CN108544510A - 一种自动恢复魔方机器人机械手 - Google Patents

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邹强
李旺
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    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J11/00—Manipulators not otherwise provided for
    • B25J11/003—Manipulators for entertainment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
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Abstract

本发明公开一种自动恢复魔方机器人机械手，包括相对设置的两个机械手，每个所述机械手包括机械臂，所述机械臂上通过手腕安装有两个可同步转动的机械手指以及驱动两个所述机械手指夹紧魔方后旋转的第一舵机，两个所述机械手指通过啮合齿部啮合，其中一个所述机械手指与控制所述机械手松开或夹紧魔方的第二舵机传动连接。本发明以机械手指夹持魔方，机械手腕实现转动魔方，通过两个机械手配合模仿人还原魔方的过程，从而使魔方机器人结构更为简单有较高观赏性和互动性，相比已有的多机械臂多自由度方法更加简便，成本降低，互动性强。

Description

一种自动恢复魔方机器人机械手
技术领域
本发明涉及机器人技术领域，具体涉及一种自动恢复魔方机器人机械手。
背景技术
魔方是一种变化多端的智力玩具，也称为鲁毕克方块，197年由匈牙利布达佩斯建筑学院鲁比克教授发明。由于其奥妙无穷，有着大批爱好者，在学术界对魔方也有着广泛而深入的研究，并且魔方研究成果也得到了很多应用。
魔方机器人是以图像分析及计算机视觉为基础对魔方图像进行获取、处理与识别，并对魔方信息进行全面的分析和管理，将任意打乱的魔方自动复原。
魔方机器人的机械手是一种能模仿人手臂某些动作功能，按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置，完成各种预期的作业，构造和性能上兼有人和机械手机器各自的优点。
机械手由执行机构、驱动机构和控制系统三大部分组成。手部用来抓持工件(或工具)的部件，根据被抓持物件的形状、尺寸、重量、材料和作业要求而有多种结构形式，如夹持型、托持型和吸附型等。驱动机构使手部完成各种转动(摆动)、移动或复合运动来实现规定的动作，改变被抓持物件的位置和姿势。运动机构的升降、伸缩、旋转等独立运动方式，称为机械手的自由度。为了抓取空间中任意位置和方位的物体，需有6个自由度。自由度是机械手设计的关键参数。自由度越多，机械手的灵活性越大，通用性越广，其结构也越复杂。一般专用机械手有2～3个自由度。控制系统通过对机械手每个自由度的电机的控制来完成特定动作。
然而，现有的普通机械手很难达到恢复魔方机器人的设计要求。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种自动恢复魔方机器人机械手。
为实现本发明的目的所采用的技术方案是：
一种自动恢复魔方机器人机械手，包括相对设置的两个机械手，每个所述机械手包括机械臂，所述机械臂上通过手腕安装有两个可同步转动的机械手指以及驱动两个所述机械手指夹紧魔方后旋转的第一舵机，两个所述机械手指通过啮合齿部啮合，其中一个所述机械手指与控制所述机械手松开或夹紧魔方的第二舵机传动连接。
所述手腕为L形状板。
所述机械臂包括L形部以及连接所述L形部的斜面部，所述第一舵机安装在所述斜面部的下侧面上，所述手腕与所述斜面部的上侧面连接。
本发明自动恢复魔方机器人机械手，以机械手指夹持魔方，机械手腕实现转动魔方，通过两个机械手配合模仿人还原魔方的过程，从而使魔方机器人结构更为简单有较高观赏性和互动性，同时转动的难度也随之增加，相比已有的多机械臂多自由度方法更加简便，成本降低，互动性强。
附图说明
图1是一个自动恢复魔方机器人机械手的结构示意图；
图2是两个自动恢复魔方机器人机械手的工作状态示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参见图1-2所示，一种自动恢复魔方机器人机械手，包括：
相对设置的两个机械手，每个所述机械手包括一个机械臂4，所述机械臂上安装有两个对称设置的机械手指1以及驱动所述机械手指进行旋转的第一舵机3，所述机械手指包通过机械手腕2安装在所述机械臂上，并连接驱动所述机械手指松开或夹紧运动的第二舵机5，两个所述机械手指通过啮合齿部相啮合，其中一个所述机械手指与所述第二舵机传动连接。
其中，所述的机械臂4为一个机械支架，以支撑整个结构，固定不动。由第一舵机3控制两个机械手指夹紧魔方后进行旋转动作，由第二舵机8控制机械手指3进行抓持动作，这样就可以完成抓住魔方并且旋转魔方的动作。
所述的第一舵机3可通过螺丝螺母固定在机械臂4上，可以通过螺丝将机械手腕2的底面固定在第一舵机3的转动轴上，由第一舵机3控制机械手腕的旋转。机械手腕2为两个夹角为直角的平面组成。第一舵机3由螺丝安装在机械手腕2一个侧面上，将两个机械手指1上的齿轮部对准啮合，并将其中一个机械手指的齿轮部安装在第二舵机5的转动轴上，由第二舵机5控制其中一个机械手指的转动，再通过齿轮部传动，从而达到控制两个机械手指1进行夹紧或松开的动作。
如图2所示，恢复魔方时，每次动作由其中一个机械手夹持魔方6，另一个机械手用于旋转魔方。
下面，以正面顺时针转90度为例描述一下整体过程：
A.由左侧机械手的第二舵机和右侧机械手的第二舵机控制机械手指抓紧进行初始化，抓紧魔方6；
B.然后由左侧机械手的第二舵机控制左侧机械手指张开，右侧机械手的第一舵机顺时针转动90度，使得正面对准左侧机械手；
C.由左侧机械手的第二舵机控制左侧机械手指夹紧，然后由右侧机械手的第二舵机控制右侧机械手指张开，右侧机械手的第一舵机逆时针转动90度控制右侧机械手指转回原位，然后右侧机械手的第二舵机控制机械手指夹紧魔方；
D.左侧机械手的第一舵机控制左侧机械手腕顺时针转90度，完成正面顺时针转90度的动作，然后需要归位；
E.左侧机械手的第二舵机控制左侧机械手指张开，左侧机械手的第一舵机控制左侧机械手腕逆时针转90度；
F.右侧机械手的第一舵机逆时针转动90度使得正面归位，然后左侧机械手的第二舵机控制左侧机械手指夹紧；
G.右侧机械手的第二舵机控制右侧机械手指张开，右侧机械手的第一舵机顺时针转动90度，右侧机械手的第二舵机控制右侧机械手臂夹紧。
至此完成正面顺时针转90度这一动作。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种自动恢复魔方机器人机械手，其特征在于，包括相对设置的两个机械手，每个所述机械手包括机械臂，所述机械臂上通过手腕安装有两个可同步转动的机械手指以及驱动两个所述机械手指夹紧魔方后旋转的第一舵机，两个所述机械手指通过啮合齿部啮合，其中一个所述机械手指与控制所述机械手松开或夹紧魔方的第二舵机传动连接。
2.如权利要求1所述自动恢复魔方机器人机械手，其特征在于，所述手腕为L形状板。
3.如权利要求1所述自动恢复魔方机器人机械手，其特征在于，所述机械臂包括L形部以及连接所述L形部的斜面部，所述第一舵机安装在所述斜面部的下侧面上，所述手腕与所述斜面部的上侧面连接。
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