CN110253601A - 一种全液力仿人形机械手 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种全液力仿人形机械手，包括控制模块和手爪模块，其特征在于：所述控制模块包括控制电机、螺纹轴、轴承、阀门、阀体和管接口，所述控制电机与螺纹轴连接，所述螺纹轴与阀门之间设置有轴承，所述螺纹轴的另一端固定设置有阀门，所述阀门设置在阀体内，所述管接口设置在阀体的下方，通过精密液流流量控制装置，使手指关节液体流量可控制，达到每指可根据需要进行调节的要求，手指驱动使用精密特制微型油缸驱动，通过电脑自动控制，实现任意手指的不同程度的开合，抓紧。力量大小可根据反馈，通过控制压力阀进行调节。

Description

一种全液力仿人形机械手

技术领域

本发明涉及机械手领域，尤其涉及一种全液力仿人形机械手。

背景技术

机械手是能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置，目前工业机器人、服务机器人都需要不同的末端执行器，机械手爪是其中一种，为适应不同应用需求，已经设计出不同的末端执行器，包括手爪式的；目前手爪式的末端执行器往往只是简单的双关节结构，对较精细和结构复杂的产品还不能有良好的夹持效果，而且控制运动精度不够高，手爪握紧力量不够大或精确调节困难。

对此，公告号为CN106426137的专利公开了一种仿人机械手，该机械手模仿人手掌设计四指及拇指，四指及拇指通过铰接设置，并分别通过第一、第二连杆机构连接，四指及拇指设置在手部支撑上，连动各指的连杆机构与对应滑块连接，在驱动机构的作用下，连动各指呈弯曲动作，由于该机械手采用了连杆驱动结构，需要设计复杂的连杆带动各个关节进行运动，当其中一部发生松动或者偏差时可能会影响到其他关节的运动。

发明内容

针对以上问题，本发明通过设计一种可对液流流量进行精确控制，从而精确控制受液压驱动的各手指的抓合速度及位置，再通过压力阀调节，可控制抓紧力的大小的全液力仿人形机械手。

一种全液力仿人形机械手，包括控制模块和手爪模块，所述控制模块包括控制电机、螺纹轴、轴承、阀门、阀体和管接口，所述控制电机与螺纹轴连接，所述螺纹轴与阀门之间设置有轴承，所述螺纹轴的另一端固定设置有阀门，所述阀门设置在阀体内，所述管接口设置在阀体的下方，所述手爪模块包括手掌固定座、缸体、连杆、连接关节和尾节，所述连接关节的一端与手掌固定座连接，另一端与与尾节连接，所述连接关节设置有多个，所述缸体设置在手掌固定座和连接关节内部，所述缸体内部还设置有活塞和缸轴，所述缸轴与连杆连接，所述缸体上还设置有第一油口和第二油口，所述第一油口和第二油口穿过连接关节和手掌固定座设置在缸体的外侧，所述第一油口和第二油口通过导油管与控制模块的管接口一一对应连接，所述缸体通过连杆与连接关节连接。

优选的，所述控制电机为步进电机。

优选的，所述控制电机、螺纹轴、阀体和管接口设置有多组。

优选的，所述阀体包括底板、中间板和面板，所述管接口设置在底板的下方，所述底板上设置有油流通道和阀体移动道，所述管接口设置在油流通道的出油口处，所述阀体在阀体移动道上作上下移动，所述的中间板与底板的阀体移动道对应的位置也设置有阀体第二移动道，所述的阀体移动道设置在油流通道的中端，所述底板、中间板和面板通过螺栓固定连接，所述面板上设置有轴承安装孔，所述轴承设置在轴承安装孔上。

优选的，所述油流通道与阀体移动道之间设置有钳流道，所述钳流道宽度设置为宽度为0.8-1mm，便于限流，从而使控制更加精准。

优选的，所述面板上方设置有电机固定座，所述控制电机固定安装在电机固定座上。

优选的，所述轴承上方设置有轴用弹性卡。

优选的，所述连接关节包括第一连接节和第二连接节，所述第一连接节的一端与手掌固定座连接，另一端与第二连接节连接，所述第二连接节的另一端与尾节连接，所述第一连接节和第二连接节的内部都设置有缸体和连杆。

本发明所取得的有益效果是：

1、通过精密液流流量控制装置，使手指关节液体流量可控制，达到每指可根据需要进行调节的要求，手指驱动使用精密特制微型油缸驱动。

2、通过电脑自动控制，实现任意手指的不同程度的开合，抓紧。力量大小可根据反馈，通过控制压力阀进行调节。

附图说明

从以下结合附图的描述可以进一步理解本发明。图中的部件不一定按比例绘制，而是将重点放在示出实施例的原理上。在不同的视图中，相同的附图标记指定对应的部分。

图1为本发明的控制模块的立体结构图；

图2为本发明的控制模块的内部结构图；

图3为本发明电机、螺纹轴和阀体的结构图；

图4为本发明手爪模块的立体机构图；

图5为本发明的手爪模块的内部结构图；

图6为本发明的底板的结构图。

图中：控制电机1、电机固定座101、螺纹轴2、轴承3、轴用弹性卡301、阀门4、阀体5、底板501、油流通道5011、钳流道5012、阀体移动道5013、中间板502、面板503、管接口6、手掌固定座7、缸体8、活塞801、缸轴802、第一油口803、第二油口804、连杆9、连接关节10、第一连接节1001、第二连接节1002、尾节11。

具体实施方式

为了使得本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合其实施例，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于解释本发明，并不用于限定本发明。对于本领域技术人员而言，在查阅以下详细描述之后，本实施例的其它系统、方法和/或特征将变得显而易见。旨在所有此类附加的系统、方法、特征和优点都包括在本说明书内、包括在本发明的范围内，并且受所附权利要求书的保护。在以下详细描述描述了所公开的实施例的另外的特征，并且这些特征根据以下将详细描述将是显而易见的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或组件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

如图1至图6所示，一种全液力仿人形机械手，包括控制模块和手爪模块，所述控制模块包括控制电机1、螺纹轴2、轴承3、阀门4、阀体5和管接口6，所述控制电机1与螺纹轴2连接，所述螺纹轴2与阀门4之间设置有轴承3，所述螺纹轴2的另一端固定设置有阀门4，所述阀门4设置在阀体5内，所述管接口6设置在阀体5的下方，所述手爪模块包括手掌固定座7、缸体8、连杆9、连接关节10和尾节11，所述连接关节10的一端与手掌固定座7连接，另一端与与尾节11连接，所述连接关节10设置有多个，所述缸体8设置在手掌固定座7和连接关节10内部，所述缸体8内部还设置有活塞801和缸轴802，所述缸轴802与连杆9连接，所述缸体8上还设置有第一油口803和第二油口804，所述第一油口803和第二油口804穿过连接关节10和手掌固定座7设置在缸体8的外侧，所述第一油口803和第二油口804通过导油管与控制模块的管接口6一一对应连接，所述缸体8通过连杆9与连接关节10连接。

所述控制电机1为步进电机。

所述控制电机1、螺纹轴2、阀体5和管接口6设置有多组。

所述阀体5包括底板501、中间板502和面板503，所述管接口6设置在底板501的下方，所述底板501上设置有油流通道5011和阀体移动道5013，所述管接口6设置在油流通道5011的出油口处，所述阀体5在阀体移动道5013上作上下移动，所述的中间板502与底板501的阀体移动道5013对应的位置也设置有阀体5第二移动道，所述的阀体移动道5013设置在油流通道5011的中端，所述底板501、中间板502和面板503通过螺栓固定连接，所述面板503上设置有轴承3安装孔，所述轴承3设置在轴承3安装孔上。

所述油流通道5011与阀体移动道5013之间设置有钳流道5012，所述钳流道5012宽度设置为宽度为0.8-1mm，便于限流，从而使控制更加精准。

所述面板503上方设置有电机固定座101，所述控制电机1固定安装在电机固定座101上。

所述轴承3上方设置有轴用弹性卡301，轴用弹性卡301主要用于固定轴承3。

所述连接关节10包括第一连接节1001和第二连接节1002，所述第一连接节1001的一端与手掌固定座7连接，另一端与第二连接节1002连接，所述第二连接节1002的另一端与尾节11连接，所述第一连接节1001和第二连接节1002的内部都设置有缸体8和连杆9。

实施例1：

机械手设置为如图2所示的二指结构。控制电机1受程序指令控制，能进行微距单步或连续旋转，带动螺纹轴2转动，螺纹轴2轴心与阀门4用精密细牙螺纹连接，由于螺纹轴2与不能上下移动的轴承3固定连接，因此，当螺纹轴2旋转时，就带动阀门4上下移动，从而控制阀门4开合度，达到控制液流流量的大小的目的；同时，在流道中设置了钳流道5012，该处流道宽度优选设置为1mm，液流通过接管口-导管-第一接油口来到油管，当液流从第一油口803进，第二油口804出时，推动活塞801向下移动，产生机械手指抓紧动作；反之，液流则从第一油口803出，第二油口804进时，则产生伸开手指动作，油口液体流向改变可由换向阀在电动控制。

实施例2：

机械手设置三指结构。可以设置为一边设置两指另一边设置一指的形式，也可以设置有三指按三角形分布，控制电机1受程序指令控制，能进行微距单步或连续旋转，带动螺纹轴2转动，螺纹轴2轴心与阀门4用精密细牙螺纹连接，由于螺纹轴2与不能上下移动的轴承3固定连接，因此，当螺纹轴2旋转时，就带动阀门4上下移动，从而控制阀门4开合度，达到控制液流流量的大小的目的；同时，在流道中设置了钳流道5012，该处流道宽度优选设置为0.8mm，液流通过接管口-导管-第一接油口来到油管，当液流从第一油口803进，第二油口804出时，推动活塞801向下移动，产生机械手指抓紧动作；反之，液流则从第一油口803出，第二油口804进时，则产生伸开手指动作，油口液体流向改变可由换向阀在电动控制。

虽然上面已经参考各种实施例描述了本发明，但是应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以进行许多改变和修改。也就是说上面讨论的方法，系统和设备是示例。各种配置可以适当地省略，替换或添加各种过程或组件。例如，在替代配置中，可以以与所描述的顺序不同的顺序执行方法，和/或可以添加，省略和/或组合各种部件。而且，关于某些配置描述的特征可以以各种其他配置组合，如可以以类似的方式组合配置的不同方面和元素。此外，随着技术发展其中的元素可以更新，即许多元素是示例，并不限制本公开或权利要求的范围。

在说明书中给出了具体细节以提供对包括实现的示例性配置的透彻理解。然而，可以在没有这些具体细节的情况下实践配置例如，已经示出了众所周知的电路，过程，算法，结构和技术而没有不必要的细节，以避免模糊配置。该描述仅提供示例配置，并且不限制权利要求的范围，适用性或配置。相反，前面对配置的描述将为本领域技术人员提供用于实现所描述的技术的使能描述。在不脱离本公开的精神或范围的情况下，可以对元件的功能和布置进行各种改变。

综上，其旨在上述详细描述被认为是例示性的而非限制性的，并且应当理解，以上这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明的记载的内容之后，技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。

Claims (8)

1.一种全液力仿人形机械手，包括控制模块和手爪模块，其特征在于：所述控制模块包括控制电机、螺纹轴、轴承、阀门、阀体和管接口，所述控制电机与螺纹轴连接，所述螺纹轴与阀门之间设置有轴承，所述螺纹轴的另一端固定设置有阀门，所述阀门设置在阀体内，所述管接口设置在阀体的下方，所述手爪模块包括手掌固定座、缸体、连杆、连接关节和尾节，所述连接关节的一端与手掌固定座连接，另一端与与尾节连接，所述连接关节设置有多个，所述缸体设置在手掌固定座和连接关节内部，所述缸体内部还设置有活塞和缸轴，所述缸轴与连杆连接，所述缸体上还设置有第一油口和第二油口，所述第一油口和第二油口穿过连接关节和手掌固定座设置在缸体的外侧，所述第一油口和第二油口通过导油管与控制模块的管接口一一对应连接，所述缸体通过连杆与连接关节连接。

2.如权利要求1所述的一种全液力仿人形机械手，其特征在于：所述控制电机为步进电机。

3.如权利要求1所述的一种全液力仿人形机械手，其特征在于：所述控制电机、螺纹轴、阀体和管接口设置有多组。

4.如权利要求1所述的一种全液力仿人形机械手，其特征在于：所述阀体包括底板、中间板和面板，所述管接口设置在底板的下方，所述底板上设置有油流通道和阀体移动道，所述管接口设置在油流通道的出油口处，所述阀体在阀体移动道上作上下移动，所述的中间板与底板的阀体移动道对应的位置也设置有阀体第二移动道，所述的阀体移动道设置在油流通道的中端，所述底板、中间板和面板通过螺栓固定连接，所述面板上设置有轴承安装孔，所述轴承设置在轴承安装孔上。

5.如权利要求4所述的一种全液力仿人形机械手，其特征在于：所述油流通道与阀体移动道之间设置有钳流道。

6.如权利要求4所述的一种全液力仿人形机械手，其特征在于：所述面板上方设置有电机固定座，所述控制电机固定安装在电机固定座上。

7.如权利要求1所述的一种全液力仿人形机械手，其特征在于：所述轴承上方设置有轴用弹性卡。

8.如权利要求1所述的一种全液力仿人形机械手，其特征在于：所述连接关节包括第一连接节和第二连接节，所述第一连接节的一端与手掌固定座连接，另一端与第二连接节连接，所述第二连接节的另一端与尾节连接，所述第一连接节和第二连接节的内部都设置有缸体和连杆。