CN110394819B - 可伸缩电驱动机械手 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可伸缩电驱动机械手，用于解决现有机械手实用性差的技术问题。技术方案是包括行星滚柱丝杠、机电作动器、传感器、手指及手掌。行星滚柱丝杠是机电作动器中将丝杠的旋转运动转换为螺母直线运动的执行机构，机电作动器作为推动单元实现机械手精确抓握重载物体的能力，手臂处的机电作动器实现整个机械手的伸缩，手指及手掌处的机电作动器作为控制三个指节的驱动部件，通过配合指节处的传感器来控制机电作动器的伸缩，实现手掌的伸缩和手指的弯曲，达到抓取重载物体的功能，提高了手指的灵活度，实现了手指对任意物体的包络，利于提高机械手对重载物体抓握的能力，实用性好。

Description

可伸缩电驱动机械手
技术领域
本发明涉及一种机械手，特别是涉及一种可伸缩电驱动机械手。
背景技术
文献“申请公布号是CN101058184A的中国发明专利”公开了一种具有前驱动自适应机构的拟人机械手，该机械手包括手指结构中的弹性杆机构和指尖的差动机构，通过齿轮齿条将驱动电机输出的旋转运动转换为直线运动，通过被动齿条的前后运动带动手指完成抓握动作，该机械手手指结构简单，无法承受重载物体，噪音大，存在灵活度不高，可靠性不高的问题，而且现有机械手抓力不足，无法抓持重物。
发明内容
为了克服现有机械手实用性差的不足，本发明提供一种可伸缩电驱动机械手。该机械手包括行星滚柱丝杠、机电作动器、传感器、手指及手掌。行星滚柱丝杠是机电作动器中将丝杠的旋转运动转换为螺母直线运动的执行机构，机电作动器作为推动单元实现机械手精确抓握重载物体的能力，手臂处的机电作动器实现整个机械手的伸缩，手指及手掌处的机电作动器作为控制三个指节的驱动部件，通过配合指节处的传感器来控制机电作动器的伸缩，实现手掌的伸缩和手指的弯曲，达到抓取重载物体的功能，提高了手指的灵活度，实现了手指对任意物体的包络，利于提高机械手对重载物体抓握的能力，实用性好。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种可伸缩电驱动机械手，其特点是包括手掌机电作动器1、手掌2、拇指电机3、拇指近指节4、拇指中指节5、拇指远指节6、拇指机电作动器7、近指节机电作动器11、近指节推杆12、推杆螺栓13、手掌螺栓14、手指近指节15、手指中指节16、手指远指节17、负载螺栓22、拇指跟关节轴26、手指螺栓27、近指节机电作动器螺栓28、近指节连接件29、第一轴30、中指节摇臂31、中指节机电作动器32、远指节机电作动器33、螺钉34、轴承35、第二轴36、端盖37、第三轴38、第四轴39、第五轴40和第六轴41。手掌机电作动器1通过负载螺栓22与手掌2连接，拇指电机3固连在手掌2靠近拇指处，拇指电机3将扭矩输出给拇指跟关节轴26，拇指近指节4与拇指跟关节轴26过盈配合随拇指跟关节轴26的转动而转动，近指节机电作动器11通过近指节机电作动器螺栓28固定在手掌2上，手指的近指节连接件29通过手掌螺栓14固定在手掌2上，近指节机电作动器11通过手指螺栓27与近指节推杆12相连。中指节摇臂31的一端通过第三轴38与近指节推杆12固连，并通过推杆螺栓13紧固，中指节摇臂31的另一端通过第四轴39与中指节机电作动器32固连，中指节摇臂31中间部分与第一轴30间隙配合，并能绕第一轴30转动。中指节机电作动器32通过第五轴40与远指节机电作动器33间隙配合，远指节机电作动器33通过第六轴41与手指远指节17固连，手指远指节17和手指中指节16间隙配合，均可绕第二轴36通过轴承35自由旋转，手指中指节16与端盖37通过螺钉34连接在一起。手掌机电作动器1控制手指近指节15旋转，中指节机电作动器32和远指节机电作动器33控制手指中指节16和手指远指节17弯曲，拇指电机3和拇指机电作动器7分别控制拇指的旋转和弯曲。拇指中指节5和拇指远指节6能够弯曲，拇指近指节4固定，但能绕拇指跟关节轴26旋转，拇指远指节6采用拇指机电作动器7驱动。
采用仿人手设计，共有三个手指，每个手指各有三个关节自由度。其中食指和中指结构相同。
本发明的有益效果是：该机械手包括行星滚柱丝杠、机电作动器、传感器、手指及手掌。行星滚柱丝杠是机电作动器中将丝杠的旋转运动转换为螺母直线运动的执行机构，机电作动器作为推动单元实现机械手精确抓握重载物体的能力，手臂处的机电作动器实现整个机械手的伸缩，手指及手掌处的机电作动器作为控制三个指节的驱动部件，通过配合指节处的传感器来控制机电作动器的伸缩，实现手掌的伸缩和手指的弯曲，达到抓取重载物体的功能，提高了手指的灵活度，实现了手指对任意物体的包络，利于提高机械手对重载物体抓握的能力，实用性好。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细说明。
附图说明
图1是本发明可伸缩电驱动机械手的三维视图。
图2是本发明可伸缩电驱动机械手的二维视图。
图3是图2的A向局部放大图。
图4是本发明可伸缩电驱动机械手手指抓持示意图。
图5是图2中中指节机电作动器的放大图。
图6是图2中远指节机电作动器的放大图。
图7是图1中手指远指节的放大图。
图8是图1中手指中指节的放大图。
图9是图1中手指近指节的放大图。
图10是图2中近指节连接件示意图。
图中，1-手掌机电作动器，2-手掌，3-拇指电机，4-拇指近指节，5-拇指中指节，6-拇指远指节，7-拇指机电作动器，8-近指节传感器，9-中指节传感器，10-远指节传感器，11-近指节机电作动器，12-近指节推杆，13-推杆螺栓，14-手掌螺栓，15-手指近指节，16-手指中指节，17-手指远指节，18-作动器电机，19-减速器，20-行星滚柱丝杠，21-螺母，22-负载螺栓，23-拇指近指节传感器，24-拇指中指节传感器，25-拇指远指节传感器，26-拇指跟关节轴，27-手指螺栓，28-近指节机电作动器螺栓，29-近指节连接件，30-第一轴，31-中指节摇臂，32-中指节机电作动器，33-远指节机电作动器，34-螺钉，35-轴承，36-第二轴，37-端盖，38-第三轴，39-第四轴，40-第五轴，41-第六轴。
具体实施方式
以下实施例参照图1～10。
本发明可伸缩电驱动机械手包括手掌机电作动器1、手掌2、拇指电机3、拇指近指节4、拇指中指节5、拇指远指节6、拇指机电作动器7、近指节传感器8、中指节传感器9、远指节传感器10、近指节机电作动器11、近指节推杆12、推杆螺栓13、手掌螺栓14、手指近指节15、手指中指节16、手指远指节17、作动器电机18、减速器19、行星滚柱丝杠20、螺母21、负载螺栓22、拇指近指节传感器23、拇指中指节传感器24、拇指远指节传感器25、拇指跟关节轴26、手指螺栓27、近指节机电作动器螺栓28、近指节连接件29、第一轴30、中指节摇臂31、中指节机电作动器32、远指节机电作动器33、螺钉34、轴承35、第二轴36、端盖37、第三轴38、第四轴39、第五轴40和第六轴41。手掌机电作动器1通过负载螺栓22与手掌2连接，拇指电机3焊接于手掌2上，拇指电机3将扭矩输出给拇指跟关节轴26，拇指近指节4与拇指跟关节轴26过盈配合随拇指跟关节轴26的转动而转动，近指节机电作动器11通过近指节机电作动器螺栓28固定在手掌2上，手指的近指节连接件29通过手掌螺栓14固定在手掌2上，近指节机电作动器11通过手指螺栓27与近指节推杆12相连。中指节摇臂31一端通过第三轴38与近指节推杆12固连，并通过推杆螺栓13紧固，另一端通过第四轴39与中指节机电作动器32固连，中指节摇臂31中间部分与第一轴30间隙配合，可绕第一轴30转动。中指节机电作动器32通过第五轴40与远指节机电作动器33间隙配合可自由转动，远指节机电作动器33通过第六轴41与远指节17固连，手指远指节17和手指中指节16间隙配合，均可绕第二轴36通过轴承35自由旋转，手指中指节16和端盖37通过螺钉34连接在一起。本发明机械手采用仿人手设计，共有三个手指，每个手指各有三个关节自由度。其中食指和中指各由三个机电作动器驱动，手掌机电作动器1控制手指近指节15旋转，中指节机电作动器32和远指节机电作动器33控制手指中指节16和手指远指节17弯曲，拇指电机3和拇指机电作动器7分别控制拇指的旋转和弯曲。
机械手手指由手指近指节15、手指中指节16、手指远指节17、中指节机电作动器32、远指节机电作动器33和中指节摇臂31组成。机械手抓取过程中，手掌机电作动器1通过近指节机电作动器螺栓28连接螺母21与手掌2，手掌机电作动器1通过行星滚柱丝杠20的往复直线运动驱动手掌2前后伸缩。近指节机电作动器11与近指节推杆12通过近指节机电作动器螺栓28连接，推动近指节推杆12进而推动中指节摇臂31带动手指近指节15旋转直至接触到物体，近指节传感器8达到一定值时近指节作动器11保持不动，该值可根据抓持物体的质量自动设定。中指节机电作动器32驱动手指中指节16弯曲直至接触到物体，直到中指节传感器9达到一定值时中指节机电作动器32保持不动。远指节机电作动器33驱动手指远指节17旋转直至接触到物体，直到远指节传感器10达到一定值时远指节机电作动器33保持不动，直至三个手指完全贴合物体表面。
机械手拇指只有拇指中指节5和拇指远指节6可以做弯曲动作。拇指近指节4安装方向被设计成与手掌平面之间的夹角保持固定，它可绕拇指跟关节轴26旋转，由一个独立的拇指电机3驱动，拇指远指节6采用拇指机电作动器7来驱动旋转，直到拇指远指节传感器25达到一定值时拇指机电作动器7保持不动。
手指的框架部分采用整体式的手指结构设计。
两指节间隙配合，均可绕第二轴36通过轴承35自由旋转，手指中指节16和端盖37通过螺钉34连接在一起，这样轴的端部不会超出指节的两个外表面。既保证了手指外形的美观，又很好的防止了运动干涉的出现，另外，这种方式也十分便于安装和拆卸。
机电作动器部分：手掌机电作动器1带动手掌2连接结构，实现机械手的位置控制。控制器接受来自于计算机的控制指令，驱动作动器电机18做正反向运动，再通过减速器19减速增扭，然后通过行星滚柱丝杠20把行星滚柱丝杠20的旋转运动转化为螺母21的往复直线运动，螺母21与手掌2通过负载螺栓22连接，同时带动手掌2直线位移输出，驱动手掌2实现相应的动作。作动器电机18中的电流信号通过反馈参与到控制器的运算实现闭环反馈控制。

Claims (2)

1.一种可伸缩电驱动机械手，其特征在于：包括手掌机电作动器(1)、手掌(2)、拇指电机(3)、拇指近指节(4)、拇指中指节(5)、拇指远指节(6)、拇指机电作动器(7)、近指节机电作动器(11)、近指节推杆(12)、推杆螺栓(13)、手掌螺栓(14)、手指近指节(15)、手指中指节(16)、手指远指节(17)、负载螺栓(22)、拇指跟关节轴(26)、手指螺栓(27)、近指节机电作动器螺栓(28)、近指节连接件(29)、第一轴(30)、中指节摇臂(31)、中指节机电作动器(32)、远指节机电作动器(33)、螺钉(34)、轴承(35)、第二轴(36)、端盖(37)、第三轴(38)、第四轴(39)、第五轴(40)和第六轴(41)；手掌机电作动器(1)通过负载螺栓(22)与手掌(2)连接，拇指电机(3)固连在手掌(2)靠近拇指处，拇指电机(3)将扭矩输出给拇指跟关节轴(26)，拇指近指节(4)与拇指跟关节轴(26)过盈配合随拇指跟关节轴(26)的转动而转动，近指节机电作动器(11)通过近指节机电作动器螺栓(28)固定在手掌(2)上，手指的近指节连接件(29)通过手掌螺栓(14)固定在手掌(2)上，近指节机电作动器(11)通过手指螺栓(27)与近指节推杆(12)相连；中指节摇臂(31)的一端通过第三轴(38)与近指节推杆(12)固连，并通过推杆螺栓(13)紧固，中指节摇臂(31)的另一端通过第四轴(39)与中指节机电作动器(32)固连，中指节摇臂(31)中间部分与第一轴(30)间隙配合，并能绕第一轴(30)转动；中指节机电作动器(32)通过第五轴(40)与远指节机电作动器(33)间隙配合，远指节机电作动器(33)通过第六轴(41)与手指远指节(17)固连，手指远指节(17)和手指中指节(16)间隙配合，均可绕第二轴(36)通过轴承(35)自由旋转，手指中指节(16)与端盖(37)通过螺钉(34)连接在一起；手掌机电作动器(1)控制手指近指节(15)旋转，中指节机电作动器(32)和远指节机电作动器(33)控制手指中指节(16)和手指远指节(17)弯曲，拇指电机(3)和拇指机电作动器(7)分别控制拇指的旋转和弯曲；拇指中指节(5)和拇指远指节(6)能够弯曲，拇指近指节(4)固定，但能绕拇指跟关节轴(26)旋转，拇指远指节(6)采用拇指机电作动器(7)驱动。
2.根据权利要求1所述的可伸缩电驱动机械手，其特征在于：采用仿人手设计，共有三个手指，每个手指各有三个关节自由度，其中食指和中指结构相同。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111152247B (zh) * 2020-01-22 2021-09-07 北京海益同展信息科技有限公司 机械手
CN113927611B (zh) * 2021-07-29 2022-12-13 深圳墨影科技有限公司 一种机器人末端抓手

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003117873A (ja) * 2001-10-15 2003-04-23 Japan Science & Technology Corp 人型ロボットハンド
CN104842345A (zh) * 2015-06-10 2015-08-19 东北大学 一种基于多种人工肌肉混合驱动的仿人机械臂
CN205238068U (zh) * 2015-11-10 2016-05-18 山东科技大学 一种基于齿轮传动的全驱动三指灵巧手
CN205600750U (zh) * 2016-05-05 2016-09-28 赵海铭 一种新型可伸缩式机械手
CN207606868U (zh) * 2017-12-25 2018-07-13 南京工程学院 一种简易欠驱动机械手指
CN207874243U (zh) * 2017-12-27 2018-09-18 深圳市保千里电子有限公司 一种机器人仿生手指
CN109015717A (zh) * 2018-09-14 2018-12-18 电子科技大学 一种机器人五指欠驱动灵巧手
CN109333571A (zh) * 2018-12-12 2019-02-15 京东方科技集团股份有限公司 一种末端执行器

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9814604B2 (en) * 2012-08-12 2017-11-14 5Th Element Limited Gripping device

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003117873A (ja) * 2001-10-15 2003-04-23 Japan Science & Technology Corp 人型ロボットハンド
CN104842345A (zh) * 2015-06-10 2015-08-19 东北大学 一种基于多种人工肌肉混合驱动的仿人机械臂
CN205238068U (zh) * 2015-11-10 2016-05-18 山东科技大学 一种基于齿轮传动的全驱动三指灵巧手
CN205600750U (zh) * 2016-05-05 2016-09-28 赵海铭 一种新型可伸缩式机械手
CN207606868U (zh) * 2017-12-25 2018-07-13 南京工程学院 一种简易欠驱动机械手指
CN207874243U (zh) * 2017-12-27 2018-09-18 深圳市保千里电子有限公司 一种机器人仿生手指
CN109015717A (zh) * 2018-09-14 2018-12-18 电子科技大学 一种机器人五指欠驱动灵巧手
CN109333571A (zh) * 2018-12-12 2019-02-15 京东方科技集团股份有限公司 一种末端执行器

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
一种新型欠驱动拟人机械手的设计;茅一春等;《机械设计与研究》;20080620(第03期);第33-39页 *
基于虚拟样机技术的四自由度机械手设计与仿真;孙群等;《农机化研究》;20090501(第05期);第152-154页 *

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