CN107053253A - 超冗余机械手 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超冗余机械手包括依次连接的底架、支板、支座、大臂、小臂及夹持器；所述底架与支板之间通过伸缩装置Ⅰ相连，所述伸缩装置Ⅰ用于驱动支板沿垂直于底架的方向往复移动；所述支板与支座之间通过回转装置相连，所述回转装置用于驱动支座以一垂直于支板的轴线为转轴而旋转运动；所述支座与大臂之间通过转动装置Ⅰ相连，所述转动装置Ⅰ用于驱动大臂做俯仰运动；所述大臂与小臂之间通过转动装置Ⅱ相连，所述转动装置Ⅱ用于驱动小臂做俯仰运动及左右摆动；所述小臂与夹持器之间通过伸缩装置Ⅱ相连，所述伸缩装置Ⅱ用于驱动夹持器沿小臂的轴向往复移动；本发明具有较多的自由度，灵活性强，提升救援的效率并提高成功救援的概率。

Description

超冗余机械手

技术领域

本发明涉及一种机械手，特别涉及一种超冗余机械手。

背景技术

超冗余机械手是指具有运动冗余自由度的机械手。与普通机械手相比，超冗余机械手具有更加灵活的运动特性，可以在完成上下伸展任务的同时完成机械手旋转角度的变换等附加任务。其应用范围十分广泛，大到深海和宇宙空间的探索，小到产品加工和家庭服务等不同领域都可以发现其身影。由于具备冗余的自由度，即保证机械手末端在完成所要求任务的同时，还能根据不同的任务要求和工作环境选择不同的优化指标。

在传统的抗震救灾环境中，机械手常作为探测性机器人，表现为伸长某一关节或旋转某一关节，以将救援探测器贴近破碎的石块或石块缝隙中，进行救援探测。像挖掘机在救援中不能直接搬走有生命迹象附近的障碍物体，提升其救援的高效性，尤其是在地震或山体滑坡等条件下，高自由度的灵巧性机械手更能提高成功救援的概率；现有的救灾型机械手仍存在些灵活性不足的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种超冗余机械手，具有较多的自由度，灵活性强，提升救援的效率并提高成功救援的概率。

本发明的超冗余机械手，包括依次连接的底架、支板、支座、大臂、小臂及夹持器；所述底架与支板之间通过伸缩装置Ⅰ相连，所述伸缩装置Ⅰ用于驱动支板沿垂直于底架的方向往复移动；所述支板与支座之间通过回转装置相连，所述回转装置用于驱动支座以一垂直于支板的轴线为转轴而旋转运动；所述支座与大臂之间通过转动装置Ⅰ相连，所述转动装置Ⅰ用于驱动大臂做俯仰运动；所述大臂与小臂之间通过转动装置Ⅱ相连，所述转动装置Ⅱ用于驱动小臂做俯仰运动及左右摆动；所述小臂与夹持器之间通过伸缩装置Ⅱ相连，所述伸缩装置Ⅱ用于驱动夹持器沿小臂的轴向往复移动；

所述伸缩装置Ⅰ包括剪叉式连杆组件及第一电机，所述第一电机通过第一传动组件驱使剪叉式连杆组件动作；所述剪叉式连杆组件至少包括底部连杆单元和顶部连杆单元，所述底部连杆单元与底架相连，且所述底架上设有用于限制底部连杆单元剪式移动的滑槽Ⅰ，所述顶部连杆单元与支板相连，且所述支板上设有与滑槽Ⅰ对应的滑槽Ⅱ；所述第一电机固定在底架上；所述第一传动组件包括主动锥齿轮、从动锥齿轮、第一主动齿轮、第一传动轴及齿条，所述主动锥齿轮固定设在第一电机的动力输出轴上，所述从动锥齿轮固定套设在第一传动轴上并与主动锥齿轮啮合传动，两个所述第一主动齿轮固定套设在第一传动轴的两端并分别与安装在底架上的两条齿条啮合传动，所述齿条连接在底部连杆单元上并推动底部连杆单元进行剪式移动；

所述回转装置包括回转台及第二电机，所述第二电机通过第二传动组件驱使回转台动作；所述支座固定在回转台上，所述第二电机安装在支板上；所述第二传动组件包括第二主动齿轮、第二从动齿轮及第二传动轴，所述第二传动轴固定在回转台且其轴线与回转台轴线重合，所述第二主动齿轮固定设在第二电机的动力输出轴上，所述第二从动齿轮固定套设在第二传动轴上并与第二主动齿轮啮合传动；

所述转动装置Ⅰ包括第三电机，所述第三电机通过第三传动组件驱使大臂做上下俯仰动作；所述第三电机安装在支座中；所述第三传动组件包括第三主动齿轮、第三从动齿轮及第三传动轴，所述大臂的前端及支座的后端设有用于配合安装第三传动轴的安装耳Ⅰ，所述第三传动轴的轴线垂直于第二传动轴的轴线；所述第三主动齿轮固定设在第三电机的动力输出轴上，所述第三从动齿轮固定套设在第三传动轴上并与第三主动齿轮啮合传动；

所述转动装置Ⅱ包括第四电机及第五电机，所述第四电机通过第四传动组件驱使小臂做左右摆动动作，所述第五电机通过第五传动组件驱使小臂做上下俯仰动作；所述第四电机安装在大臂中，所述第五电机安装在小臂中；所述第四传动组件包括第四主动齿轮、第四从动齿轮及第四传动轴，所述大臂的后端设有用于安装第四传动轴的安装耳Ⅱ，所述第四传动轴的轴线垂直于第三传动轴的轴线，所述第四主动齿轮固定设在第四电机的动力输出轴上，所述第四从动齿轮固定套设在第四传动轴上并与第四主动齿轮啮合传动；所述第五传动组件包括第五主动齿轮、第五从动齿轮及第五传动轴，所述小臂的前端设有用于安装第五传动轴的安装耳Ⅲ，所述第五主动齿轮固定设在第五电机的动力输出轴上，所述第五从动齿轮固定套设在第五传动轴上并与第五主动齿轮啮合传动。

进一步，所述伸缩装置Ⅱ为液压缸结构，所述伸缩装置Ⅱ的活塞杆在活塞作用下从小臂后端伸出并与夹持器相连接。

进一步，所述第五传动轴与第四传动轴垂直相交成“十”字轴结构且独立转动。

进一步，所述夹持器包括动力箱、操作筒及夹持爪，所述伸缩装置Ⅱ与动力箱相连，所述动力箱与操作筒之间通过转动装置Ⅲ相连，所述转动装置Ⅲ用于驱动操作筒做上下俯仰运动。

进一步，所述夹持爪包括爪座及转动连接于爪座的爪臂，三个所述爪座均匀固定在操作筒的外壁，操作筒中设有伸缩装置Ⅲ，所述伸缩装置Ⅲ为液压缸结构，所述伸缩装置Ⅲ的活塞杆在活塞作用下从操作筒伸出并通过连杆与爪臂相连，所述连杆的两端分别铰接于伸缩装置Ⅲ活塞杆及爪臂并推动三个爪臂向内聚拢或者向外展开。

进一步，所述转动装置Ⅲ包括第六电机，所述第六电机通过第六传动组件驱使操作筒做上下俯仰动作；所述第六电机安装在动力箱中；所述第六传动组件包括第六主动齿轮、第六从动齿轮及第六传动轴，所述动力箱的后端设有用于安装第六传动轴的安装耳Ⅳ，所述第六传动轴的轴线平行于第二传动轴的轴线；所述第六主动齿轮固定设在第六电机的动力输出轴上，所述第六从动齿轮固定套设在第六传动轴上并与第六主动齿轮直接啮合传动或者通过减速机构传动。

进一步，该机械手还包括一控制系统，所述控制系统包括用于处理控制的控制器、用于通信的通信器及用于给各用电部件提供电力的电源，所述控制器通过通信器与外部终端相连，所述控制器的信号输出端分别与第一电机、第二电机、第三电机、第四电机、第五电机、第六电机、伸缩装置Ⅱ及伸缩装置Ⅲ的信号输入端相连。

进一步，所述控制器为单片机，所述通信器为无线通信器结构。

进一步，所述电源采用太能供电系统，该系统包括太阳能光伏组件、MPPT控制器、蓄电池及逆变器，太阳能光伏组件的输出端与MPPT控制器的输入端相连，MPPT控制器的输出端与蓄电池的输入端相连，蓄电池的输出端与逆变器的输入端相连，逆变器的输出端与用电部件的电力输入端相连。

进一步，所述太阳能光伏组件括电池总成和用于固定电池总成的边框，电池总成包括从上往下依次设置的前板玻璃、前层胶膜、电池片、后层胶膜和背板玻璃；所述前板玻璃和背板玻璃四周固定密封连接，前层胶膜、电池片及后层胶膜固定在由前板玻璃和背板玻璃形成的密封空间中。

本发明的有益效果：本发明的超冗余机械手，夹持器为末端执行机构，负责夹持物体，伸缩装置Ⅰ、回转装置、转动装置Ⅰ、转动装置Ⅱ及伸缩装置Ⅱ作为相邻两部件的连接机构，使得相邻两部件具有一定的活动自由度，不同的活动组合使得夹持器可处在不同的空间位置，夹持器有足够的工作空间，可有效实现避障，灵活地完成救援任务；因此，本发明具有较多的自由度，灵活性强，提升救援的效率并提高成功救援的概率。

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A处放大示意图；

图3为本发明的回转装置的结构示意图；

图4为本发明的转动装置Ⅰ的结构示意图；

图5为本发明的大臂后端的结构示意图；

图6为本发明的小臂前端的结构示意图；

图7为本发明的动力箱的结构示意图；

图8为本发明的操作筒及夹持爪的连接示意图；

图9为发明的控制系统的原理框图。

具体实施方式

如图1至图9所示：本实施例的超冗余机械手，包括依次连接的底架1、支板2、支座3、大臂4、小臂5及夹持器6；所述底架1与支板2之间通过伸缩装置Ⅰ相连，所述伸缩装置Ⅰ用于驱动支板2沿垂直于底架1的方向往复移动；所述支板2与支座3之间通过回转装置相连，所述回转装置用于驱动支座3以一垂直于支板2的轴线为转轴而旋转运动；所述支座3与大臂4之间通过转动装置Ⅰ相连，所述转动装置Ⅰ用于驱动大臂4做俯仰运动；所述大臂4与小臂5之间通过转动装置Ⅱ相连，所述转动装置Ⅱ用于驱动小臂5做俯仰运动及左右摆动；所述小臂5与夹持器6之间通过伸缩装置Ⅱ相连，所述伸缩装置Ⅱ用于驱动夹持器6沿小臂5的轴向往复移动；底架1可为金属框架式结构，其上具有连接机构，能够在使用时连接在工程机械上，以补充本机械手的移动性方面的不足；支板2与底架1之间的距离由伸缩装置Ⅰ控制调节，使得支板2可远离或者靠近底架1；支座3可在支板2上旋转，从而在较大幅度上调节机械手的位置；机械手具有仿人体的设计，支座3相当于人体的肩部，大臂4相当于人体的后臂，小臂5相当于人体的前臂，转动装置Ⅰ、转动装置Ⅱ相当于人体的肩关节、肘关节，夹持器6则相当于人体手掌；夹持器6为末端执行机构，负责夹持物体，伸缩装置Ⅰ、回转装置、转动装置Ⅰ、转动装置Ⅱ及伸缩装置Ⅱ作为相邻两部件的连接机构，使得相邻两部件具有一定的活动自由度，不同的活动组合使得夹持器6可处在不同的空间位置，夹持器6有足够的工作空间，可有效实现避障，灵活地完成救援任务。

本实施例中，所述伸缩装置Ⅰ包括剪叉式连杆组件71及第一电机72，所述第一电机72通过第一传动组件驱使剪叉式连杆组件71动作；所述剪叉式连杆组件71至少包括底部连杆单元71a和顶部连杆单元71b，所述底部连杆单元71a与底架1相连，且所述底架1上设有用于限制底部连杆单元71a剪式移动的滑槽Ⅰ1a，所述顶部连杆单元71b与支板2相连，且所述支板2上设有与滑槽Ⅰ1a对应的滑槽Ⅱ2a；所述第一电机72固定在底架1上；所述第一传动组件包括主动锥齿轮73、从动锥齿轮74、第一主动齿轮75、第一传动轴76及齿条77，所述主动锥齿轮73固定设在第一电机72的动力输出轴上，所述从动锥齿轮74固定套设在第一传动轴76上并与主动锥齿轮73啮合传动，两个所述第一主动齿轮75固定套设在第一传动轴76的两端并分别与安装在底架1上的两条齿条77啮合传动，所述齿条77连接在底部连杆单元71a上并推动底部连杆单元71a进行剪式移动；剪叉式连杆组件71结构简单、伸缩性好、稳定性强，通过各连杆单元的铰接配合，可实现伸缩折叠，为支板2的动作提供动力；剪叉式连杆组件71的动力则来源于第一电机72；在底架1上设置有用于固定第一主动齿轮75、第一传动轴76及齿条77的固定座1b，通过第一电机72的正转、反转即可驱动底部连杆单元71a剪式移动(即底部连杆单元71a的相关连接铰接活动)，第一主动齿轮75与齿条77的配合性好，传动迅速；滑槽Ⅰ1a、滑槽Ⅱ2a限定了剪叉式连杆组件71的移动幅度，同时具有导向效果，使其移动平稳可靠。

本实施例中，所述回转装置包括回转台81及第二电机82，所述第二电机82通过第二传动组件驱使回转台81动作；所述支座3固定在回转台81上，所述第二电机82安装在支板2上；所述第二传动组件包括第二主动齿轮83、第二从动齿轮84及第二传动轴85，所述第二传动轴85固定在回转台81且其轴线与回转台81轴线重合，所述第二主动齿轮83固定设在第二电机82的动力输出轴上，所述第二从动齿轮84固定套设在第二传动轴85上并与第二主动齿轮83啮合传动；回转台81为圆台结构；第二电机82的输出轴轴线与第二传动轴85轴线平行，以提高传动平稳性；回转台81转动带动支座3一同旋转。

本实施例中，所述转动装置Ⅰ包括第三电机91，所述第三电机91通过第三传动组件驱使大臂4做上下俯仰动作；所述第三电机91安装在支座3中；所述第三传动组件包括第三主动齿轮92、第三从动齿轮93及第三传动轴94，所述大臂4的前端及支座3的后端设有用于配合安装第三传动轴94的安装耳Ⅰ4a，所述第三传动轴94的轴线垂直于第二传动轴85的轴线；所述第三主动齿轮92固定设在第三电机91的动力输出轴上，所述第三从动齿轮93固定套设在第三传动轴94上并与第三主动齿轮92啮合传动；“上下”“左右”均是以图1中所示为准；安装耳Ⅰ4a设有供第三传动轴94穿过并定位的轴孔，使大臂4铰接于支座3，第三电机91提供大臂4进行单自由度转动的动力。

本实施例中，所述转动装置Ⅱ包括第四电机101及第五电机102，所述第四电机101通过第四传动组件驱使小臂5做左右摆动动作，所述第五电机102通过第五传动组件驱使小臂5做上下俯仰动作；所述第四电机101安装在大臂4中，所述第五电机102安装在小臂5中；所述第四传动组件包括第四主动齿轮103、第四从动齿轮104及第四传动轴105，所述大臂4的后端设有用于安装第四传动轴105的安装耳Ⅱ4b，所述第四传动轴105的轴线垂直于第三传动轴94的轴线，所述第四主动齿轮103固定设在第四电机101的动力输出轴上，所述第四从动齿轮104固定套设在第四传动轴105上并与第四主动齿轮103啮合传动；所述第五传动组件包括第五主动齿轮106、第五从动齿轮107及第五传动轴108，所述小臂5的前端设有用于安装第五传动轴108的安装耳Ⅲ5a，所述第五传动轴108与第四传动轴105垂直相交成“十”字轴结构且独立转动，所述第五主动齿轮106固定设在第五电机102的动力输出轴上，所述第五从动齿轮107固定套设在第五传动轴108上并与第五主动齿轮106啮合传动；该结构的小臂5具有两自由度，即可做左右摆动动作及上下俯仰动作；安装耳Ⅱ4a、安装耳Ⅲ5a设有供相关传动轴穿过并定位的轴孔；第五传动轴108与第四传动轴105独立转动、互不影响。

本实施例中，所述伸缩装置Ⅱ11为液压缸结构，所述伸缩装置Ⅱ11的活塞杆11a在活塞作用下从小臂5后端伸出并与夹持器6相连接。

本实施例中，所述夹持器6包括动力箱61、操作筒62及夹持爪63，所述伸缩装置Ⅱ与动力箱61相连，所述动力箱61与操作筒62之间通过转动装置Ⅲ相连，所述转动装置Ⅲ用于驱动操作筒62做上下俯仰运动；所述夹持爪63包括爪座631及转动连接于爪座631的爪臂632，三个所述爪座631均匀固定在操作筒62的外壁，操作筒62中设有伸缩装置Ⅲ12，所述伸缩装置Ⅲ12为液压缸结构，所述伸缩装置Ⅲ12的活塞杆12a在活塞作用下从操作筒62伸出并通过连杆64与爪臂632相连，所述连杆64的两端分别铰接于伸缩装置Ⅲ12的活塞杆12a及爪臂632并推动三个爪臂632向内聚拢或者向外展开；向内即朝向操作筒62轴线方向；三个爪臂632向内聚拢时对其中的物体形成夹持作用力，向外展开时则松开被夹持的物体。

本实施例中，所述转动装置Ⅲ包括第六电机131，所述第六电机131通过第六传动组件驱使操作筒62做上下俯仰动作；所述第六电机131安装在动力箱61中；所述第六传动组件包括第六主动齿轮132、第六从动齿轮133及第六传动轴134，所述动力箱61的后端设有用于安装第六传动轴134的安装耳Ⅳ，所述第六传动轴134的轴线平行于第二传动轴85的轴线；所述第六主动齿轮132固定设在第六电机131的动力输出轴上，所述第六从动齿轮133固定套设在第六传动轴134上并与第六主动齿轮132直接啮合传动或者通过减速机构135传动；减速机构可为现有的齿轮组减速结构，其级数和传动比可根据需要而定，以增大力矩，使得爪臂632具有足够的夹持力。

本实施例中，该机械手还包括一控制系统，所述控制系统包括用于处理控制的控制器14、用于通信的通信器15及用于给各用电部件提供电力的电源16，所述控制器14通过通信器15与外部终端相连，所述控制器14的信号输出端分别与第一电机72、第二电机82、第三电机91、第四电机101、第五电机102、第六电机131、伸缩装置Ⅱ11及伸缩装置Ⅲ12的信号输入端相连；所述控制器14可为单片机，所述通信器15优选为无线通信器结构，例如可利用现有的3G、4G等网络进行通信；该控制系统与摄像系统配合即可实现远程操控，操控性强；控制系统还可包括相关传感器，例如探测大臂4、小臂5的转动角度的角度传感器及探测夹持器6所处高度的高度传感器，以便于形成控制策略；所述一电机72、第二电机82、第三电机91、第四电机101、第五电机102和第六电机131、均可为步进电机结构。

本实施例中，为利于节能环保的实现，电源16可采用太能供电系统，该系统包括太阳能光伏组件、MPPT控制器、蓄电池及逆变器，太阳能光伏组件的输出端与MPPT控制器的输入端相连，MPPT控制器的输出端与蓄电池的输入端相连，蓄电池的输出端与逆变器的输入端相连，逆变器的输出端与用电部件的电力输入端相连；太阳能光伏组件、MPPT控制器可设在室外，其通过导线与其它部件相连接；太阳能光伏组件可将光能转化为电能并储存在蓄电池中，逆变器则把产生的直流电能转变成交流电并输出供用电部件使用；而且，MPPT控制器可对光伏阵列中的最大功率点进行跟踪，获取最大功率点的方案，使供电电源始终输出最大功率，从而提高太阳能利用率；太阳能光伏组件括电池总成和用于固定电池总成的边框，电池总成包括从上往下依次设置的前板玻璃、前层胶膜、电池片、后层胶膜和背板玻璃；所述前板玻璃和背板玻璃四周固定密封连接，前层胶膜、电池片及后层胶膜固定在由前板玻璃和背板玻璃形成的密封空间中。

最后说明的是，以上实施例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 (10)

1.一种超冗余机械手，其特征在于：包括依次连接的底架、支板、支座、大臂、小臂及夹持器；所述底架与支板之间通过伸缩装置Ⅰ相连，所述伸缩装置Ⅰ用于驱动支板沿垂直于底架的方向往复移动；所述支板与支座之间通过回转装置相连，所述回转装置用于驱动支座以一垂直于支板的轴线为转轴而旋转运动；所述支座与大臂之间通过转动装置Ⅰ相连，所述转动装置Ⅰ用于驱动大臂做俯仰运动；所述大臂与小臂之间通过转动装置Ⅱ相连，所述转动装置Ⅱ用于驱动小臂做俯仰运动及左右摆动；所述小臂与夹持器之间通过伸缩装置Ⅱ相连，所述伸缩装置Ⅱ用于驱动夹持器沿小臂的轴向往复移动；

所述所述伸缩装置Ⅰ包括剪叉式连杆组件及第一电机，所述第一电机通过第一传动组件驱使剪叉式连杆组件动作；所述剪叉式连杆组件至少包括底部连杆单元和顶部连杆单元，所述底部连杆单元与底架相连，且所述底架上设有用于限制底部连杆单元剪式移动的滑槽Ⅰ，所述顶部连杆单元与支板相连，且所述支板上设有与滑槽Ⅰ对应的滑槽Ⅱ；所述第一电机固定在底架上；所述第一传动组件包括主动锥齿轮、从动锥齿轮、第一主动齿轮、第一传动轴及齿条，所述主动锥齿轮固定设在第一电机的动力输出轴上，所述从动锥齿轮固定套设在第一传动轴上并与主动锥齿轮啮合传动，两个所述第一主动齿轮固定套设在第一传动轴的两端并分别与安装在底架上的两条齿条啮合传动，所述齿条连接在底部连杆单元上并推动底部连杆单元进行剪式移动；

所述回转装置包括回转台及第二电机，所述第二电机通过第二传动组件驱使回转台动作；所述支座固定在回转台上，所述第二电机安装在支板上；所述第二传动组件包括第二主动齿轮、第二从动齿轮及第二传动轴，所述第二传动轴固定在回转台且其轴线与回转台轴线重合，所述第二主动齿轮固定设在第二电机的动力输出轴上，所述第二从动齿轮固定套设在第二传动轴上并与第二主动齿轮啮合传动；

所述转动装置Ⅰ包括第三电机，所述第三电机通过第三传动组件驱使大臂做上下俯仰动作；所述第三电机安装在支座中；所述第三传动组件包括第三主动齿轮、第三从动齿轮及第三传动轴，所述大臂的前端及支座的后端设有用于配合安装第三传动轴的安装耳Ⅰ，所述第三传动轴的轴线垂直于第二传动轴的轴线；所述第三主动齿轮固定设在第三电机的动力输出轴上，所述第三从动齿轮固定套设在第三传动轴上并与第三主动齿轮啮合传动。

所述转动装置Ⅱ包括第四电机及第五电机，所述第四电机通过第四传动组件驱使小臂做左右摆动动作，所述第五电机通过第五传动组件驱使小臂做上下俯仰动作；所述第四电机安装在大臂中，所述第五电机安装在小臂中；所述第四传动组件包括第四主动齿轮、第四从动齿轮及第四传动轴，所述大臂的后端设有用于安装第四传动轴的安装耳Ⅱ，所述第四传动轴的轴线垂直于第三传动轴的轴线，所述第四主动齿轮固定设在第四电机的动力输出轴上，所述第四从动齿轮固定套设在第四传动轴上并与第四主动齿轮啮合传动；所述第五传动组件包括第五主动齿轮、第五从动齿轮及第五传动轴，所述小臂的前端设有用于安装第五传动轴的安装耳Ⅲ，所述第五主动齿轮固定设在第五电机的动力输出轴上，所述第五从动齿轮固定套设在第五传动轴上并与第五主动齿轮啮合传动。

2.根据权利要求1所述的超冗余机械手，其特征在于：所述伸缩装置Ⅱ为液压缸结构，所述伸缩装置Ⅱ的活塞杆在活塞作用下从小臂后端伸出并与夹持器相连接。

3.根据权利要求1所述的超冗余机械手，其特征在于：所述第五传动轴与第四传动轴垂直相交成“十”字轴结构且独立转动。

4.根据权利要求2所述的超冗余机械手，其特征在于：所述夹持器包括动力箱、操作筒及夹持爪，所述伸缩装置Ⅱ与动力箱相连，所述动力箱与操作筒之间通过转动装置Ⅲ相连，所述转动装置Ⅲ用于驱动操作筒做上下俯仰运动。

5.根据权利要求4所述的超冗余机械手，其特征在于：所述夹持爪包括爪座及转动连接于爪座的爪臂，三个所述爪座均匀固定在操作筒的外壁，操作筒中设有伸缩装置Ⅲ，所述伸缩装置Ⅲ为液压缸结构，所述伸缩装置Ⅲ的活塞杆在活塞作用下从操作筒伸出并通过连杆与爪臂相连，所述连杆的两端分别铰接于伸缩装置Ⅲ活塞杆及爪臂并推动三个爪臂向内聚拢或者向外展开。

6.根据权利要求5所述的超冗余机械手，其特征在于：所述转动装置Ⅲ包括第六电机，所述第六电机通过第六传动组件驱使操作筒做上下俯仰动作；所述第六电机安装在动力箱中；所述第六传动组件包括第六主动齿轮、第六从动齿轮及第六传动轴，所述动力箱的后端设有用于安装第六传动轴的安装耳Ⅳ，所述第六传动轴的轴线平行于第二传动轴的轴线；所述第六主动齿轮固定设在第六电机的动力输出轴上，所述第六从动齿轮固定套设在第六传动轴上并与第六主动齿轮直接啮合传动或者通过减速机构传动。

7.根据权利要求6所述的超冗余机械手，其特征在于：该机械手还包括一控制系统，所述控制系统包括用于处理控制的控制器、用于通信的通信器及用于给各用电部件提供电力的电源，所述控制器通过通信器与外部终端相连，所述控制器的信号输出端分别与第一电机、第二电机、第三电机、第四电机、第五电机、第六电机、伸缩装置Ⅱ及伸缩装置Ⅲ的信号输入端相连。

8.根据权利要求7所述的超冗余机械手，其特征在于：所述控制器为单片机，所述通信器为无线通信器结构。

9.根据权利要求8所述的超冗余机械手，其特征在于：所述电源采用太能供电系统，该系统包括太阳能光伏组件、MPPT控制器、蓄电池及逆变器，太阳能光伏组件的输出端与MPPT控制器的输入端相连，MPPT控制器的输出端与蓄电池的输入端相连，蓄电池的输出端与逆变器的输入端相连，逆变器的输出端与用电部件的电力输入端相连。

10.根据权利要求9所述的超冗余机械手，其特征在于：所述太阳能光伏组件括电池总成和用于固定电池总成的边框，电池总成包括从上往下依次设置的前板玻璃、前层胶膜、电池片、后层胶膜和背板玻璃；所述前板玻璃和背板玻璃四周固定密封连接，前层胶膜、电池片及后层胶膜固定在由前板玻璃和背板玻璃形成的密封空间中。