CN106113069B - 一种仿生机械手 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种仿生机械手,涉及机械手技术领域。一种仿生机械手,包括机械手腕,所述机械手腕的端部设置旋转座,所述旋转座上设置机械手掌;所述机械手掌的端部设置的五个仿生机械手指,所述机械手掌与五个仿生机械手指构成人体手掌形状。本发明所要解决的技术问题是提供一种灵活性好的仿生机械手。
Description
技术领域
本发明涉及机械手技术领域,尤其是涉及一种仿生机械手。
背景技术
机器人飞速发展,已经成为工业4.0的核心技术之一,机械手是机器人与外界进行交互和操作的主要手段之一,起着不可替代的作用,特别是与人类的手一样具有通用性和灵活性的灵巧手已迫在眉睫。
当前,很多文献已经着力于机械手方面的研究,有针对具体问题的专用机械手,也有仿人手的五指机械手;比如:北航的bh系列手、清华的th系列手。但前者是针对具体操作对象而设计的专用性机械手,脱离具体目标后无法使用,无法充当机器人手这样一个高度仿生的部件;后者性能并不能满足通用、灵巧等实际需求。当然,有一些研究已经着力于仿生机械手的研究,比如国外的 barretthand机械手。但是此机械手存在结构复杂、灵活性低、通用性差、力度掌控能力差等问题,尤其是对加工工艺、材料的耐磨性要求较高、对使用年限有较高限制的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供了一种灵活性好的机械结构的仿生机械手。
为实现上述目的,本发明提供以下的技术方案:一种仿生机械手,所述仿生机械手包括机械手腕,所述机械手腕的端部设置旋转座,所述旋转座上设置机械手掌;所述机械手掌的端部设置的五个仿生机械手指,所述机械手掌与五个仿生机械手指构成人体手掌形状;
所述机械手掌靠近机械手腕处设置大拇指安装座,大拇指安装座上设置大拇指滑块放置孔,大拇指滑块放置孔内设置大拇指曲柄滑块;所述大拇指曲柄滑块连接大拇指气缸;所述大拇指气缸的伸缩端连接大拇指模块;所述机械手掌远离机械手腕端依照人体手指位置依次设置食指安装座、中指安装座、无名指安装座和小拇指安装座;所述食指安装座设置食指滑块放置孔,食指滑块放置孔内设置食指曲柄滑块;所述食指曲柄滑块连接食指气缸;所述食指气缸的伸缩端可转动连接食指模块;所述中指安装座设置中指滑块放置孔,中指滑块放置孔内设置中指曲柄滑块;所述中指曲柄滑块连接中指气缸;所述中指气缸的伸缩端可转动连接中指模块;所述无名指安装座设置无名指滑块放置孔,无名指滑块放置孔内设置无名指曲柄滑块;所述无名指曲柄滑块连接无名指气缸;所述无名指气缸的伸缩端可转动连接无名指模块;所述小拇指安装座设置小拇指滑块放置孔,小拇指滑块放置孔内设置小拇指曲柄滑块;所述小拇指曲柄滑块连接小拇指气缸;所述小拇指气缸的伸缩端可转动连接小拇指模块;所述食指安装座、中指安装座、无名指安装座、小拇指安装座分别与机械手掌可转动连接,转动方向与机械手掌的表面平行,其中,食指安装座、中指安装座、无名指安装座、小拇指安装座分别在与机械手掌连接处设置圆形铰接块;所述连接处设置圆形铰接块铰接,所述圆形铰接块分别与设置在食指安装座、中指安装座、无名指安装座、小拇指安装座的转动气缸的伸缩端偏心固接;所述转动气缸的固定端固接在机械手掌上;所述大拇指模块包括与大拇指气缸伸缩端可转动连接的固定块、第一拇指节和第二拇指节,所述固定块的外侧设置大拇指弯曲气缸,所述大拇指弯曲气缸的伸缩端连接拇指转动块;所述拇指转动块的结构呈船锚型,包括与固定块转动连接的直部、与大拇指弯曲气缸可转动连接的第一曲部和与大拇指第二拇指节可转动连接的第二曲部;所述第二拇指节与第一拇指节可转动连接;所述固定块上设置可与其转动的转动块;所述转动块与拇指转动块的直部间设置铰链可转动连接;所述拇指转动块的第二曲部上设置月牙形转动孔;所述第二拇指节上穿转动轴并穿过月牙形转动孔连接第二拇指节和第二曲部;所述第二拇指节与第一拇指节衔接处设置转动孔;所述第一拇指节上穿转动轴并穿过转动孔连接第二拇指节和第一拇指节。
优选的,所述食指模块包括与食指气缸伸缩端固接的第三食指节、所述第三食指节的另一端通过转轴与第二食指节可转动连接;所述第二食指节的另一端通过转轴与第一食指节可转动连接;所述第一食指节的侧边还设置食指推动气缸,所述食指推动气缸的伸缩端和第三食指节与第二食指节间的转动轴固接;所述第二食指节还包括与第三食指节和第一食指节固接的食指回位块。
优选的,所述食指模块包括与食指气缸伸缩端固接的第三食指节、所述第三食指节的另一端通过转轴与第二食指节可转动连接;所述第二食指节的另一端通过转轴与第一食指节可转动连接;所述第一食指节的侧边还设置食指推动气缸,所述食指推动气缸的伸缩端和第三食指节与第二食指节间的转动轴固接;所述第二食指节还包括与第三食指节和第一食指节固接的食指回位块。
优选的,所述中指模块包括与中指气缸伸缩端固接的第三中指节、所述第三中指节的另一端通过转轴与第二中指节可转动连接;所述第二中指节的另一端通过转轴与第一中指节可转动连接;所述第一中指节的侧边还设置中指推动气缸,所述中指推动气缸的伸缩端和第三中指节与第二中指节间的转动轴固接;所述第二中指节还包括与第三中指节和第一中指节固接的中指回位块。
优选的,所述无名指模块包括与无名指气缸伸缩端固接的第三无名指节、所述第三无名指节的另一端通过转轴与第二无名指节可转动连接;所述第二无名指节的另一端通过转轴与第一无名指节可转动连接;所述第一无名指节的侧边还设置无名指推动气缸,所述无名指推动气缸的伸缩端和第三无名指节与第二无名指节间的转动轴固接;所述第二无名指节还包括与第三无名指节和第一无名指节固接的无名指回位块。
优选的,所述小拇指模块包括与小拇指气缸伸缩端固接的第三小拇指节、所述第三小拇指节的另一端通过转轴与第二小拇指节可转动连接;所述第二小拇指节的另一端通过转轴与第一小拇指节可转动连接;所述第一小拇指节的侧边还设置小拇指推动气缸,所述小拇指推动气缸的伸缩端和第三小拇指节与第二小拇指节间的转动轴固接;所述第二小拇指节还包括与第三小拇指节和第一小拇指节固接的小拇指回位块。
优选的,所述第一拇指节的端部设置向机械手掌掌心方向隆起的拇指凸块;所述第三食指节的端部设置向机械手掌掌心方向隆起的食指凸块;所述第三中指节的端部设置向机械手掌掌心方向隆起的中指凸块;所述第三无名指节的端部设置向机械手掌掌心方向隆起的无名指凸块;所述第三小拇指节的端部设置向机械手掌掌心方向隆起的小拇指凸块。
优选的,所述仿生机械手的构成部件的材料为铝合金或工程塑料。
本发明采用仿人手的五指机械手的机械结构仿生模拟构成,其灵活度高,抓取力强,可以采用铝合金材料、工程塑料制成工业成品。
附图说明
图1是本发明一种仿生机械手的结构示意图;
其中,1、机械手腕,2、旋转座,3、机械手掌,4、大拇指安装座,5、大拇指滑块放置孔,6、曲柄滑块,7、大拇指气缸,8、大拇指模块,9、食指安装座,10、中指安装座、11.无名指安装座、 12.小拇指安装座、13.圆形铰接块、14.转动气缸、15.固定块、16. 铰链、17.转动轴、20.食指模块、21.食指滑块放置孔、22.食指曲柄滑块、23.食指气缸、30.中指模块、31.中指滑块放置孔、32.中指曲柄滑块、33.中指气缸、40.无名指模块、41.无名指滑块放置孔、42.无名指曲柄滑块、43.无名指活塞、50.小拇指模块、51.小拇指滑块放置孔、52.小拇指曲柄滑块、53.小拇指活塞、81.第一拇指节、 82.第二拇指节、83.拇指转动块、85.大拇指弯曲气缸、201.第一食指节、202.第二食指节、203.第三食指节、204.转轴、205.推动活塞、206.食指回位块、207.食指凸块、301.第一中指节、302.第二中指节、303.第三中指节、304.中指转轴、305.中指推动气缸、306. 中指回位块、307.中指凸块、401.第一无名指节、402.第二无名指节、403.第三无名指节、404.无名指转轴、405.无名指推动气缸、 406.无名指回位块、407.无名指凸块、501.第一小拇指节、502.第二小拇指节、503.第三小拇指节、504.小拇指转轴、505.小拇指推动气缸、506.小拇指回位块、507.小拇指凸块、811.拇指凸块、831.直部、832.第一曲部、833.第二曲部、834.月牙形转动孔。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解,下面将结合实施例和附图对本发明作进一步详述,该实施例仅用于解释本发明,并不构成对本发明保护范围的限定。
下面结合附图1详细说明本发明的优选实施方式:本发明一种仿生机械手,所述仿生机械手包括机械手腕1,所述机械手腕1的端部设置旋转座2,所述旋转座2上设置机械手掌3;所述机械手掌 3的端部设置的五个仿生机械手指,所述机械手掌3与五个仿生机械手指构成人体手掌形状;所述机械手掌3靠近机械手腕1处设置大拇指安装座4,大拇指安装座4上设置大拇指滑块放置孔5,大拇指滑块放置孔5内设置大拇指曲柄滑块6;所述大拇指曲柄滑块6 连接大拇指气缸7;所述大拇指气缸7的伸缩端连接大拇指模块8;所述机械手掌3远离机械手腕1端依照人体手指位置依次设置食指安装座9、中指安装座10、无名指安装座11和小拇指安装座12;所述食指安装座9设置食指滑块放置孔21,食指滑块放置孔21内设置食指曲柄滑块22;所述食指曲柄滑块22连接食指气缸23;所述食指气缸23的伸缩端可转动连接食指模块20;所述中指安装座 10设置中指滑块放置孔31,中指滑块放置孔31内设置中指曲柄滑块32;所述中指曲柄滑块32连接中指气缸33;所述中指气缸33的伸缩端可转动连接中指模块30;所述无名指安装座11设置无名指滑块放置孔41,无名指滑块放置孔41内设置无名指曲柄滑块42;所述无名指曲柄滑块42连接无名指气缸43;所述无名指气缸43的伸缩端可转动连接无名指模块40;所述小拇指安装座12设置小拇指滑块放置孔51,小拇指滑块放置孔51内设置小拇指曲柄滑块52;所述小拇指曲柄滑块52连接小拇指气缸53;所述小拇指气缸53的伸缩端可转动连接小拇指模块50;所述食指安装座9、中指安装座 10、无名指安装座11、小拇指安装座12分别与机械手掌3可转动连接,转动方向与机械手掌3的表面平行。
作为本发明的一种优选实施方式,食指安装座9、中指安装座 10、无名指安装座11、小拇指安装座12分别在与机械手掌3连接处设置圆形铰接块13,所述圆形铰接块13分别与设置在食指安装座9、中指安装座10、无名指安装座11、小拇指安装座12的转动气缸14的伸缩端偏心固接;所述转动气缸14的固定端固接在机械手掌3上。
作为本发明的一种优选实施方式,大拇指模块8包括与大拇指气缸7伸缩端可转动连接的固定块15、第一拇指节81和第二拇指节82,所述固定块15的外侧设置大拇指弯曲气缸85,所述大拇指弯曲气缸85的伸缩端连接拇指转动块83;所述拇指转动块83的结构呈船锚型,包括与固定块15转动连接的直部831、与大拇指弯曲气缸85可转动连接的第一曲部832和与大拇指第二拇指节82可转动连接的第二曲部833;所述第二拇指节82与第一拇指节81可转动连接。固定块15上设置可与其转动的转动块;所述转动块与拇指转动块83的直部831间设置铰链16可转动连接,拇指转动块83的第二曲部833上设置月牙形转动孔834;所述第二拇指节82上穿转动轴17并穿过月牙形转动孔连接第二拇指节82和第二曲部833;所述第二拇指节82与第一拇指节81衔接处设置转动孔834;所述第一拇指节81上穿转动轴17并穿过月牙形转动孔834连接第二拇指节82和第一拇指节81。
作为本发明的一种优选实施方式,食指模块20包括与食指气缸 23伸缩端固接的第三食指节203、所述第三食指节203的另一端通过食指转轴204与第二食指节202可转动连接;所述第二食指节 202的另一端通过食指转轴204与第一食指节201可转动连接。所述第一食指节201的侧边还设置食指推动气缸205,所述食指推动气缸205的伸缩端和第三食指节203与第二食指节202间的食指转轴204固接。所述第二食指节202还包括与第三食指节203和第一食指节201固接的食指回位块206。
中指模块30包括与中指气缸33伸缩端固接的第三中指节303、所述第三中指节303的另一端通过中指转轴204与第二中指节302 可转动连接;所述第二中指节302的另一端通过中指转轴204与第一中指节301可转动连接;所述第一中指节301的侧边还设置中指推动活塞305,所述中指推动活塞305的伸缩端和第三中指节303 与第二中指节302间的中指转轴204固接;所述第二中指节302还包括与第三中指节303和第一中指节301固接的中指回位块306。
无名指模块40包括与无名指气缸43伸缩端固接的第三无名指节403、所述第三无名指节403的另一端通过转轴404与第二无名指节402可转动连接;所述第二无名指节402的另一端通过转轴 404与第一无名指节401可转动连接;所述第一无名指节401的侧边还设置无名指推动气缸405,所述无名指推动气缸405的伸缩端和第三无名指节与第二无名指节间的转轴404固接;所述第二无名指节402还包括与第三无名指节403和第一无名指节401固接的无名指回位块406。
小拇指模块50包括与小拇指气缸53伸缩端固接的第三小拇指节503、所述第三小拇指节503的另一端通过转轴504与第二小拇指节502可转动连接;所述第二小拇指节502的另一端通过转轴 504与第一小拇指节501可转动连接;所述第一小拇指节501的侧边还设置小拇指推动活塞505,所述小拇指推动气缸505的伸缩端和第三小拇指节503与第二小拇指节502间的转动轴504固接;所述第二小拇指节502还包括与第三小拇指节503和第一小拇指节 501固接的小拇指回位块506。
作为本发明的一种优选实施方式,所述第一拇指节81的端部设置向机械手掌3掌心方向隆起的拇指凸块811。所述第三食指节203 的端部设置向机械手掌3掌心方向隆起的食指凸块207。所述第三中指节303的端部设置向机械手掌3掌心方向隆起的中指凸块307。所述第三无名指节403的端部设置向机械手掌3掌心方向隆起的无名指凸块407。所述第三小拇指节503的端部设置向机械手掌3掌心方向隆起的小拇指凸块507。
本发明采用仿人手的五指机械手的机械结构仿生模拟构成,其灵活度高,抓取力强,同时还可以采用铝合金材料或者工程塑料制成工业成品。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明创造构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种仿生机械手,所述仿生机械手包括机械手腕,所述机械手腕的端部设置旋转座,所述旋转座上设置机械手掌;所述机械手掌的端部设置的五个仿生机械手指,所述机械手掌与五个仿生机械手指构成人体手掌形状;其特征在于:所述机械手掌靠近机械手腕处设置大拇指安装座,大拇指安装座上设置大拇指滑块放置孔,大拇指滑块放置孔内设置大拇指曲柄滑块;所述大拇指曲柄滑块连接大拇指气缸;所述大拇指气缸的伸缩端连接大拇指模块;所述机械手掌远离机械手腕端依照人体手指位置依次设置食指安装座、中指安装座、无名指安装座和小拇指安装座;所述食指安装座设置食指滑块放置孔,食指滑块放置孔内设置食指曲柄滑块;所述食指曲柄滑块连接食指气缸;所述食指气缸的伸缩端可转动连接食指模块;所述中指安装座设置中指滑块放置孔,中指滑块放置孔内设置中指曲柄滑块;所述中指曲柄滑块连接中指气缸;所述中指气缸的伸缩端可转动连接中指模块;所述无名指安装座设置无名指滑块放置孔,无名指滑块放置孔内设置无名指曲柄滑块;所述无名指曲柄滑块连接无名指气缸;所述无名指气缸的伸缩端可转动连接无名指模块;所述小拇指安装座设置小拇指滑块放置孔,小拇指滑块放置孔内设置小拇指曲柄滑块;所述小拇指曲柄滑块连接小拇指气缸;所述小拇指气缸的伸缩端可转动连接小拇指模块;所述食指安装座、中指安装座、无名指安装座、小拇指安装座分别与机械手掌可转动连接,转动方向与机械手掌的表面平行,其中,食指安装座、中指安装座、无名指安装座、小拇指安装座分别在与机械手掌连接处设置圆形铰接块铰接,所述圆形铰接块分别与设置在食指安装座、中指安装座、无名指安装座、小拇指安装座的转动气缸的伸缩端偏心固接;所述转动气缸的固定端固接在机械手掌上;所述大拇指模块包括与大拇指气缸伸缩端可转动连接的固定块、第一拇指节和第二拇指节,所述固定块的外侧设置大拇指弯曲气缸,所述大拇指弯曲气缸的伸缩端连接拇指转动块;所述拇指转动块的结构呈船锚型,包括与固定块转动连接的直部、与大拇指弯曲气缸可转动连接的第一曲部和与大拇指第二拇指节可转动连接的第二曲部;所述第二拇指节与第一拇指节可转动连接;所述固定块上设置可与其转动的转动块;所述转动块与拇指转动块的直部间设置铰链可转动连接;所述拇指转动块的第二曲部上设置月牙形转动孔;所述第二拇指节上穿转动轴并穿过月牙形转动孔连接第二拇指节和第二曲部;所述第二拇指节与第一拇指节衔接处设置转动孔;所述第一拇指节上穿转动轴并穿过转动孔连接第二拇指节和第一拇指节。
2.根据权利要求1所述的仿生机械手,其特征在于:所述食指模块包括与食指气缸伸缩端固接的第三食指节、所述第三食指节的另一端通过转轴与第二食指节可转动连接;所述第二食指节的另一端通过转轴与第一食指节可转动连接;所述第一食指节的侧边还设置食指推动气缸,所述食指推动气缸的伸缩端和第三食指节与第二食指节间的转动轴固接;所述第二食指节还包括与第三食指节和第一食指节固接的食指回位块。
3.根据权利要求2所述的仿生机械手,其特征在于:所述中指模块包括与中指活塞伸缩端固接的第三中指节、所述第三中指节的另一端通过转轴与第二中指节可转动连接;所述第二中指节的另一端通过转轴与第一中指节可转动连接;所述第一中指节的侧边还设置中指推动气缸,所述中指推动气缸的伸缩端和第三中指节与第二中指节间的转动轴固接;所述第二中指节还包括与第三中指节和第一中指节固接的中指回位块。
4.根据权利要求3所述的仿生机械手,其特征在于:所述无名指模块包括与无名指气缸伸缩端固接的第三无名指节、所述第三无名指节的另一端通过转轴与第二无名指节可转动连接;所述第二无名指节的另一端通过转轴与第一无名指节可转动连接;所述第一无名指节的侧边还设置无名指推动气缸,所述无名指推动气缸的伸缩端和第三无名指节与第二无名指节间的转动轴固接;所述第二无名指节还包括与第三无名指节和第一无名指节固接的无名指回位块。
5.根据权利要求4所述的仿生机械手,其特征在于:所述小拇指模块包括与小拇指气缸伸缩端固接的第三小拇指节、所述第三小拇指节的另一端通过转轴与第二小拇指节可转动连接;所述第二小拇指节的另一端通过转轴与第一小拇指节可转动连接;所述第一小拇指节的侧边还设置小拇指推动气缸,所述小拇指推动气缸的伸缩端和第三小拇指节与第二小拇指节间的转动轴固接;所述第二小拇指节还包括与第三小拇指节和第一小拇指节固接的小拇指回位块。
6.根据权利要求5所述的仿生机械手,其特征在于:所述第一拇指节的端部设置向机械手掌掌心方向隆起的拇指凸块;所述第三食指节的端部设置向机械手掌掌心方向隆起的食指凸块;所述第三中指节的端部设置向机械手掌掌心方向隆起的中指凸块;所述第三无名指节的端部设置向机械手掌掌心方向隆起的无名指凸块;所述第三小拇指节的端部设置向机械手掌掌心方向隆起的小拇指凸块。
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