CN108789459A - 一种智能机械手的控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种智能机械手的控制系统，包括安装于机械手手指端部的多功能传感器、用于感应机械手扭转程度的扭力传感器、及分别与所述多功能传感器和所述扭力传感器连接的MCU单元；所述多功能传感器构成所述机械手手指的夹紧面，当所述机械手手指夹起物体后，所述多功能传感器接触被夹紧物体，并采集被夹紧物体的受力信息和温湿度信息，且将所述受力信息和所述温湿度信息发送至所述MCU单元；所述扭力传感器将监测到的扭力信息发送至所述MCU单元，且所述MCU单元通过所述扭力信息判断机械手的扭转程度。
Description
技术领域
本发明涉及机器人技术领域，具体涉及一种智能机械手装置的控制系统。
背景技术
随着社会的发展，现阶段机械手在抓取物体时一般没有同时对抓取力和运动过程的扭矩的控制，也没有温湿度的测量，一些精密易碎零件依靠人工操作，无法对机械手的运动及抓取的状态进行控制，不能柔性控制机械手的动作，抓取物体；现有的机械手中包含以下几种设计：
现有设计一：通过位置感应控制机械手的运动，机械手的抓取为设计的特定结构，只能抓取固定的物体，不同的物体需要不同的机械手和不同的程序设计，灵活性差，不能智能感知抓取物体时的动态参数(力，扭矩，温湿度等参数)，物体如有变化需要停机更新程序或装置；无温湿度和湿度扭矩的检测，对精密易碎物体无能力操作，需要人工操作；
现有设计二：通过光电效应和复杂的计算的智能感知机械手传感器要求高，成本高，虽然更接近于人手，具有神经感知特点，但结构复杂，成本高，不易工业化；
现有设计三：通过电机和力传感器的智能感知机械手，无扭矩检测功能，只能以一定的速度抓取物体，结构复杂，传感器要求高，成本高。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中的问题，提供一种智能机械手装置，该智能机械手装置的机构简单，可以感知抓取力和扭矩，温度、湿度，从而保证机械手可以在运动中随时反馈自身的运动状态和被抓取物体的抓取力和温湿度等，达到机械手的智能化目的，减少在操作中对物体的破坏，特别在对一些精密易碎零件的操作中可以确保零件不受损坏。
为达成上述目的，本发明提供了一种智能机械手的控制系统，包括安装于机械手手指端部的多功能传感器、用于感应机械手扭转程度的扭力传感器、及分别与所述多功能传感器和所述扭力传感器连接的MCU单元。
所述多功能传感器构成所述机械手手指的夹紧面，当所述机械手手指夹起物体后，所述多功能传感器接触被夹紧物体，并采集被夹紧物体的受力信息和温湿度信息，且将所述受力信息和所述温湿度信息发送至所述MCU单元。
所述扭力传感器将监测到的扭力信息发送至所述MCU单元，且所述MCU单元通过所述扭力信息判断机械手的扭转程度。
本发明所述的多功能传感器包括第一壳体和均装设于所述第一壳体的力感结构和温湿度传感器，所述力感结构用于感应受力变化，所述温湿度传感器用于感应温湿度变化。
本发明所述的多功能传感器中，所述第一壳体内形成有容纳空间，所述力感结构包括从外向内依次收容于所述容纳空间内的传力橡胶头、传力金属头和力传感器，所述传力金属头设于所述传力橡胶头和所述力传感器之间。
本发明所述的多功能传感器中，所述第一壳体包括第一本体和盖设于所述第一本体的第一盖体，所述第一本体和所述第一盖体相互配合围成所述多功能传感器的容纳空间，所述第一盖体设有第一通孔；
所述传力橡胶头包括内凹形成的凸起部和沿所述凸起部周缘延伸的接触部，所述凸起部从所述第一盖体的第一通孔内伸出，所述接触部夹设于所述第一盖体和所述力传感器之间。
本发明所述的多功能传感器中，所述传力金属头容纳于所述传力橡胶头的凸起部所形成的凹槽内，并夹设于所述传力橡胶头和所述力传感器之间；且所述传力金属头内部形成容纳槽，用于容纳所述温湿传感器。
本发明所述的多功能传感器中，所述多功能传感器还包括多个导线和第一信号处理电路板，所述多个导线将所述力感结构和所述温湿度传感器分别连接所述第一信号处理电路板，且所述第一信号处理电路板连接所述MCU单元。
本发明所述的多功能传感器中，所述扭力传感器包括第二壳体、及收容于所述第二壳体内的扭力传感元件和扭力连接轴和扭力传感器座。所述扭力连接轴与所述机械手同轴转动，所述扭力传感器座和所述扭力传感元件的中心均开设有通孔，所述机械手的连接轴从所述通孔内伸入以同轴连接所述扭力连接轴。
本发明所述的多功能传感器中，所述扭力传感器还包括第二信号处理电路板，所述第二信号处理电路板分别连接所述扭力传感器和所述MCU单元。
有益效果：
本技术方案通过设置力和温湿度传感器和扭力传感器，以使机械手在夹取零件时可以感知抓取力和扭矩，温度、湿度，从而保证机械手可以在运动中随时反馈自身的运动状态和被抓取物体的抓取力和温度等，达到机械手的智能化目的。同时，结构简单且减少了在操作中对物体的破坏，特别在对一些精密易碎零件的操作中可以确保零件不受损坏。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述的智能机械手装置的示意图；
图2为本发明实施例所述的智能机械手装置的结构框图；
图3为本发明实施例所述的智能机械手控制系统的多功能传感器的结构示意图；
图4为本发明实施例所述的智能机械手控制系统的扭力传感器的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1和图2所示，本发明提供了一种智能机械手，所述智能机械手包括抓取单元1、驱动单元2和控制系统3。所述控制系统3包括：安装于机械手手指端部的多功能传感器31、用于感应机械手扭转程度的扭力传感器32、及分别与所述多功能传感器31和所述扭力传感器32连接的MCU单元33。
所述多功能传感器31构成所述机械手手指的夹紧面，当所述机械手手指夹起物体后，所述多功能传感器31接触被夹紧物体，并采集被夹紧物体的受力信息和温湿度信息，且将所述受力信息和所述温湿度信息发送至所述MCU单元33；所述扭力传感器32将监测到的扭力信息发送至所述MCU单元33，且所述MCU单元33通过所述扭力信息判断机械手的扭转程度。
所述多功能传感器31包括第一壳体311、均装设于所述第一壳体311的力感结构312和温湿度传感器313。所述力感结构312和所述温湿度传感器313与所述MCU单元33电连接。所述力感结构312用于感应受力变化，所述温湿度传感器用于感应温湿度变化。
所述第一壳体311包括第一本体3111和盖设于所述第一本体3111的第一盖体3112；所述第一本体3111和所述第一盖体3112相互配合围成所述多功能传感器的容纳空间。
所述第一本体3111为一端开口的筒状结构，其筒底外壁向外凸起形成有卡接柱，所述卡接柱内部为中空结构。所述第一盖体3112盖设于第一本体3111的开口端处，密封所述筒状结构从而形成所述容纳空间；而且，所述第一盖体设有第一通孔。
具体地，所述力感结构312包括从外向内依次收容于所述容纳空间内的传力橡胶头3121、传力金属头3122和力传感器3123，所述传力金属头3122设于所述传力橡胶头3121和所述力传感器3123之间。
所述传力橡胶头3121包括向外突出形成的凸起部和沿所述凸起部周缘延伸的接触部，所述凸起部从所述第一盖体的第一通孔内伸出，所述接触部夹设于所述第一盖体3112和所述力传感器3123之间；
所述传力金属头3122容纳于所述传力橡胶头3121的凸起部所形成的凹槽内，并夹设于所述传力橡胶头3121和所述力传感器3123之间。
所述传力金属头3122内部形成容纳槽，用于容纳温湿传感器313。可选择地，所述温湿传感器313包括NTC电阻。所述温湿传感器313采用导热胶固定于所述传力金属头内的容纳槽内。
应当理解，所述力传感器3123装设于所述容纳空间的底部，用于支撑所述传力橡胶头3121和所述传力金属头3122。
当所述传力橡胶头3121受力时，所述传力橡胶头3121变形并将力传递给所述传力金属头3122，所述传力金属头3122进一步地将力传递给所述力传感器3123，从而实现感应受力变化；
此外，所述传力橡胶头3121还可以将接触物体周围的温湿度和湿度状况通过所述传力金属头3123传递给所述温湿传感器313，从而通过所述温湿传感器313实现感应温湿度湿度状态。应当理解，所述传力橡胶头3121和所述传力金属头3123为具有导热和透气功能。
多个所述导线一端分别电连接所述温湿传感器313和所述力传感器3123，另一端分别电连接信号处理电路板，并用于将所述温湿传感器313和所述力传感器3123的温湿度信号的力信号分别传送给所述信号处理电路板，从而得到温湿度数据和力数据。
所述扭力传感器32包括第二壳体321、及收容于所述第二壳体内的扭力传感元件322和扭力连接轴323，以及固定在所述扭力连接轴323上的扭力传感器座324。
所述第二壳体321内部具有容纳空间，用于容纳所述扭力传感元件322、扭力连接轴323和扭力传感器座324。
所述扭力连接轴323与所述机械手同轴转动，且所述扭力传感元件322安装于所述扭力连接轴323，用于检测所述扭力连接轴的扭矩和扭转程度。
所述扭力传感器座324和扭力传感元件322的中心开设有通孔。所述机械手的连接轴从所述通孔内伸入以同轴连接所述扭力连接轴323。
所述扭力传感器32还包括第二信号处理电路板325，所述第二信号处理电路板325分别连接所述扭力传感器32和所述MCU单元33。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。
Claims (9)
1.一种智能机械手的控制系统，其特征是：安装于机械手手指端部的多功能传感器、用于感应机械手扭转程度的扭力传感器、及分别与所述多功能传感器和所述扭力传感器连接的MCU单元；
所述多功能传感器构成所述机械手手指的夹紧面，当所述机械手手指夹起物体后，所述多功能传感器接触被夹紧物体，并采集被夹紧物体的受力信息和温湿度信息，且将所述受力信息和所述温湿度信息发送至所述MCU单元；
所述扭力传感器将监测到的扭力信息发送至所述MCU单元，且所述MCU单元通过所述扭力信息判断机械手的扭转程度。
2.如权利要求1所述的一种智能机械手的控制系统，其特征是：所述多功能传感器包括第一壳体和均装设于所述第一壳体的力感结构和温湿度传感器，所述力感结构用于感应受力变化，所述温湿度传感器用于感应温湿度变化。
3.如权利要求2所述的一种智能机械手的控制系统，其特征是：所述第一壳体内形成有容纳空间，所述力感结构包括从外向内依次收容于所述容纳空间内的传力橡胶头、传力金属头和力传感器，所述传力金属头设于所述传力橡胶头和所述力传感器之间。
4.如权利要求3所述的一种智能机械手的控制系统，其特征是：所述第一壳体包括第一本体和盖设于所述第一本体的第一盖体，所述第一本体和所述第一盖体相互配合围成所述多功能传感器的容纳空间，所述第一盖体设有第一通孔；
所述传力橡胶头包括内凹形成的凸起部和沿所述凸起部周缘延伸的接触部，所述凸起部从所述第一盖体的第一通孔内伸出，所述接触部夹设于所述第一盖体和所述力传感器之间。
5.如权利要求4所述的一种智能机械手的控制系统，其特征是：所述传力金属头容纳于所述传力橡胶头的凸起部所形成的凹槽内，并夹设于所述传力橡胶头和所述力传感器之间；且所述传力金属头内部形成容纳槽，用于容纳所述温湿传感器。
6.如权利要求2所述的一种智能机械手的控制系统，其特征是：所述多功能传感器还包括多个导线和第一信号处理电路板，所述多个导线将所述力感结构和所述温湿度传感器分别连接所述第一信号处理电路板，且所述第一信号处理电路板连接所述MCU单元。
7.如权利要求1所述的一种智能机械手的控制系统，其特征是：所述扭力传感器包括第二壳体、及收容于所述第二壳体内的扭力传感元件和扭力连接轴和扭力传感器座。
8.如权利要求7所述的一种智能机械手的控制系统，其特征是：所述扭力连接轴与所述机械手同轴转动，所述扭力传感器座和所述扭力传感元件的中心均开设有通孔，所述机械手的连接轴从所述通孔内伸入以同轴连接所述扭力连接轴。
9.如权利要求7所述的一种智能机械手的控制系统，其特征是：所述扭力传感器还包括第二信号处理电路板，所述第二信号处理电路板分别连接所述扭力传感器和所述MCU单元。
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