CN110253614A - 一种驱控一体化的智能电动机械手 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种驱控一体化的智能电动机械手，包括手指、手掌、手腕和智能控制模块，所述手指安装在手掌上，所述手掌安装在手腕顶部，所述智能控制模块安装在手腕底部。本发明的机械手通过电机驱动齿轮转动，进而控制手指的开合，手指移动精度高，实现机电控制一体化；该机械手为模块化设计，实现了低成本和较高的通用性，它的应用将大力拓展机械臂在服务业、特种环境及农业自动化领域的应用潜力。
Description
技术领域
本发明涉及机械手领域，具体涉及一种驱控一体化的智能电动机械手。
背景技术
机械手作为机械臂系统与外部操作对象的执行部件，其功能和性能直接影响甚至决定了整个机器人系统的性能。随着我国机械臂工业的崛起，尤其是以UR为代表的协作机器人被迅速推广应用后，对于能执行复杂功能的灵巧机械手的需求出现增长态势。目前国内外能执行复杂功能的灵巧机械手却因价格不菲，多用在科研、国防领域，使机械手应用范围受限。
一种低成本、高性能且通用性强的两指机械手目前在国内还属于紧缺装备，现有两指机械手存在如下问题：末端手指的运动精度控制差；调试需外接设备。
发明内容
本发明的目的在于提供一种驱控一体化的智能电动机械手，用以解决现有技术中的灵巧机械手成本高昂、运动精度控制差的问题。
本发明提供了一种驱控一体化的智能电动机械手，包括手指、手掌、手腕和智能控制模块，所述手指安装在手掌上，所述手掌安装在手腕顶部，所述智能控制模块安装在手腕底部；
所述手掌包括手掌本体和两个滑块，所述两个滑块上均固定安装手指，所述手掌本体内中心对称设置两个槽口，所述两个滑块分别滑动嵌入两个槽口内，所述两个滑块的内侧均设置齿条；
所述手腕包括手腕本体，所述手腕本体内安装减速器、电机和电路板，所述减速器安装在电机上方并连接电机的转轴，所述减速器的输出端连接齿轮，所述齿轮设置于两个齿条之间且与两个齿条啮合连接，所述电机的转轴的底部安装磁珠，所述磁珠位于电路板上方且正对电路板的磁感应区；
所述智能控制模块包括控制基座、控制芯体和电缆，所述控制芯体安装在控制基座内部，所述控制芯体连接电缆，所述控制芯体内嵌入弹性顶针公头，所述电路板内嵌入弹性顶针母头，所述控制芯体通过弹性顶针公头和弹性顶针母头的触发连接电路板。
进一步的，所述手指的底部通过螺栓固定安装在滑块上，所述手指和滑块上正对设置通孔，且通孔内安装定位销，用于实现手指的精准定位。
进一步的，所述手掌上安装显示屏和按键，所述显示屏和按键连接电路板。
进一步的，所述手腕上安装LED灯，所述LED灯连接电路板。
进一步的，所述减速器的输出端通过平键连接齿轮，所述齿轮套设在平键上，所述齿轮上设置定位槽，所述平键卡入定位槽内。
进一步的，还包括与所述电机连接的制动器，所述制动器安装在电机底部。
进一步的，还包括弹簧护套，所述弹簧护套套设在电缆上且设置于电缆和控制基座的接触位置，用于保护电缆，避免因外力折弯磨损。
进一步的，所述手腕本体上设置若干减重孔，用于减轻重量。
进一步的，所述手腕上还安装相机支架，所述相机支架上安装相机，所述相机连接电路板。
采用上述本发明技术方案的有益效果是：
本发明的机械手通过电机驱动齿轮转动，进而控制手指的开合，手指移动精度高，实现机电控制一体化；
该机械手为模块化设计，实现了低成本和较高的通用性，它的应用将大力拓展机械臂在服务业、特种环境及农业自动化领域的应用潜力；
嵌入显示屏，可直接通过按键、旋钮、码盘等方式设定运动参数；
手指结构多样化，可以根据夹取产品的需求选择不同结构的手指；
外壳设有减重孔，减轻本体重量。
附图说明
图1为本发明驱控一体化的智能电动机械手结构示意图；
图2为本发明手指和滑块连接结构示意图；
图3为本发明手指和手掌连接结构示意图；
图4为本发明手掌本体结构示意图；
图5为本发明手腕结构示意图；
图6为本发明手腕内部结构示意图；
图7为本发明智能电动机械手剖视图；
图8为本发明手指打开时齿条和齿轮连接关系示意图；
图9为本发明手指闭合时齿条和齿轮连接关系示意图；
图10本发明智能控制模块结构示意图；
图11为本发明智能控制模块底面结构示意图；
图12为本发明手指结构示意图一；
图13为本发明手指结构示意图二；
图14为本发明手指结构示意图三；
图15为本发明手指结构示意图四；
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
10-手指，
20-手掌，2001-手掌本体，2002-滑块，2003-按键，2004-显示屏，2005-定位销，2006-螺栓，200101-凹孔，200102-凹槽，200103-槽口，200201-齿条，
30-相机支架，
40-手腕，4001-手腕本体，4002-齿轮，4004-减速器，4005-电机，4006-制动器，4007平键，4010-电路板，400102-减重孔，
50-智能控制模块，5001-控制基座，5002-控制芯体，5003-弹簧护套，5004-电缆，5005-弹性顶针公头。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
如图1所示，本发明提供了一种驱控一体化的智能电动机械手，包括手指10、手掌20、手腕40和智能控制模块50，所述手指10安装手掌20上，所述手掌20安装在手腕40顶部，所述智能控制模块50安装在手腕40底部；
如图2-4所示，所述手掌20包括手掌本体2001和两个滑块2002，所述两个滑块2002上均通过螺栓2006固定安装手指10，所述手掌本体2001内中心对称设置两个槽口200103，所述两个滑块2002分别滑动嵌入两个槽口200103内，并可在槽口内水平滑动，所述两个滑块2002的内侧均设置齿条200201；
如图5-7所示，所述手腕40包括手腕本体4001，所述手腕本体4001内安装减速器4004、电机4005和电路板4010，所述减速器4004安装在电机4005上方并连接电机4005的转轴，所述减速器4004的输出端通过平键4007连接齿轮4002，所述齿轮4002套设在平键4007上，所述齿轮4002上设置定位槽，所述平键4007卡入定位槽内，所述减速器4004的输出端连接齿轮4002，所述齿轮4002设置于两个齿条200201之间且与两个齿条200201啮合连接，如图8-9所示，所述齿轮4002转动带动两侧的齿条200201左右移动，继而实现手指10的开合，所述电机4005的转轴的底部安装磁珠，所述磁珠位于电路板4010上方且正对电路板4010的磁感应区，电路板4010控制电机4005的转速和转向；
如图10-11所示，所述智能控制模块50包括控制基座5001、控制芯体5002和电缆5004，所述控制芯体5002安装在控制基座5001内部，所述控制芯体5002连接电缆5004，所述控制芯体5002内嵌入弹性顶针公头5005，所述电路板4010内嵌入弹性顶针母头，所述控制芯体5002通过弹性顶针公头5005和弹性顶针母头的触发连接电路板4010，所述手掌20上安装显示屏2004和按键2003，其中，显示屏2004和按键2003分别嵌入设置于手掌本体2001上的凹槽200102和凹孔200101中，所述显示屏2004和按键2003连接电路板4010，可直接通过按键、旋钮、码盘等方式设定运动参数。
该实施例驱控一体化的智能电动机械手的工作原理为：电缆5004为控制芯体5002供电，控制芯体5002通过弹性顶针公头5005和弹性顶针母头的触发连接电路板4010为电路板4010供电，电路板4010通电后，电路板4010上的磁感应区产生磁场，磁珠感应到磁场，电机4005通电，通过安装在手掌20的显示屏2004和按键2003设置具体运动参数并将参数信息传送至电路板4010，电路板4010控制电机4005的通电、断电、正反转及转速，当给电机4005通电后，电机4005工作，通过减速器4004实现扭矩的增大，并将扭矩传递到齿轮4002上，带动齿轮4002转动，驱动两个齿条200201反向运动，进而带动手指10的闭合与张开，实现手指10的抓放动作。
具体的，所述手指10和滑块2002上正对设置通孔，且通孔内安装定位销2005，用于实现手指10的精准定位。
具体的，所述手腕40上安装LED灯4008，所述LED灯4008连接电路板4010，LED灯4008亮表示指手通电，LED灯4008不亮表示指手没有通电，起警示作用，所述手腕40上还安装相机支架30，所述相机支架30上安装相机，所述相机连接电路板4010，用于捕获产品位置，便于产品的精准夹取。
具体的，还包括与所述电机4005连接的制动器4006，所述制动器4006安装在电机4005底部，在手指10抓取物体后，制动器4006限制电机4005的轴转动，进而防止电机4005在外力作用下可能发生的自转，手指10张开，被抓取物意外跌落，提高机械手的使用安全性。
具体的，还包括弹簧护套5003，所述弹簧护套5003套设在电缆5004上且设置于电缆5004和控制基座5001的接触位置，用于保护电缆5004，避免因外力折弯磨损。
具体的，所述手腕本体4001上设置若干减重孔400102，用于减轻重量。
其中，手指10为模块化设计，可以根据实际产品需求设置手指的端部的结构，如图12-15所示，当然还可以选择其他结构的手指。
综上，本发明的机械手通过电机驱动齿轮转动，进而控制手指的开合，手指移动精度高，实现机电控制一体化；该机械手为模块化设计，实现了低成本和较高的通用性，它的应用将大力拓展机械臂在服务业、特种环境及农业自动化领域的应用潜力；嵌入显示屏，可直接通过按键、旋钮、码盘等方式设定运动参数；手指结构多样化，可以根据夹取产品的需求选择不同结构的手指；外壳设有减重孔，减轻本体重量。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (9)
1.一种驱控一体化的智能电动机械手，其特征在于，包括手指、手掌、手腕和智能控制模块，所述手指安装在手掌上，所述手掌安装在手腕顶部，所述智能控制模块安装在手腕底部；
所述手掌包括手掌本体和两个滑块，所述两个滑块上均固定安装手指，所述手掌本体内中心对称设置两个槽口，所述两个滑块分别滑动嵌入两个槽口内，所述两个滑块的内侧均设置齿条；
所述手腕包括手腕本体，所述手腕本体内安装减速器、电机和电路板，所述减速器安装在电机上方并连接电机的转轴，所述减速器的输出端连接齿轮，所述齿轮设置于两个齿条之间且与两个齿条啮合连接，所述电机的转轴的底部安装磁珠，所述磁珠位于电路板上方且正对电路板的磁感应区；
所述智能控制模块包括控制基座、控制芯体和电缆，所述控制芯体安装在控制基座内部，所述控制芯体连接电缆，所述控制芯体内嵌入弹性顶针公头，所述电路板内嵌入弹性顶针母头，所述控制芯体通过弹性顶针公头和弹性顶针母头的触发连接电路板。
2.根据权利要求1所述的驱控一体化的智能电动机械手，其特征在于，所述手指的底部通过螺栓固定安装在滑块上，所述手指和滑块上正对设置通孔，且通孔内安装定位销，用于实现手指的精准定位。
3.根据权利要求1所述的驱控一体化的智能电动机械手，其特征在于，所述手掌上安装显示屏和按键，所述显示屏和按键连接电路板。
4.根据权利要求1所述的驱控一体化的智能电动机械手，其特征在于，所述手腕上安装LED灯，所述LED灯连接电路板。
5.根据权利要求1所述的驱控一体化的智能电动机械手，其特征在于，所述减速器的输出端通过平键连接齿轮，所述齿轮套设在平键上，所述齿轮上设置定位槽，所述平键卡入定位槽内。
6.根据权利要求1所述的驱控一体化的智能电动机械手，其特征在于，还包括与所述电机连接的制动器，所述制动器安装在电机底部。
7.根据权利要求1所述的驱控一体化的智能电动机械手，其特征在于，还包括弹簧护套，所述弹簧护套套设在电缆上且设置于电缆和控制基座的接触位置，用于保护电缆，避免因外力折弯磨损。
8.根据权利要求1所述的驱控一体化的智能电动机械手，其特征在于，所述手腕本体上设置若干减重孔，用于减轻重量。
9.根据权利要求1所述的驱控一体化的智能电动机械手，其特征在于，所述手腕上还安装相机支架，所述相机支架上安装相机，所述相机连接电路板。
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