CN111203855A

CN111203855A - 一种机械手

Info

Publication number: CN111203855A
Application number: CN202010036114.7A
Authority: CN
Inventors: 张东胜; 赵龙飞; 李强; 张正友
Original assignee: Tencent Technology Shenzhen Co Ltd
Current assignee: Tencent Technology Shenzhen Co Ltd
Priority date: 2020-01-14
Filing date: 2020-01-14
Publication date: 2020-05-29
Anticipated expiration: 2040-01-14
Also published as: CN111203855B

Abstract

本申请提供了一种机械手，涉及AI技术的机器人技术领域。所述机械手包括：第一分机械手、第二分机械手、连接组件、动力组件和传动组件；其中，第一分机械手和第二分机械手通过连接组件相连接；连接组件与传动组件相连接；动力组件与传动组件相连接，通过传动组件控制第一分机械手与第二分机械手之间的相对运动。本申请实施例提供的机械手，通过两个分机械手来完成整个换棋过程，先控制第二分机械手抓取己方棋子，然后将机械手移动到待换棋子的位置，并控制第一分机械手抓取待换棋子，控制第二分机械手将己方棋子放置在指定位置。相比于相关技术中，通过一个机械手完成整个换棋过程。本申请实施例提供的机械手，动作简洁，耗时较短。

Description

一种机械手

技术领域

本申请实施例涉及AI(Artificial Intelligence，人工智能)技术的机器人技术领域，特别涉及一种机械手。

背景技术

机器人是一种自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的规则行动。

在相关技术中，针对中国象棋、军棋等棋类机器人，通常采用在机械臂末端安装机械手或者吸盘的方式。以象棋博弈过程中换掉对方棋子为例，首先，需借助机械人末端执行器将对方的棋子移走，然后将己方的棋子移到指定位置，完成换棋动作。

在上述相关技术中，整个换棋过程动作复杂，耗时较长。

发明内容

本申请实施例提供了一种机械手，可以简化换棋过程的动作，节省换棋过程的耗时。所述技术方案如下：

一方面，本申请实施例提供了一种机械手，所述机械手包括：第一分机械手、第二分机械手、连接组件、动力组件和传动组件；其中，

所述第一分机械手和所述第二分机械手通过所述连接组件相连接；

所述连接组件与所述传动组件相连接；

所述动力组件与所述传动组件相连接，通过所述传动组件控制所述第一分机械手与所述第二分机械手之间的相对运动。

本申请实施例提供的技术方案可以包括如下有益效果：

通过两个分机械手来完成整个换棋过程，先控制第二分机械手抓取己方棋子，然后将机械手移动到待换棋子的位置，并控制第一分机械手抓取待换棋子，控制第二分机械手将己方棋子放置在指定位置。相比于相关技术中，通过一个机械手完成整个换棋过程，先将机械手移动到待换棋子上方，然后抓取该待换棋子，通过移动机械手将该待换棋子移走，之后再抓取己方棋子，通过移动机械手将己方棋子移到指定位置。本申请实施例提供的机械手，通过两个分机械手实现换棋过程，动作简洁，耗时较短。

附图说明

图1是本申请一个实施例提供的机械手的示意图；

图2是本申请另一个实施例提供的机械手的示意图；

图3示例性示出了第一连杆与第三连杆的连接示意图；

图4示例性示出了扭簧的结构剖面示意图；

图5示例性示出了一种状态下机械手的示意图；

图6示例性示出了另一种状态下的机械手的示意图；

图7示例性示出了又一种状态下的机械手的示意图。

图例说明：

10、第一分机械手 20、第二分机械手

30、连接组件 40、动力组件

50、传动组件 60、电机座

31、第一固定座 32、第二固定座

33、第一连杆 34、第二连杆

35、第三连杆

311、第一耳板 312第三耳板

313、第四耳板

321、第五耳板 322、第六耳板

331、限位部 351、扭簧

51、第一带轮 52、第二带轮

53、皮带

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。

AI是利用数字计算机或者数字计算机控制的机器模拟、延伸和扩展人的智能，感知环境、获取知识并使用知识获得最佳结果的理论、方法、技术及应用系统。换句话说，人工智能是计算机科学的一个综合技术，它企图了解智能的实质，并生产出一种新的能以人类智能相似的方式做出反应的智能机器。人工智能也就是研究各种智能机器的设计原理与实现方法，使机器具有感知、推理与决策的功能。

人工智能技术是一门综合学科，涉及领域广泛，既有硬件层面的技术也有软件层面的技术。人工智能基础技术一般包括如传感器、专用人工智能芯片、云计算、分布式存储、大数据处理技术、操作/交互系统、机电一体化等技术。人工智能软件技术主要包括计算机视觉技术、语音处理技术、自然语言处理技术以及机器学习/深度学习等几大方向。

CV(Computer Vision，计算机视觉技术)计算机视觉是一门研究如何使机器“看”的科学，更进一步的说，就是指用摄影机和电脑代替人眼对目标进行识别、跟踪和测量等机器视觉，并进一步做图形处理，使电脑处理成为更适合人眼观察或传送给仪器检测的图像。作为一个科学学科，计算机视觉研究相关的理论和技术，试图建立能够从图像或者多维数据中获取信息的人工智能系统。计算机视觉技术通常包括图像处理、图像识别、图像语义理解、图像检索、OCR(Optical Character Recognition，光学字符识别)、视频处理、视频语义理解、视频内容/行为识别、三维物体重建、3D技术、虚拟现实、增强现实、同步定位与地图构建等技术，还包括常见的人脸识别、指纹识别等生物特征识别技术。

ML(Machine Learning，机器学习)是一门多领域交叉学科，涉及概率论、统计学、逼近论、凸分析、算法复杂度理论等多门学科。专门研究计算机怎样模拟或实现人类的学习行为，以获取新的知识或技能，重新组织已有的知识结构使之不断改善自身的性能。机器学习是人工智能的核心，是使计算机具有智能的根本途径，其应用遍及人工智能的各个领域。机器学习和深度学习通常包括人工神经网络、置信网络、强化学习、迁移学习、归纳学习、示教学习等技术。

随着人工智能技术研究和进步，人工智能技术在多个领域展开研究和应用，例如常见的智能家居、智能穿戴设备、虚拟助理、智能音箱、智能营销、无人驾驶、自动驾驶、无人机、机器人、智能医疗、智能客服等，相信随着技术的发展，人工智能技术将在更多的领域得到应用，并发挥越来越重要的价值。

其中，机器人是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。它的任务是协助或取代人类工作的工作，例如生产业、建筑业、或是危险的工作。

本申请实施例提供的方案涉及人工智能的CV和ML等技术，应用于机器人(如棋类机器人、手术机器人、工业机器人、移送机器人等等)领域，其中，CV等技术主要应用于机器人的视觉系统，用于为机器人提供视觉，视觉系统是机器人的重要组成部分，一般由摄像机、图像采集卡和计算机组成；机器人视觉系统的工作包括图像的获取、图像的处理和分析、输出和显示,核心任务是特征提取、图像分割和图像辨识等等。ML等技术主要应用于机器人的控制系统，形成机器人的“大脑”，用于控制机器人的运动。

下面，以应用于棋类机器人为例，通过几个实施例对本申请技术方案进行介绍说明。

请参考图1，其示出了本申请一个实施例提供的机械手的示意图。该机械手包括：第一分机械手10、第二分机械手20、连接组件30、动力组件40和传动组件50。

其中，第一分机械手10和第二分机械手20通过连接组件30相连接；连接组件30与传动组件50相连接；动力组件40与传动组件50相连接，通过传动组件50控制第一分机械手10与第二分机械手20之间的相对运动。

上述第一分机械手10和第二分机械手20用于抓取或释放棋子，以实现换棋过程。可选地，上述第一分机械手10和第二分机械手20为指形机械手；其中，指形机械手包括至少两个手指结构，从而可以抓取或释放棋子。

在一些其它实施例中，上述第一分机械手10和第二分机械手20还可以为吸盘形机械手，通过电磁铁的吸引力和排斥力实现抓取或释放棋子。另外，该吸盘形机械手可以是真空吸盘，真空吸盘与真空设备相连，通过真空设备使吸盘内产生负气或正气压,从而实现抓取和释放棋子。本申请实施例对于第一分机械手10和第二分机械手20的形状结构不作限定。

上述连接组件30用于连接上述第一分机械手10和第二分机械手20。可选地，上述连接组件可以是任意能够起到连接作用的装置结构，本申请实施例对此不作限定。

上述动力组件40为上述第一分机械手10和第二分机械手20的运动提供动力。可选地，该动力组件40可以是电机(如步进电机、伺服电机等)，还可以是液压泵、气动泵等等，本申请实施例对此不作限定。

上述传动组件50用于将上述动力组件40提供的动力传递至上述第一分机械手10和第二分机械手20，以控制第一分机械手10和第二分机械手20之间的相对运动，从而使得其中一个分机械手来抓取己方棋子，并将己方棋子放置在某一位置；另一个分机械手来抓取待换棋子，并将该待换棋子远离某一位置。可选地，上述传动组件50可以是皮带，还可以是传动齿轮等等，申请实施例对此不作限定。

综上所述，本申请实施例提供的机械手，通过两个分机械手来完成整个换棋过程，先控制第二分机械手抓取己方棋子，然后将机械手移动到待换棋子的位置，并控制第一分机械手抓取待换棋子，控制第二分机械手将己方棋子放置在指定位置。相比于相关技术中，通过一个机械手完成整个换棋过程，先将机械手移动到待换棋子上方，然后抓取该待换棋子，通过移动机械手将该待换棋子移走，之后再抓取己方棋子，通过移动机械手将己方棋子移到指定位置。本申请实施例提供的机械手，通过两个分机械手实现换棋过程，动作简洁，耗时较短。

请参考图2，其示出了本申请另一个实施例提供的机械手的示意图。该机械手包括：第一分机械手10、第二分机械手20、连接组件、动力组件40和传动组件。

可选地，上述连接组件包括第一固定座31、第二固定座32和连杆。

其中，第一固定座31设置于第一分机械手10的第一端的一侧，第二固定座32设置于第二分机械手20的第一端且与第一分机械手10相对的一侧。第一固定座31与第二固定座32通过连杆相连接。

上述第一固定座31可以通过焊接的方式固定设置于上述第一分机械手10的第一端的一侧，还可以通过螺钉、顶丝等固定设置于上述第一分机械手10的第一端的一侧，本申请实施例对此不作限定。

类似地，上述第二固定座32可以通过焊接的方式固定设置于上述第二分机械手20的第一端且与第一分机械手10相对的一侧，还可以通过螺钉、顶丝等固定设置于上述第二分机械手20的第一端且与第一分机械手10相对的一侧，本申请实施例对此不作限定。

上述第一固定座31和第二固定座32的可以是立方体、长方体、圆(椭圆)柱体等等，本申请实施例对此不作限定。

上述连杆用于连接上述第一固定座31和第二固定座32，从而建立起第一分机械手10和第二分机械手20之间的连接关系。本申请实施例对上述连杆的数量不作限定。

可选地，上述连杆可以包括第一连杆33、第二连杆34和第三连杆35。该第一连杆33、第二连杆34和第三连杆35相互连接，从而连接第一分机械手10和第二分机械手20。可选地，上述连杆(第一连杆33、第二连杆34和第三连杆35)的两端均形成有通孔，以便后续通过销轴进行连接。

上述第一固定座31上形成有对称设置的第一耳板311和第二耳板(图中未示出)，以及对称设置的第三耳板312和第四耳板313，第一耳板311上形成有第一销孔，第二耳板上形成有第二销孔，第三耳板312上形成有第三销孔，第四耳板313上形成有第四销孔，且第一销孔与第二销孔的中心连线的方向、第三销孔和第四销孔的中心连线的方向与第一分机械手10的运动平面相垂直。

上述第二固定座32上形成有对称设置的第五耳板321和第六耳板322，第五耳板321上形成有第五销孔，第六耳板322上形成有第六销孔，且第五销孔与第六销孔的中心连线的方向与第二分机械手20的运动平面相垂直。

上述第一固定座31与第一连杆33的第一端通过第一销孔、第一销轴36和第二销孔相连接；第一固定座31与第二连杆34的第一端通过第三销孔、第二销轴37和第四销孔相连接；第二固定座32、第一连杆33的第二端与第三连杆35的第一端通过第五销孔、第三销轴(图中未示出)和第六销孔相连接；第二连杆34的第二端与第三连杆35的第二端通过第四销轴38相连接。

可选地，第一连杆33的第二端沿第一连杆33的第一端的方向与第三连杆35的第一端沿第三连杆35的第二端的方向之间的夹角小于或等于90°。

可选地，如图3所示，第一连杆33的第二端形成有第一凹槽，第一凹槽内形成有限位部331；第三连杆35呈L形；第三连杆35的第一端与限位部331形成限位。

可选地，如图2和图4所示，第三连杆35的第二端形成有第二凹槽，第二凹槽内设置有扭簧351；扭簧351的第一端与第二连杆34的第二端接触，扭簧351的第二端与第三连杆35的第二端接触。通过扭簧351可以提供阻止第二连杆与第三连杆之间张角变大的力。

在一些其它实施例中，上述扭簧351的第一端与第二连杆34的第二端可以直接相连接，扭簧351的第二端与第三连杆35的第二端也可以直接相连接。

可选地，如图2所示，上述动力组件40包括电机，传动组件包括第一带轮51、第二带轮52和皮带53。电机设置于第二分机械手20上；第一带轮51设置于电机的输出端，第一带轮51通过皮带53带动第二带轮52，第二带轮52与连接组件20相连接。

可选地，如图2所示，电机可以通过电机座60设置于第二分机械手20上。进一步，该电机座可以与第二分机械手20上的第二固定座32一体成型，从而使得电机和第二分机械手20之间不存在相对运动。

关于动力组件40的介绍可参考上文图1实施例，此处不再赘述。

在一些其它实施例中，上述传动组件还可以包括至少一个传动齿轮，该传动齿轮可以是锥形齿轮、直齿轮、蜗轮蜗杆等等；通过至少一个传动齿轮将电机提供的动力传递至第一分机械手10和第二分机械手20。上述至少一个传动齿轮可以相同也可以不同，本申请实施例对此不作限定。

可选地，上述第一连杆33的第二端与第三销轴通过顶丝固定。第二带轮52与上述第三销轴相连接，从而通过第二带轮52可以带动第一连杆33运动，进一步通过整个连接组件20带动第一分机械手10和第二分机械手20运动。

可选地，第一分机械手10与第二分机械手20之间的相对运动包括平动和转动。

示例性地，如图5所示，当第一分机械手10向上运动时，第一分机械手10和第二分机械手20之间的相对运动为转动。

示例性地，如图6所示，当第一分机械手10向下运动时，第一分机械手10和第二分机械手20之间的相对运动为平动。

可选地，响应于第一分机械手10和第二分机械手20处于第一状态，控制第二分机械手20抓取己方棋子；响应于第一分机械手10和第二分机械手20处于第二状态，控制第一分机械手10抓取待换棋子；响应于第一分机械手10和第二分机械手20处于第一状态，控制第二分机械手20将己方棋子移动到第一位置，且控制第一分机械手10将待换棋子远离第二位置。

其中，在从第一状态变换到第二状态的过程中，动力组件提供第一方向的驱动力，控制第一分机械手相对于第二分机械手转动；在从第二状态变换到第一状态的过程中，动力组件提供第二方向的驱动力，控制第一分机械手相对于第二分机械手平动。

需要说明的一点，上述第一位置和第二位置可以是同一位置，从而实现将该位置的待换棋子更换为己方棋子。

还需要说明的一点，上述第一方向与第二方向是两个相反的方向。

示例性地，结合图5-图7，对机械手的使用过程进行介绍说明：

首先，机械手处于如图5所示的第一状态，在这种状态下，第二分机械手20可以抓取己方棋子；然后，机械臂或移动平台将第一分机械手10移动到待换棋子的上方；在电机提供的第一方向的驱动力的驱动下，将机械手由第一状态，经过如图7所示的中间状态，调整至如图6所示的第二状态，并控制第一分机械手10抓取待换棋子；之后，在电机提供的第二方向的驱动力的驱动下，再次将机械手从如图6所示的第二状态调整至如图5所示的第一状态，机械臂或者移动平台可以将抓取己方棋子的第二分机械手移动到第一位置，以便将己方棋子放置在第一位置，并将抓取待换棋子的第一分机械手10远离第二位置，以便将该待换棋子释放，从而完整个换棋过程。

综上所述，本申请实施例提供的机械手，通过两个分机械手来完成整个换棋过程，先控制第二分机械手抓取己方棋子，然后将机械手移动到待换棋子的位置，并控制第一分机械手抓取待换棋子，控制第二分机械手将己方棋子放置在指定位置。相比于相关技术中，通过一个机械手完成整个换棋过程，先将机械手移动到待换棋子上方，然后抓取该待换棋子，通过移动机械手将该待换棋子移走，之后再抓取己方棋子，通过移动机械手将己方棋子移到指定位置。本申请实施例提供的换棋机械手，通过两个分机械手实现换棋过程，动作简洁，耗时较短。

另外，通过L形连杆和扭簧连接第一分机械手和第二分机械手，同时对第一分机械手和第二分机械手实现限位，从而实现双机械手的换棋动作，简化相关技术中提供的换棋动作，使换棋子过程更加流畅，提升人机互动的效率，提高用户体验。

在上述实施例中，仅以机械手应用于棋类机器人，完成换棋过程为例进行说明，此外，上述机械手还可以应用于手术机器人、工业机器人、移送机器人等等。

例如，以机械手应用于手术机械人，如病变器官切除手术中，可以先控制第一分机械手握持手术工具，然后通过机械臂或控制台将机械手移动到病变器官所在位置，控制第二分机械手稳定该病变器官，并控制第一分机械手完成病变器官的切除；之后，可以将机械手移动到目标放置位置，并控制第二分机械手将切除的病病变器官释放在该目标放置位置。

又例如，以机械手应用于工业机器人，如零件加工中，可以先控制第一分机械手拿取待加工零件，然后通过机械臂或控制台将机械手移动到加工设备的加工位置处，控制第二分机械手操作加工设备对待加工零件进行加工，在加工完成之后，控制第二分机械手停止加工设备，控制第一分机械手将加工完成的零件放置在目标放置位置。

应当理解的是，在本文中提及的“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

以上所述仅为本申请的示例性实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims

1.一种机械手，其特征在于，所述机械手包括：第一分机械手、第二分机械手、连接组件、动力组件和传动组件；其中，

所述连接组件与所述传动组件相连接；

2.根据权利要求1所述的机械手，其特征在于，所述连接组件包括第一固定座、第二固定座和连杆；其中，

所述第一固定座设置于所述第一分机械手的第一端的一侧，所述第二固定座设置于所述第二分机械手的第一端且与所述第一分机械手相对的一侧；

所述第一固定座与所述第二固定座通过所述连杆相连接。

3.根据权利要求2所述的机械手，其特征在于，所述连杆包括第一连杆、第二连杆和第三连杆；

所述第一固定座上形成有对称设置的第一耳板和第二耳板，以及对称设置的第三耳板和第四耳板，所述第一耳板上形成有第一销孔，所述第二耳板上形成有第二销孔，所述第三耳板上形成有第三销孔，所述第四耳板上形成有第四销孔，且所述第一销孔与所述第二销孔的中心连线的方向、所述第三销孔和所述第四销孔的中心连线的方向与所述第一分机械手的运动平面相垂直；

所述第二固定座上形成有对称设置的第五耳板和第六耳板，所述第五耳板上形成有第五销孔，所述第六耳板上形成有第六销孔，且所述第五销孔与所述第六销孔的中心连线的方向与所述第二分机械手的运动平面相垂直；

所述第一固定座与所述第一连杆的第一端通过所述第一销孔、第一销轴和所述第二销孔相连接；

所述第一固定座与所述第二连杆的第一端通过所述第三销孔、第二销轴和所述第四销孔相连接；

所述第二固定座、所述第一连杆的第二端与所述第三连杆的第一端通过所述第五销孔、第三销轴和所述第六销孔相连接；

所述第二连杆的第二端与所述第三连杆的第二端通过第四销轴相连接。

4.根据权利要求3所述的机械手，其特征在于，所述第一连杆的第二端沿所述第一连杆的第一端的方向与所述第三连杆的第一端沿所述第三连杆的第二端的方向之间的夹角小于或等于90°。

5.根据权利要求3所述的机械手，其特征在于，所述第一连杆的第二端形成有第一凹槽，所述第一凹槽内形成有限位部；

所述第三连杆呈L形；

所述第三连杆的第一端与所述限位部形成限位。

6.根据权利要求3所述的机械手，其特征在于，所述第三连杆的第二端形成有第二凹槽，所述第二凹槽内设置有扭簧；

所述扭簧的第一端与所述第二连杆的第二端接触，所述扭簧的第二端与所述第三连杆的第二端接触。

7.根据权利要求3所述的机械手，其特征在于，所述第一连杆的第二端与所述第三销轴通过顶丝固定。

8.根据权利要求1至7任一项所述的机械手，所述动力组件包括电机，所述传动组件包括第一带轮、第二带轮和皮带；其中，

所述电机设置于所述第二分机械手上；

所述第一带轮设置于所述电机的输出端，所述第一带轮通过所述皮带带动所述第二带轮，所述第二带轮与所述连接组件相连接。

9.根据权利要求1至7任一项所述的机械手，其特征在于，所述第一分机械手与所述第二分机械手之间的相对运动包括平动和转动。

10.根据权利要求9所述的机械手，其特征在于，

响应于所述第一分机械手和所述第二分机械手处于第一状态，控制所述第二分机械手抓取己方棋子；

响应于所述第一分机械手和所述第二分机械手处于第二状态，控制所述第一分机械手抓取待换棋子；

响应于所述第一分机械手和所述第二分机械手处于所述第一状态，控制所述第二分机械手将所述己方棋子移动到第一位置，且控制所述第一分机械手将所述待换棋子远离第二位置；

其中，在从所述第一状态变换到所述第二状态的过程中，所述动力组件提供第一方向的驱动力，控制所述第一分机械手相对于所述第二分机械手转动；

在从所述第二状态变换到所述第一状态的过程中，所述动力组件提供第二方向的驱动力，控制所述第一分机械手相对于所述第二分机械手平动。

11.根据权利要求1至7任一项所述的机械手，其特征在于，所述第一分机械手和所述第二分机械手为指形机械手；

其中，所述指形机械手包括至少两个手指结构。