装置的智能助残机械手，其不仅可以完成对五根手指张握动作力度的高精度控制，而且遥控装置的使用可以减少控制连线，方便佩戴、使用、降低故障率使得机械手可以进行较长时间的舒适佩戴与使用。本发明只使用一个小型电机控制机械手，并通过自锁器和霍尔电流传感器对电机进行保护，同时也可以通过自锁器控制手掌张握的角度。通过内置于手掌内的压电传感器可以把手掌的应力值转换成频率信号传递给控制器，控制器可以根据应力的大小控制电机转速和自锁器的开关，保证了既能够抓牢不同刚度的物体又不会损坏被抓物体。机械手的控制端安装在手臂上，通过压电传感器和开关经过无线信道对机械手的动作进行遥控控制。

本发明可以在对五根手指进行精确控制的同时，将重量体积都较大的电机齿轮箱组，通过小型化电机内嵌的方式置于机械手臂内部，大幅减小了模块的尺寸，更适合智能机械手对于重量和体积的要求，采用无线控制，便于佩戴使用的同时使拉线只在机械手内部走线，使用过程中更加稳定，不易出现与其它物体的缠绕刮碰而影响机械手稳定工作的情况。由于采取拉线控制的方式，结构简洁，故障率较低，成本较低，适合普通患者的日常使用需求。

附图说明：

附图1为本发明的机械手结构图。

附图2为本发明的机械手内部结构图。

附图3为本发明拇指与拇指支座示意图。

附图4为本发明无线控制装置结构框图。

附图5为本发明手臂套示意图。

具体实施方式：

实施例1：

一种遥控电子机械手，其组成包括：机械手2，所述的机械手左端具有连接手腕1，所述的机械手前端通过转轴连接有活动手指4，所述的活动手指末端对应有一组握张四指滚动轮8，手掌虎口处具有拇指支座7，所述的拇指支座上具有拇指3，机械手手腕内具有无线控制装置，机械手手掌下端具有自锁器16和驱动电机5，所述的驱动电机的输出轴通过齿轮组A6与下端握张四指滚动轮连接，所述的上端握张四指滚动轮通过齿轮组B9与握张指拇指滚动动轮11连接，握张四指滚动轮和握张指拇指滚动动轮上具有凹槽，所述的活动手指与拇指上具有手指关节滚动轮12，所述的手指关节滚动轮与握张四指滚动轮上的凹槽之间具有拉线13，所述的握张指拇指滚动动轮上的凹槽与拇指上的手指关节滚动轮14之间具有拉线。

实施例2：

根据实施例1所述的遥控电子机械手，所述的拇指支座上通过转轴连接有手指关节滚动轮组，最顶端的手指关节滚动轮嵌入到拇指底端的U形槽，所述的拇指通过转轴穿过U形槽内的手指关节滚动轮铰接在拇指支座上。

实施例3：

根据实施例1或2所述的遥控电子机械手，所述的无线控制装置包括无线控制器20，所述的无线控制器分别与电流传感器21、电机驱动电路17、指示灯19、电源模块18电连接，所述的电机驱动电路与驱动电机和自锁器电连接。

实施例4：

根据实施例1或2或3所述的遥控电子机械手，所述的无线控制器对应有无线遥控终端，所述的无线遥控终端包括无线控制器，所述的无线控制器分别与LCD显示器、按键电连接，所述的无线控制器通过放大电路与压电传感器电连接，所述的无线遥控终端安装在手臂套上。

实施例5：

根据实施例1或2或3或4所述的遥控电子机械手，所述的手臂套为锥形套，所述的手臂套外表面具有锁紧带，所述的手臂套内上方和下方具有数个压电传感器，所述的压电传感器阵列布置。

实施例6：

根据实施例1或2或3或4或5所述的遥控电子机械手的遥控方法，在进行使用和遥控时，首先将机械手手腕安装固定在所需位置，然后将手臂套套在用户的小臂上，通过无线遥控终端内部设置的压电传感器来采集小臂肌肉的压力变化信号，将压力变化信号通过放大电路反馈给无线控制器，然后无线控制器通过对压力变化信号的分析，通过无线控制器将控制信号发送给机械手手腕上的无线控制装置内部的无线控制器，然后机械手手腕内部的无线控制器通过电机驱动电路来驱动驱动电机转动，驱动电机通过齿轮组带动握张四指滚动轮转动和握张指拇指滚动动轮，同时握张四指滚动轮转动和握张指拇指滚动动轮通过拉线带动活动手指与拇指上的手指关节滚动轮转动，从而实现活动手指和拇指的张握状态，同时通过电流传感器检测电机驱动电流的变化，将电流变化信号和电源模块电量信号反馈回无线遥控终端，控制终端根据电流的变化发出电机转速控制信号和自锁器开关的控制信号。

Claims (1)

1.一种遥控电子机械手的遥控方法，其特征是：在进行使用和遥控时，首先将机械手手腕安装固定在所需位置，然后将手臂套套在用户的小臂上，通过无线遥控终端内部设置的压电传感器来采集小臂肌肉的压力变化信号，将压力变化信号通过放大电路反馈给无线控制器，然后无线控制器通过对压力变化信号的分析，通过无线控制器将控制信号发送给机械手手腕上的无线控制装置内部的无线控制器，然后机械手手腕内部的无线控制器通过电机驱动电路来驱动驱动电机转动，驱动电机通过齿轮组带动握张四指滚动轮转动和握张指拇指滚动动轮，同时握张四指滚动轮转动和握张指拇指滚动动轮通过拉线带动活动手指与拇指上的手指关节滚动轮转动，从而实现活动手指和拇指的张握状态，同时通过电流传感器检测电机驱动电流的变化，将电流变化信号和电源模块电量信号反馈回无线遥控终端，控制终端根据电流的变化发出电机转速控制信号和自锁器开关的控制信号；

该方法使用的遥控电子机械手，其组成包括：机械手，所述的机械手左端具有连接手腕，所述的机械手前端通过转轴连接有活动手指，所述的活动手指末端对应有一组握张四指滚动轮，手掌虎口处具有拇指支座，所述的拇指支座上具有拇指，机械手手腕内具有无线控制装置，机械手手掌下端具有自锁器和驱动电机，所述的驱动电机的输出轴通过齿轮组A与下端握张四指滚动轮连接，上端握张四指滚动轮通过齿轮组B与握张指拇指滚动动轮连接，所述的握张四指滚动轮和握张指拇指滚动动轮上具有凹槽，所述的活动手指与拇指上具有手指关节滚动轮，所述的手指关节滚动轮与握张四指滚动轮上的凹槽之间具有拉线，所述的握张指拇指滚动动轮上的凹槽与拇指上的手指关节滚动轮之间具有拉线；

所述的拇指支座上通过转轴连接有手指关节滚动轮组，最顶端的手指关节滚动轮嵌入到拇指底端的U形槽，所述的拇指通过转轴穿过U形槽内的手指关节滚动轮铰接在拇指支座上；

所述的无线控制装置包括无线控制器，所述的无线控制器分别与电流传感器、电机驱动电路、指示灯、电源模块电连接，所述的电机驱动电路与驱动电机和自锁器电连接；

所述的无线控制器对应有无线遥控终端，所述的无线遥控终端包括无线控制器，所述的无线控制器分别与LCD显示器、按键电连接，所述的无线控制器通过放大电路与压电传感器电连接，所述的无线遥控终端安装在手臂套上；

所述的手臂套为锥形套，所述的手臂套外表面具有锁紧带，所述的手臂套内上方和下方具有数个压电传感器，所述的压电传感器阵列布置。