CN107160382A - 一种多指灵巧手 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种多指灵巧手。本发明提供的多指灵巧手包括一条闭链和多条开链,其中,闭链是由第一杆、第二杆、第三杆、第四杆、第五杆构成的一个平面五杆变胞机构,其中,第一杆和第二杆通过第二转动铰链相连,第二杆和第三杆通过第三转动铰链相连,第三杆和第四杆通过第四转动铰链相连,第四杆和第五杆通过第五转动铰链相连,第五杆和第一杆通过第一转动铰链相连;多条开链均包括第六杆、第七杆和基座,其中,第六杆的一端通过第六转动铰链与基座转动铰接,所述基座均固定在所述闭链上。本发明提供的多指灵巧手灵巧性高,工作空间大,操作质量好,抓取适应能力强。
Description
技术领域
本发明涉及机器人领域,特别是涉及一种多指灵巧手。
背景技术
随着机器人应用领域的不断扩大,越来越多的实际应用中要求机器人的末端执行器能从事更加复杂,更加智能化的操作。原有简单的末端执行器因其通用性差,自由度少,灵活性低,无法对多形状、多尺寸的物体进行灵活性抓取,难以满足实际应用需求。多指灵巧手可以抓取多种形状、多尺寸、不同材质的物体,具有灵活度高、可操作性强等特性,安装到机器人末端,不仅能扩大机器人的作业范围,还能提高机器人的作业质量,成为了机器人领域研究热点之一。
传统多指灵巧手手掌普遍采用刚性结构,其缺点在于:多指灵巧手刚性结构的手掌,仅起支撑和固定作用,灵巧手只能通过手指关节的运动来调整手指的位姿,在很大程度上限制了机器人灵巧手的灵巧性和工作空间;手掌不可动,无法改变其形状,灵巧手手指间相对位置保持不变,灵巧手只能通过改变手指姿态来实现抓取、放置物体等操作,手掌对灵巧手抓取、放置等操作调节不起任何作用,降低了多指灵巧手的操作质量;手掌固定,灵巧手的整体尺寸和构型不变,降低了灵巧手对不同形状物体抓取的适应能力。现有技术中采用五杆球面连接件的手掌可变的灵巧手制造难度高,平面内机构尺寸姿态变化幅度较小,逆运动学存在多解情况使得控制难度大等缺点。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种多指灵巧手,该多指可变自由度、灵巧性高,工作空间大,操作质量好,抓取适应能力更强。
为解决上述技术问题,本发明采用的一个技术方案是:
一种多指灵巧手,包括一条闭链和多条开链,其特征在于:
所述闭链是由第一杆、第二杆、第三杆、第四杆、第五杆构成的一个平面五杆变胞机构,其中,第一杆和第二杆通过第二转动铰链相连,第二杆和第三杆通过第三转动铰链相连,第三杆和第四杆通过第四转动铰链相连,第四杆和第五杆通过第五转动铰链相连,第五杆和第一杆通过第一转动铰链相连;
所述开链均包括第六杆、第七杆和基座,其中,第六杆的一端通过第六转动铰链与基座转动铰接,所述基座均固定在所述闭链上。
进一步的,所述多条开开链的基座分别与第二杆、第三杆和第五杆固连。
进一步的,所述第一转动铰链、所述第二转动铰链、所述第三转动铰链、所述第四转动铰链以及所述第五转动铰链的轴线相互平行。
进一步的,所述第六转动铰链的轴线与所述第一转动铰链的轴线垂直。
进一步的,所述第六杆的另一端通过第七转动铰链与所述第七杆转动铰接。
进一步的,所述第七转动铰链的轴线与所述第六转动铰链的轴线平行。
本发明的多指灵巧手,包括一条闭链和多条开链,其中,闭链是由第一杆、第二杆、第三杆、第四杆、第五杆构成的一个平面五杆变胞机构,其中,第一杆和第二杆通过第二转动铰链相连,第二杆和第三杆通过第三转动铰链相连,第三杆和第四杆通过第四转动铰链相连,第四杆和第五杆通过第五转动铰链相连,第五杆和第一杆通过第一转动铰链相连;多条开链均包括第六杆、第七杆和基座,其中,第六杆的一端通过第六转动铰链与基座转动铰接,所述基座均固定在所述闭链上。本发明提供的多指灵巧手灵巧性高,工作空间大,操作质量好,抓取适应能力强。
附图说明
图1是本发明多指灵巧手的结构示意图;
图2是本发明多指灵巧手中闭链的结构示意图;
图3是本发明多指灵巧手中一条开链的结构示意图;
图4是本发明多指灵巧手的变形示意图;
图5是本发明多指灵巧手的另一变形示意图;
图6是本发明多指灵巧手的另一变形示意图;
图7是本发明多指灵巧手的另一变形示意图。
具体实施方式
请参阅图1至图7,以下通过图1至图7对本发明多指灵巧手进行详细说明。
首先请参阅图1和图2,一种在手掌处使用平面五杆变胞机构的多指灵巧手,包括一个闭链和多条开链,其中,闭链是由第一杆(101)、第二杆(102)、第三杆(103)、第四杆(104)、第五杆(105)构成的一个变胞五杆机构;第一杆(101)和第二杆(102)通过第二转动铰链(202)相连;第二杆(102)和第三杆(103)通过第三转动铰链(203)相连;第三杆(103)和第四杆(104)通过第四转动铰链(204)相连;第四杆(104)和第五杆(105)通过第五转动铰链(205)相连;第五杆(105)和第一杆(101)通过第一转动铰链(201)相连;第一转动铰链(201)、第二转动铰链(202)、第三转动铰链(203)、第四转动铰链(204)以及第五转动铰链(205)的轴线相互平行。
请参阅图1和图3,本发明提供的多指灵巧手中的每条开链的结构都相同,本实施例中只对其中的一条开链进行详细说明,具体的:开链包括第六杆(106)、第七杆(107)和基座(108),其中第六杆(106)的一端通过第六转动铰链(206)与基座(108)转动铰接,第六杆(106)的另一端通过第七转动铰链(207)与第七杆(107)转动铰接。基座(108)固定在闭链上,具体的,三条开链的基座分别与第二杆(102)、第三杆(103)和第五杆(105)固连。
本实施例中的开链与固连在第二杆(102)的基座(108)之间的第六转动铰链(206)的轴线与第一转动铰链(201)的轴线垂直。第六转动铰链(206)的轴线与第七转动铰链(207)的轴线平行。
本发明中将变胞机构应用到多指灵巧手的手掌,即本发明中多指灵巧手的闭链处,平面五杆变胞机构结构相对简单,制造难度低,控制简单,可以轻松的实现手掌尺寸和姿态的变化,且变化幅度可以很大,从而使得手掌可以轻松的变换到适合抓取长圆柱体、球体、小的物体、拧物体、捏物体等构型状态。且通过变胞机构在运动过程中改变机构构态,自由度,实现了手掌构型的改变,大大提高了灵巧手对不同形状物体抓取的适应能力; 本发明中多指灵巧手的闭链应用到多指灵巧手的手掌处,使得手掌可动,通过改变手掌位置、形状,使得灵巧手手指间相对位置发生变化,当通过灵巧手来实现抓取、放置物体等操作时,手掌起到了对灵巧手抓取、放置等操作调节的作用,提高了多指灵巧手的操作质量。
图4至图7是本发明多指灵巧手的变形示意图,具体的:
如图4所示,在图1基础上,驱动第一转动铰链(201),第五转动铰链(205)使得第一杆(101)和第四杆(104)与第五杆(105)之间的内角夹角近似为80度,从而使得三根手指,即本发明多指灵巧手中的开链,可以相互平行且均匀的相互错开,变形到这种手掌构型适合抓取长圆柱体等物体,例如矿泉水瓶等,而且手掌对抓取过程中也可以起调节作用,提高了多指灵巧手的操作质量。
如图5所示,在图1基础上,驱动第一转动铰链(201),使得第一杆(101)与第五杆(105)之间的内角夹角近似为75度,变形到这种手掌构型适合抓取球体等物体,使得手指接触点分布均匀且延长线过球形心,提高了多指灵巧手的抓取质量,例如网球或矿泉水瓶竖着抓取,同时也可以如图1所示手掌构型抓取球体等物体。
如图6所示,在图1基础上,驱动第一转动铰链(201),第五转动铰链(205)使得第一杆(101)和第四杆(104)与第五杆(105)重合,变形到这种手掌构型适合抓取小的物体,例如弹珠。
如图7所示,在图1基础上,驱动第一转动铰链(201),第五转动铰链(205)使得第一杆(101)与第五杆(105)之间的内角近似为160度,第四杆(104)与第五杆(105)之间的内角近似为20度,变形到这种手掌构型,使得右边的两根手指处于正对的状态,右边的两根手指适合灵巧手的捏、拧等操作,例如拧螺丝。
以上所述仅为本发明的实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (6)
1.一种多指灵巧手,包括一条闭链和多条开链,其特征在于:
所述闭链是由第一杆、第二杆、第三杆、第四杆、第五杆构成的一个平面五杆变胞机构,其中,第一杆和第二杆通过第二转动铰链相连,第二杆和第三杆通过第三转动铰链相连,第三杆和第四杆通过第四转动铰链相连,第四杆和第五杆通过第五转动铰链相连,第五杆和第一杆通过第一转动铰链相连;
所述开链均包括第六杆、第七杆和基座,其中,第六杆的一端通过第六转动铰链与基座转动铰接,所述基座均固定在所述闭链上。
2.根据权利要求1所述的多指灵巧手,其特征在于,所述多条开开链的基座分别与第二杆、第三杆和第五杆固连。
3.根据权利要求1所述的多指灵巧手,其特征在于,所述第一转动铰链、所述第二转动铰链、所述第三转动铰链、所述第四转动铰链以及所述第五转动铰链的轴线相互平行。
4.根据权利要求1所述的多指灵巧手,其特征在于,所述第六转动铰链的轴线与所述第一转动铰链的轴线垂直。
5.根据权利要求1所述的多指灵巧手,其特征在于,所述第六杆的另一端通过第七转动铰链与所述第七杆转动铰接。
6.根据权利要求5所述的多指灵巧手,其特征在于,所述第七转动铰链的轴线与所述第六转动铰链的轴线平行。
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