CN113715044A - 一种全向触觉机械手 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机器人技术领域，公开了一种全向触觉机械手，其包括手掌以及设于手掌上的三根手指，手指包括指根、指中和指尖和驱动装置，指根通过第一转轴与手掌铆接，指中通过第二转轴与指根铆接，指尖通过第三转轴与指中铆接，驱动装置包括驱动电机、蜗杆、蜗轮和连杆组件，蜗杆安装于驱动电机的输出轴上，蜗轮套设于第一转轴上并与第一转轴固定连接，连杆组件分别与蜗轮、指根、指中和指尖相连接，指根、指中、指尖的表面均设有触觉传感器。与现有技术相比，该全向触觉机械手在指根、指中和指尖的表面均设置触觉传感器，以使上位机能够根据接收到的触觉信息判断出施加在触觉传感器上的力的种类、大小、位置，提高了机械手的感知灵敏度。

Description

一种全向触觉机械手

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，特别是涉及一种全向触觉机械手。

背景技术

机械手是一种安装在机器人执行器末端能够半自助或全自主工作的执行机构，是机器人与物体交互的重要工具。随着机器人应用领域的扩大，对机械手精度要求不断提升，传统的简单机械手已经无法满足新的应用要求，如果能够将触觉赋予机械手，则能够帮助机械手实现更为精确的感知与操作。

目前机械手上的触觉感知器仅能感受外界施加的垂直或近似垂直于表面的压力，无法全向地感知摩擦力等施力方向不垂直于触觉感知器表面的力，同时现有的触觉感知器的感知精度低，不利于保证机械手对所处环境的感知与交互能力。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种全向触觉机械手，其具有感知灵敏度高、操作精度高等优点。

基于此，本发明提供了一种全向触觉机械手，其包括手掌以及设于所述手掌上的三根手指，

所述手指包括指根、指中和指尖和驱动装置，所述指根通过第一转轴与所述手掌铆接，所述指中通过第二转轴与所述指根铆接，所述指尖通过第三转轴与所述指中铆接，

所述驱动装置包括驱动电机、蜗杆、蜗轮和连杆组件，所述蜗杆安装于所述驱动电机的输出轴上，所述蜗轮套设于所述第一转轴上并与所述第一转轴固定连接，所述连杆组件分别与所述蜗轮、所述指根、所述指中和所述指尖相连接，

所述指根、所述指中、所述指尖的表面均设有触觉传感器。

本申请的一些实施例中，所述手掌设有用于设置所述驱动电机的安装座，所述安装座设有三个，三个所述安装座并排设置。

本申请的一些实施例中，用于覆盖所述安装座的顶壳顶部设有所述触觉传感器。

本申请的一些实施例中，所述第二转轴上套设有抵靠所述指根和所述指中的第一扭转弹簧，所述第三转轴上套设有抵靠所述指中和所述指尖的第二扭转弹簧。

本申请的一些实施例中，所述手掌内设有电控组件，所述电控组件与所述驱动电机电连接。

本申请的一些实施例中，所述驱动电机为直流编码减速电机。

本申请的一些实施例中，还包括用于连接外部机械臂的螺纹连接器，所述螺纹连接器安装于所述手掌的底部。

本申请的一些实施例中，所述手掌为矩形壳体。

本申请的一些实施例中，位于所述手掌边缘的两根所述手指设于所述手掌的一侧，位于所述手掌中部的一根所述手指设于所述手掌的另一侧。

本发明实施例提供了一种全向触觉机械手，与现有技术相比，其有益效果在于：

本发明提供了一种全向触觉机械手，其包括手掌以及设于手掌上的三根手指，手指包括指根、指中和指尖和驱动装置，指根通过第一转轴与手掌铆接，指中通过第二转轴与指根铆接，指尖通过第三转轴与指中铆接，驱动装置包括驱动电机、蜗杆、蜗轮和连杆组件，蜗杆安装于驱动电机的输出轴上，蜗轮套设于第一转轴上并与第一转轴固定连接，连杆组件分别与蜗轮、指根、指中和指尖相连接，指根、指中、指尖的表面均设有触觉传感器。

基于上述结构，使用时启动驱动电机，驱动电机驱动蜗杆转动，蜗杆的转动带动蜗轮转动，蜗轮的转动带动指根进行前后运动，与此同时，通过连杆组件与指根相连接的指中和指尖也在连杆组件的带动下实现前后运动，各部件的同时运转即可实现对物品的抓取与放置。如此，本申请的机械手在指根、指中和指尖的表面均设置触觉传感器，全向触觉传感器能够根据感知到的触觉信息发出电信号，以使上位机能够根据接收到的触觉信息判断出施加在触觉传感器上的力的种类、大小、位置，提高了机械手的感知灵敏度。

附图说明

图1为本发明实施例的全向触觉机械手的结构示意图；

图2为本发明实施例的手掌内部结构示意图；

图3为本发明实施例的手指结构示意图。

图中，1、手掌；11、安装座；12、顶壳；2、手指；21、指根；22、指中；23、指尖；24、驱动电机；25、蜗杆；26、蜗轮；27、连杆组件；28、第一扭转弹簧；29、第二扭转弹簧；3、触觉传感器；4、电控组件；5、螺纹连接器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

应当理解的是，本发明中采用术语“前”、“后”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语，这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区别开。例如，在不脱离本发明范围的情况下“前”信息也可以被称为“后”信息，“后”信息也可以被称为“前”信息。

如图1至图3所示，本发明实施例提供了一种全向触觉机械手，其包括手掌1以及设于手掌1上的三根手指2，手指2包括指根21、指中22和指尖23和驱动装置，指根21通过第一转轴(图未示)与手掌1铆接，指中22通过第二转轴(图未示)与指根21铆接，指尖23通过第三转轴(图未示)与指中22铆接，驱动装置包括驱动电机24、蜗杆25、蜗轮26和连杆组件27，蜗杆25安装于驱动电机24的输出轴上，蜗轮26套设于第一转轴上并与第一转轴固定连接，连杆组件27分别与蜗轮26、指根21、指中22和指尖23相连接，指根21、指中22、指尖23的表面均设有触觉传感器3。

基于上述结构，使用时启动驱动电机24，驱动电机24驱动蜗杆25转动，蜗杆25的转动带动蜗轮26转动，蜗轮26的转动带动指根21进行前后运动，与此同时，通过连杆组件27与指根21相连接的指中22和指尖23也在连杆组件27的带动下实现前后运动，各部件的同时运转即可实现对物品的抓取与放置。如此，本申请的机械手在指根21、指中22和指尖23的表面均设置触觉传感器3，全向触觉传感器3能够根据感知到的触觉信息发出电信号，以使上位机能够根据接收到的触觉信息判断出施加在触觉传感器上的力的种类、大小、位置，提高了机械手的感知灵敏度。

具体的，在本发明实施例中，位于手掌1左右边缘的两根手指2设于手掌1的前侧，位于手掌1中部的一根手指2设于手掌1的后侧，三根手指2中其中两根手指2与另外一根手指2相对设置，这种设置使得机械手的三根手指2在活动时能够对手掌1内物品实现抓取。

进一步的，对于本申请的驱动电机24而言，其通过手掌1上的安装座11固定于手掌1内，由于每根手指2均需要一台驱动电机24进行驱动，安装座11同样设有三个，基于上述手掌1结构，三个安装座11也在手掌1上并排设置。具体而言，在本发明实施例中，驱动电机24优选为直流编码减速电机。

更进一步的，仅依靠手指2上的触觉传感器3也无法做到对整个机械手内的所有物品进行全面有效的感知，因此，为了提升感知效果，在本发明实施例中，用于覆盖安装座11的顶壳12顶部同样设有相应的触觉传感器3，需要注意的是，此处的触觉传感器3并未在图中显示。

另外，为了维持指根21与指中22之间的结构扭矩，第二转轴上套设有抵靠指根21和指中22的第一扭转弹簧28，与之相类似的，为了位置指中22与指尖23之间的结构扭矩，第三转轴上套设有抵靠指中22和指尖23的第二扭转弹簧29。

进一步的，为了实现对各手指2的驱动电机24的合理控制，在本申请的一些实施例中，机械手的手掌1内还设有与触觉传感器3和驱动电机24电连接的电控组件4，触觉传感器3接收触觉信号后进行处理并将处理后的信息传递至电控组件4处，电控组件4随后根据收到的信号控制驱动电机24运转，实现机械手手指2的抓取或放置。

一般来说，机械手都需要配合外部的机械臂一起使用，因此，为了保证机械手的正常使用，在本申请的一些实施例中，手掌1优选为矩形壳体，同时手掌1的底部还安装有用于连接外部机械臂的螺纹连接器5。

综上所述，本发明提供了一种全向触觉机械手，其包括手掌以及设于手掌上的三根手指，手指包括指根、指中和指尖和驱动装置，指根通过第一转轴与手掌铆接，指中通过第二转轴与指根铆接，指尖通过第三转轴与指中铆接，驱动装置包括驱动电机、蜗杆、蜗轮和连杆组件，蜗杆安装于驱动电机的输出轴上，蜗轮套设于第一转轴上并与第一转轴固定连接，连杆组件分别与蜗轮、指根、指中和指尖相连接，指根、指中、指尖的表面均设有触觉传感器。与现有技术相比，该全向触觉机械手在指根、指中和指尖的表面均设置触觉传感器，全向触觉传感器能够根据感知到的触觉信息发出电信号，以使上位机能够根据接收到的触觉信息判断出施加在触觉传感器上的力的种类、大小、位置，提高了机械手的感知灵敏度。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种全向触觉机械手，其特征在于，包括手掌以及设于所述手掌上的三根手指，

所述手指包括指根、指中和指尖和驱动装置，所述指根通过第一转轴与所述手掌铆接，所述指中通过第二转轴与所述指根铆接，所述指尖通过第三转轴与所述指中铆接，

所述驱动装置包括驱动电机、蜗杆、蜗轮和连杆组件，所述蜗杆安装于所述驱动电机的输出轴上，所述蜗轮套设于所述第一转轴上并与所述第一转轴固定连接，所述连杆组件分别与所述蜗轮、所述指根、所述指中和所述指尖相连接，

所述指根、所述指中、所述指尖的表面均设有触觉传感器。

2.根据权利要求1所述的全向触觉机械手，其特征在于，所述手掌内设有用于设置所述驱动电机的安装座，所述指根与所述安装座铆接，三个所述手指的所述安装座并排设置。

3.根据权利要求2所述的全向触觉机械手，其特征在于，用于覆盖所述安装座的顶壳顶部设有所述触觉传感器。

4.根据权利要求1所述的全向触觉机械手，其特征在于，所述第二转轴上套设有抵靠所述指根和所述指中的第一扭转弹簧，所述第三转轴上套设有抵靠所述指中和所述指尖的第二扭转弹簧。

5.根据权利要求1所述的全向触觉机械手，其特征在于，所述手掌内设有电控组件，所述电控组件与所述驱动电机电连接。

6.根据权利要求1所述的全向触觉机械手，其特征在于，所述驱动电机为直流编码减速电机。

7.根据权利要求1所述的全向触觉机械手，其特征在于，还包括用于连接外部机械臂的螺纹连接器，所述螺纹连接器安装于所述手掌的底部。

8.根据权利要求1所述的全向触觉机械手，其特征在于，所述手掌为矩形壳体。

9.根据权利要求1所述的全向触觉机械手，其特征在于，位于所述手掌边缘的两根所述手指设于所述手掌的一侧，位于所述手掌中部的一根所述手指设于所述手掌的另一侧。

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