CN115556134B - 一种液压驱动大负载机械手 - Google Patents

Abstract

一种液压驱动大负载机械手，它涉及机器人技术领域。本发明解决了现有的多指液压机械手存在结构复杂，且外接油管较多，重量较大，完成某些特定抓取任务手指冗余，无力反馈与闭环伺服反馈功能的问题。本发明的单、双指液压缸组件的左右两端分别与手掌L和手掌R可转动连接，手掌L左侧的走油关节安装在手掌L与单、双指液压缸组件的连接处实现液压油的流通，手掌R右侧的走油关节安装在手掌R与单、双指液压缸组件的连接处实现液压油的流通，单、双指液压缸组件的伸出端分别与单、双指连杆组件连接，分别驱动单、双指液压缸组件，实现单指和/或双指的开合运动。本发明用于满足机器人机械手包络抓取相对较大的物体，指尖可抓取较小物体。

Description

一种液压驱动大负载机械手

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，具体涉及一种液压驱动大负载机械手。

背景技术

现今，机械手模仿人类手部的某些功能，按照固定的程序或通过视觉识别进行抓取、搬运物体或使用工具操作装置，是工业领域重要的执行机构之一。机械手在构造和性能上兼有人和机器的优点，其质量轻、重复工作无疲惫性、抓举重量大、可适应极端环境，并具有人手的智能性和适应性。

目前机器人的机械手主要有电驱动、气压驱动和液压驱动三种驱动方式：电驱动占用空间小，控制方便，控制响应快，可实现远距离控制，但其对使用条件要求较高，且力矩较小，容易堵转，负载能力较低。气压驱动储能方便、原料易于获取，抗燃、无污染，但其工作压力较低，输出载荷较小，且运动不稳定，精度低，容易受载荷变化的影响。液压驱动具有很高的力矩/体积比和很强的抗堵转能力，可承受较大的负载，但大多多指液压机械手结构复杂，且外接油管较多，重量较大，完成某些特定抓取任务手指冗余，无力反馈与闭环伺服反馈功能。

综上所述，现有的多指液压机械手存在结构复杂，且外接油管较多，重量较大，完成某些特定抓取任务手指冗余，无力反馈与闭环伺服反馈功能的问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的多指液压机械手存在结构复杂，且外接油管较多，重量较大，完成某些特定抓取任务手指冗余，无力反馈与闭环伺服反馈功能的问题，进而提供一种液压驱动大负载机械手。

本发明的技术方案是：

一种液压驱动大负载机械手，它包括手腕101、手腕连接件102、六维力传感器103、手掌L127、手掌R116、单指液压缸组件、双指液压缸组件、单指连杆组件、双指连杆组件和两个走油关节128，手腕101一端与机器人手臂连接，手腕101另一端通过手腕连接件102与六维力传感器103一端连接，六维力传感器103另一端安装有并排相对设置的手掌L127和手掌R116，手掌L127和手掌R116为形状对称的两个板状结构，手掌L127与手掌R116之间由上至下依次设置有单指液压缸组件和双指液压缸组件，单指液压缸组件和双指液压缸组件的左右两端分别与手掌L127和手掌R116可转动连接，手掌L127左侧设有一个走油关节128，左侧的走油关节128安装在手掌L127与单指液压缸组件和双指液压缸组件的连接处实现液压油的流通，手掌R116右侧设有一个走油关节128，右侧的走油关节128安装在手掌R116与单指液压缸组件和双指液压缸组件的连接处实现液压油的流通，单指液压缸组件和双指液压缸组件的伸出端分别与单指连杆组件和双指连杆组件连接，通过单指液压缸组件和双指液压缸组件分别驱动单指液压缸组件和双指液压缸组件，实现单指和/或双指的开合运动。

进一步地，单指液压缸组件包括单指伺服阀104、单指后缸盖105、单指液压缸107和单指活塞杆108；单指液压缸107末端安装有单指后缸盖105，单指液压缸107内部设有单指活塞，单指液压缸107前端插装有单指活塞杆108，单指活塞杆108与单指活塞连接；单指液压缸107下方侧壁安装有单指伺服阀104，单指伺服阀104的伺服阀A口与单指液压缸107有杆腔连通，单指伺服阀104的伺服阀B口与单指液压缸107无杆腔连通；单指液压缸107左右两端分别设有与手掌L127和手掌R116垂直布置的两个单指走油连接轴，两个单指走油连接轴同轴设置且与单指液压缸107为一体式结构；左侧的单指走油连接轴内部设有第一油路1，第一油路1一端与单指伺服阀104的伺服阀P口连通，第一油路1另一端延伸至左侧的单指走油连接轴外圆表面并与外部连通；右侧的单指走油连接轴内部设有第二油路2，第二油路2一端与单指伺服阀104的伺服阀T口连通，第二油路2另一端延伸至右侧的单指走油连接轴外圆表面并与外部连通。

进一步地，双指液压缸组件包括双指伺服阀131、双指后缸盖、双指液压缸122和双指活塞杆130；双指液压缸122末端安装有双指后缸盖，双指液压缸122内部设有双指活塞，双指液压缸122前端插装有双指活塞杆130，双指活塞杆130与双指活塞连接；双指液压缸122上方侧壁安装有双指伺服阀131，双指伺服阀131与单指伺服阀104交错布置，双指伺服阀131的伺服阀A口与双指液压缸122有杆腔连通，双指伺服阀131的伺服阀B口与双指液压缸122无杆腔连通；双指液压缸122左右两端分别设有与手掌L127和手掌R116垂直布置的两个双指走油连接轴，两个双指走油连接轴同轴设置且与双指液压缸122为一体式结构；左侧的双指走油连接轴内部设有第三油路3，第三油路3一端与双指伺服阀131的伺服阀P口连通，第三油路3另一端延伸至左侧的双指走油连接轴外圆表面并与外部连通；右侧的双指走油连接轴内部设有第四油路4，第四油路4一端与双指伺服阀131的伺服阀T口连通，第四油路4另一端延伸至右侧的双指走油连接轴外圆表面并与外部连通。

进一步地，它还包括四个液压缸支承轴承111，手掌L127上加工有两个走油关节孔，每个走油关节孔中嵌装有一个液压缸支承轴承111；手掌R116上加工有两个走油关节孔，每个走油关节孔中嵌装有一个液压缸支承轴承111；单指液压缸107左右两侧的两个单指走油连接轴分别通过两个液压缸支承轴承111与手掌L127和手掌R116可转动连接；双指液压缸122左右两侧的两个双指走油连接轴分别通过两个液压缸支承轴承111与手掌L127和手掌R116可转动连接。

进一步地，它还包括四个轴端挡圈129，每个走油关节128包括中部油管和两个端部套管，中部油管为两端开口的圆形管状结构，中部油管两端分别垂直连接有两个端部套管，端部套管内圆表面中部沿圆周方向加工有走油环槽，端部套管的走油环槽与中部油管内孔平齐且相通设置，端部套管内圆表面上位于走油环槽的两侧沿圆周方向加工有密封环槽，所述密封环槽内安装有旋转格莱密封圈；左侧的走油关节128的中部油管上开设有与中部油管内孔连通的进油口，左侧的走油关节128的两个端部套管分别套装在左侧单指走油连接轴和左侧双指走油连接轴端部，左侧单指走油连接轴和左侧双指走油连接轴分别通过两个轴端挡圈129与左侧的走油关节128的两个端部套管固定连接，左侧单指走油连接轴内部的第一油路1另一端和左侧双指走油连接轴内部的第三油路3另一端分别与左侧的走油关节128的两个端部套管的走油环槽连通，左侧的走油关节128的两个端部套管分别通过旋转格莱密封圈与左侧单指走油连接轴和左侧双指走油连接轴密封连接；右侧的走油关节128的中部油管上开设有与中部油管内孔连通的回油口，右侧的走油关节128的两个端部套管分别套装在右侧单指走油连接轴和右侧双指走油连接轴端部，右侧单指走油连接轴和右侧双指走油连接轴分别通过两个轴端挡圈129与右侧的走油关节128的两个端部套管固定连接，右侧单指走油连接轴内部的第二油路2另一端和右侧双指走油连接轴内部的第四油路4另一端分别与右侧的走油关节128的两个端部套管的走油环槽连通，右侧的走油关节128的两个端部套管分别通过旋转格莱密封圈与右侧单指走油连接轴和右侧双指走油连接轴密封连接。

进一步地，手掌L127和手掌R116远离六维力传感器103的一端加工成等腰梯形结构，所述等腰梯形结构上底上的两个内角处分别加工有单指连杆连接孔和双指连杆连接孔，所述等腰梯形结构下底上的两个内角处分别加工有单指根连接孔和双指根连接孔。

进一步地，单指连杆组件包括单指指根轴121、单指根L106、单指根R115、单指指尖113、单指关节座112、单指径向球面滑动轴承110、两个单指套筒109和两个单指连杆114，单指指根轴121两端分别垂直可转动地插装在手掌L127和手掌R116的单指连杆连接孔中，单指连杆114为圆弧形杆状结构，两个单指连杆114并排相对设置在单指指尖113的左右两侧，单指指尖113为圆弧形杆状结构，两个单指连杆114上端均通过销轴与单指指尖113下端转动连接，两个单指连杆114上端与单指指根轴121中部连接，单指根L106和单指根R115均为L型杆状结构，单指根L106和单指根R115分别并排相对设置在单指指尖113的左右两侧，单指根L106和单指根R115的上端通过销轴与单指指尖113中部转动连接，单指根L106和单指根R115的下端通过销轴分别与手掌L127和手掌R116的单指根连接孔转动连接，单指活塞杆108端部连接有单指关节座112，单指关节座112的内孔中嵌装有单指径向球面滑动轴承110，单指根L106和单指根R115的中部折弯处通过单指关节轴和单指径向球面滑动轴承110与单指关节座112转动连接，单指根L106与单指关节座112之间、单指根R115与单指关节座112之间分别设有两个单指套筒109，所述单指套筒109套装在销轴上。

进一步地，双指连杆组件包括双指连杆单元L、双指连杆单元R、双指关节座、双指径向球面滑动轴承和两个双指套筒，双指连杆单元L和双指连杆单元R并排相对设置在单指连杆组件下方；双指连杆单元L包括双指侧连杆L126、双指指尖L125和双指根L123，双指侧连杆L126为圆弧形杆状结构，双指侧连杆L126位于手掌L127外侧，双指侧连杆L126上端通过销轴与手掌L127的双指连杆连接孔转动连接，双指指尖L125为圆弧形杆状结构，双指指尖L125位于手掌L127前端下方，双指指尖L125上端通过转轴与双指侧连杆L126下端转动连接，双指根L123为L型杆状结构，双指根L123位于手掌L127内侧，双指根L123上端通过转轴与手掌L127的双指根连接孔转动连接，双指根L123下端通过转轴与双指指尖L125中部转动连接，双指活塞杆130端部连接有双指关节座，双指关节座的内孔中嵌装有双指径向球面滑动轴承，双指根L123中部折弯处通过双指关节轴和双指径向球面滑动轴承与双指关节座转动连接，双指根L123与双指关节座之间设有双指套筒，所述双指套筒套装在销轴上；双指连杆单元R包括双指侧连杆R117、双指指尖R118和双指根R119，双指侧连杆R117为圆弧形杆状结构，双指侧连杆R117位于手掌R116外侧，双指侧连杆R117上端通过销轴与手掌R116的双指连杆连接孔转动连接，双指指尖R118为圆弧形杆状结构，双指指尖R118位于手掌R116前端下方，双指指尖R118上端通过转轴与双指侧连杆R117下端转动连接，双指根R119为L型杆状结构，双指根R119位于手掌R116内侧，双指根R119上端通过转轴与手掌R116的双指根连接孔转动连接，双指根R119下端通过转轴与双指指尖R118中部转动连接，双指根R119中部折弯处通过双指关节轴和双指径向球面滑动轴承与双指关节座转动连接，双指根R119与双指关节座之间设有双指套筒，所述双指套筒套装在销轴上。

进一步地，它还包括角度传感器120，双指根L123与双指根R119之间设有角度传感器120，所述角度传感器120一端与双指根L123内侧上端连接，角度传感器120另一端与双指根R119内侧上端连接；单指根L106与单指根R115之间设有角度传感器120，所述角度传感器120一端与单指根L106内侧下端连接，角度传感器120另一端与单指根R115内侧下端连接。

进一步地，它还包括三个橡胶套124，双指指尖L125和双指指尖R118上端面均安装有橡胶套124，单指指尖113下端面安装有橡胶套124。

本发明与现有技术相比具有以下效果：

与现有各类机械手比较，本发明液压驱动大负载机械手具体有如下有益效果：

1、本发明液压驱动大负载机械手采用单/双指液压缸与阀块一体化结构，3D打印加工，方便加工，结构简单，安装和拆卸方便，使整个机器结构紧凑，质量轻化。

2、本发明液压驱动大负载机械手采用单自由度三指构型控制简单，动作灵活；抓取性能稳定，结构简单可靠、外观整洁，液压驱动具有较大的承载能力、刚性较好、自重较轻。

3、本发明液压驱动大负载机械手采用伺服阀、角度传感器与六维力传感器，伺服闭环控制，可实时感知机械手受力状态并控制调节油压流量、速度及方向，实现精准控制。

4、本发明液压驱动大负载机械手结构精巧，负载较大，控制简单，手指无冗余，从而避免了电驱动或气压驱动机器手实现大负载难、驱动响应速度慢、低力矩/体积比及堵转等一系列缺点。

5、本发明液压驱动大负载机械手可满足机器人机械手包络抓取相对较大的物体，指尖可抓取较小物体，并进行某些设备的按钮操作等。

附图说明

图1是本发明液压驱动大负载机械手的爆炸结构示意图；

图2是本发明液压驱动大负载机械手去掉双指侧连杆L126、手掌L127和走油关节128后的侧视图；

图3是本发明液压驱动大负载机械手的油路纵向剖视图。

图中：101-手腕；102-手腕连接件；103-六维力传感器；104-单指伺服阀；105-单指后缸盖；106-单指根L；107-单指液压缸；108-单指活塞杆；109-单指套筒；110-单指径向球面滑动轴承；111-液压缸支承轴承；112-单指关节座；113-单指指尖；114-单指连杆；115-单指根R；116-手掌R；117-双指侧连杆R；118-双指指尖R；119-双指根R；120-角度传感器；121-单指指根轴；122-双指液压缸；123-双指根L；124-橡胶套；125-双指指尖L；126-双指侧连杆L；127-手掌L；128-走油关节；129-轴端挡圈；130-双指活塞杆；131-双指伺服阀。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式的一种液压驱动大负载机械手，它包括手腕101、手腕连接件102、六维力传感器103、手掌L127、手掌R116、单指液压缸组件、双指液压缸组件、单指连杆组件、双指连杆组件和两个走油关节128，手腕101一端与机器人手臂连接，手腕101另一端通过手腕连接件102与六维力传感器103一端连接，六维力传感器103另一端安装有并排相对设置的手掌L127和手掌R116，手掌L127和手掌R116为形状对称的两个板状结构，手掌L127与手掌R116之间由上至下依次设置有单指液压缸组件和双指液压缸组件，单指液压缸组件和双指液压缸组件的左右两端分别与手掌L127和手掌R116可转动连接，手掌L127左侧设有一个走油关节128，左侧的走油关节128安装在手掌L127与单指液压缸组件和双指液压缸组件的连接处实现液压油的流通，手掌R116右侧设有一个走油关节128，右侧的走油关节128安装在手掌R116与单指液压缸组件和双指液压缸组件的连接处实现液压油的流通，单指液压缸组件和双指液压缸组件的伸出端分别与单指连杆组件和双指连杆组件连接，通过单指液压缸组件和双指液压缸组件分别驱动单指液压缸组件和双指液压缸组件，实现单指和/或双指的开合运动。

本实施方式中，液压驱动大负载机械手形状类似于爪子，三指分布在上下方，其中单指位于上方，双指位于下方两侧同步运动；单指液压缸组件和双指液压缸组件类似，均由指根、连杆、指尖部分构成。机械手手腕处装有六维力传感器103，可实时感知机械手受力状态，实现力反馈，增加控制精度。

具体实施方式二：结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式的单指液压缸组件包括单指伺服阀104、单指后缸盖105、单指液压缸107和单指活塞杆108；单指液压缸107末端安装有单指后缸盖105，单指液压缸107内部设有单指活塞，单指液压缸107前端插装有单指活塞杆108，单指活塞杆108与单指活塞连接；单指液压缸107下方侧壁安装有单指伺服阀104，单指伺服阀104的伺服阀A口与单指液压缸107有杆腔连通，单指伺服阀104的伺服阀B口与单指液压缸107无杆腔连通；单指液压缸107左右两端分别设有与手掌L127和手掌R116垂直布置的两个单指走油连接轴，两个单指走油连接轴同轴设置且与单指液压缸107为一体式结构；左侧的单指走油连接轴内部设有第一油路1，第一油路1一端与单指伺服阀104的伺服阀P口连通，第一油路1另一端延伸至左侧的单指走油连接轴外圆表面并与外部连通；右侧的单指走油连接轴内部设有第二油路2，第二油路2一端与单指伺服阀104的伺服阀T口连通，第二油路2另一端延伸至右侧的单指走油连接轴外圆表面并与外部连通。如此设置，单指液压缸107使用3D打印技术，完成外形后进行精加工，免去工艺油路，最大程度降低占用空间及重量，单指液压缸107两侧预留油孔用于与走油关节128连通，方便油液的输入。其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。

单指液压缸油路路径为：

液压油经左侧走油关节128进油口进入单指液压缸107内并由第一油路1进入到单指伺服阀104的伺服阀P口，通过单指伺服阀104的伺服阀T口进入第二油路2，最终回油到右侧走油关节128中，并由回油口回油；单指伺服阀104的伺服阀A口进入单指液压缸107的有杆腔，单指伺服阀104的伺服阀B口进入单指液压缸107的无杆腔，实现单指的开合运动。

本实施方式中，液压驱动大负载机械手由液压控制器控制单指伺服阀104，进而控制液压油流入单指液压缸107的流量、速度及方向。

具体实施方式三：结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式的双指液压缸组件包括双指伺服阀131、双指后缸盖、双指液压缸122和双指活塞杆130；双指液压缸122末端安装有双指后缸盖，双指液压缸122内部设有双指活塞，双指液压缸122前端插装有双指活塞杆130，双指活塞杆130与双指活塞连接；双指液压缸122上方侧壁安装有双指伺服阀131，双指伺服阀131与单指伺服阀104交错布置，双指伺服阀131的伺服阀A口与双指液压缸122有杆腔连通，双指伺服阀131的伺服阀B口与双指液压缸122无杆腔连通；双指液压缸122左右两端分别设有与手掌L127和手掌R116垂直布置的两个双指走油连接轴，两个双指走油连接轴同轴设置且与双指液压缸122为一体式结构；左侧的双指走油连接轴内部设有第三油路3，第三油路3一端与双指伺服阀131的伺服阀P口连通，第三油路3另一端延伸至左侧的双指走油连接轴外圆表面并与外部连通；右侧的双指走油连接轴内部设有第四油路4，第四油路4一端与双指伺服阀131的伺服阀T口连通，第四油路4另一端延伸至右侧的双指走油连接轴外圆表面并与外部连通。如此设置，双指液压缸122使用3D打印技术，完成外形后进行精加工，免去工艺油路，最大程度降低占用空间及重量，双指液压缸122两侧预留油孔用于与走油关节128连通，方便油液的输入。其它组成和连接关系与具体实施方式一或二相同。

双指液压缸油路路径为：

液压油经左侧走油关节128进油口进入双指液压缸122内并由第三油路3进入到双指伺服阀131的伺服阀P口，通过双指伺服阀131的伺服阀T口进入第四油路4，最终回油到右侧走油关节128中，并由回油口回油；双指伺服阀131的伺服阀A口进入双指液压缸122的有杆腔，双指伺服阀131的伺服阀B口进入双指液压缸122的无杆腔，实现双指的开合运动。

本实施方式中，机械手单双指液压缸上电液伺服阀错开安装，双指液压缸伺服阀安装于液压缸后上方，单指液压缸伺服阀安装于液压缸前下方，可防止上下两侧单/双指液压缸模块在实际运动中产生干涉，使机械手结构紧凑精巧。

本实施方式中，液压驱动大负载机械手由液压控制器控制双指伺服阀131，进而控制液压油流入双指液压缸122的流量、速度及方向。

具体实施方式四：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式还包括四个液压缸支承轴承111，手掌L127上加工有两个走油关节孔，每个走油关节孔中嵌装有一个液压缸支承轴承111；手掌R116上加工有两个走油关节孔，每个走油关节孔中嵌装有一个液压缸支承轴承111；单指液压缸107左右两侧的两个单指走油连接轴分别通过两个液压缸支承轴承111与手掌L127和手掌R116可转动连接；双指液压缸122左右两侧的两个双指走油连接轴分别通过两个液压缸支承轴承111与手掌L127和手掌R116可转动连接。如此设置，使得单指液压缸107和双指液压缸122可绕走油关节孔做旋转运动。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二或三相同。

具体实施方式五：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式还包括四个轴端挡圈129，每个走油关节128包括中部油管和两个端部套管，中部油管为两端开口的圆形管状结构，中部油管两端分别垂直连接有两个端部套管，端部套管内圆表面中部沿圆周方向加工有走油环槽，端部套管的走油环槽与中部油管内孔平齐且相通设置，端部套管内圆表面上位于走油环槽的两侧沿圆周方向加工有密封环槽，所述密封环槽内安装有O型密封圈；左侧的走油关节128的中部油管上开设有与中部油管内孔连通的进油口，左侧的走油关节128的两个端部套管分别套装在左侧单指走油连接轴和左侧双指走油连接轴端部，左侧单指走油连接轴和左侧双指走油连接轴分别通过两个轴端挡圈129与左侧的走油关节128的两个端部套管固定连接，左侧单指走油连接轴内部的第一油路1另一端和左侧双指走油连接轴内部的第三油路3另一端分别与左侧的走油关节128的两个端部套管的走油环槽连通，左侧的走油关节128的两个端部套管分别通过O型密封圈与左侧单指走油连接轴和左侧双指走油连接轴密封连接；右侧的走油关节128的中部油管上开设有与中部油管内孔连通的回油口，右侧的走油关节128的两个端部套管分别套装在右侧单指走油连接轴和右侧双指走油连接轴端部，右侧单指走油连接轴和右侧双指走油连接轴分别通过两个轴端挡圈129与右侧的走油关节128的两个端部套管固定连接，右侧单指走油连接轴内部的第二油路2另一端和右侧双指走油连接轴内部的第四油路4另一端分别与右侧的走油关节128的两个端部套管的走油环槽连通，右侧的走油关节128的两个端部套管分别通过O型密封圈与右侧单指走油连接轴和右侧双指走油连接轴密封连接。如此设置，走油关节128使用3D打印技术，完成外形后进行精加工，免去工艺油路，最大程度降低占用空间及重量。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三或四相同。

具体实施方式六：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式的手掌L127和手掌R116远离六维力传感器103的一端加工成等腰梯形结构，所述等腰梯形结构上底上的两个内角处分别加工有单指连杆连接孔和双指连杆连接孔，所述等腰梯形结构下底上的两个内角处分别加工有单指根连接孔和双指根连接孔。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四或五相同。

具体实施方式七：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式的单指连杆组件包括单指指根轴121、单指根L106、单指根R115、单指指尖113、单指关节座112、单指径向球面滑动轴承110、两个单指套筒109和两个单指连杆114，单指指根轴121两端分别垂直可转动地插装在手掌L127和手掌R116的单指连杆连接孔中，单指连杆114为圆弧形杆状结构，两个单指连杆114并排相对设置在单指指尖113的左右两侧，单指指尖113为圆弧形杆状结构，两个单指连杆114上端均通过销轴与单指指尖113下端转动连接，两个单指连杆114上端与单指指根轴121中部连接，单指根L106和单指根R115均为L型杆状结构，单指根L106和单指根R115分别并排相对设置在单指指尖113的左右两侧，单指根L106和单指根R115的上端通过销轴与单指指尖113中部转动连接，单指根L106和单指根R115的下端通过销轴分别与手掌L127和手掌R116的单指根连接孔转动连接，单指活塞杆108端部连接有单指关节座112，单指关节座112的内孔中嵌装有单指径向球面滑动轴承110，单指根L106和单指根R115的中部折弯处通过单指关节轴和单指径向球面滑动轴承110与单指关节座112转动连接，单指根L106与单指关节座112之间、单指根R115与单指关节座112之间分别设有两个单指套筒109，所述单指套筒109套装在销轴上。如此设置，单指活塞杆108前端安装单指关节座112，单指关节座112连接单指根L106、单指根R115与单指活塞杆108，通过单指活塞杆108在单指液压缸107中移动进而带动机械手手指部分进行相应的开合运动。单指关节座112内置单指径向球面滑动轴承110，具有很好的纠偏能力，使手指驱动更加灵活。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四、五或六相同。

具体实施方式八：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式的双指连杆组件包括双指连杆单元L、双指连杆单元R、双指关节座、双指径向球面滑动轴承和两个双指套筒，双指连杆单元L和双指连杆单元R并排相对设置在单指连杆组件下方；双指连杆单元L包括双指侧连杆L126、双指指尖L125和双指根L123，双指侧连杆L126为圆弧形杆状结构，双指侧连杆L126位于手掌L127外侧，双指侧连杆L126上端通过销轴与手掌L127的双指连杆连接孔转动连接，双指指尖L125为圆弧形杆状结构，双指指尖L125位于手掌L127前端下方，双指指尖L125上端通过转轴与双指侧连杆L126下端转动连接，双指根L123为L型杆状结构，双指根L123位于手掌L127内侧，双指根L123上端通过转轴与手掌L127的双指根连接孔转动连接，双指根L123下端通过转轴与双指指尖L125中部转动连接，双指活塞杆130端部连接有双指关节座，双指关节座的内孔中嵌装有双指径向球面滑动轴承，双指根L123中部折弯处通过双指关节轴和双指径向球面滑动轴承与双指关节座转动连接，双指根L123与双指关节座之间设有双指套筒，所述双指套筒套装在销轴上；双指连杆单元R包括双指侧连杆R117、双指指尖R118和双指根R119，双指侧连杆R117为圆弧形杆状结构，双指侧连杆R117位于手掌R116外侧，双指侧连杆R117上端通过销轴与手掌R116的双指连杆连接孔转动连接，双指指尖R118为圆弧形杆状结构，双指指尖R118位于手掌R116前端下方，双指指尖R118上端通过转轴与双指侧连杆R117下端转动连接，双指根R119为L型杆状结构，双指根R119位于手掌R116内侧，双指根R119上端通过转轴与手掌R116的双指根连接孔转动连接，双指根R119下端通过转轴与双指指尖R118中部转动连接，双指根R119中部折弯处通过双指关节轴和双指径向球面滑动轴承与双指关节座转动连接，双指根R119与双指关节座之间设有双指套筒，所述双指套筒套装在销轴上。如此设置，双指活塞杆130前端安装双指关节座，双指关节座连接双指活塞杆130连接双指根L123、双指根R119与双指活塞杆130，通过双指活塞杆130在双指液压缸122中移动进而带动机械手手指部分进行相应的开合运动。双指关节座内置双指径向球面滑动轴承，具有很好的纠偏能力，使手指驱动更加灵活。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四、五、六或七相同。

本实施方式中，双指连杆单元L和双指连杆单元R连接在一起同时运动，机械手手指可绕垂直于手掌的关节轴运动，通过连杆传动实现机械手手指的开合运动。

具体实施方式九：结合图1说明本实施方式，本实施方式还包括角度传感器120，双指根L123与双指根R119之间设有角度传感器120，所述角度传感器120一端与双指根L123内侧上端连接，角度传感器120另一端与双指根R119内侧上端连接；单指根L106与单指根R115之间设有角度传感器120，所述角度传感器120一端与单指根L106内侧下端连接，角度传感器120另一端与单指根R115内侧下端连接。如此设置，通过在双指根L123与双指根R119处、单指根L106与单指根R115处放置角度传感器120，可实时检测手指的开合角度，实现闭环控制反馈，增加控制精度。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四、五、六、七或八相同。

具体实施方式十：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式还包括三个橡胶套124，双指指尖L125和双指指尖R118上端面均安装有橡胶套124，单指指尖113下端面安装有橡胶套124。如此设置，通过在机械手手指端装有橡胶套，能够提高手指摩擦力，防止抓取物体或操作时发生滑动。其它组成和连接关系与具体实施方式的一、二、三、四、五、六、七、八或九相同。

工作原理

结合图1至图3说明本发明一种液压驱动大负载机械手的工作原理：液压驱动大负载机械手为单自由度三指机械手，其自由度位于手腕处，可实现绕手腕的全周转动；工作时液压油通过左右两侧走油关节128在单指伺服阀104和双指伺服阀131的控制下进入单指液压缸107和双指液压缸122，进而推动单指活塞杆108和双指活塞杆130移动，单指活塞杆108前端连接有单指连杆组件，双指活塞杆130前端连接有双指连杆组件，通过连杆运动实现机械手的开合运动，从而实现抓取、搬运物体等功能。

以上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精神和范围。

Claims (7)

1.一种液压驱动大负载机械手，液压驱动大负载机械手包括手腕（101）、手腕连接件（102）、六维力传感器（103）、手掌L（127）、手掌R（116）、单指液压缸组件、双指液压缸组件、单指连杆组件、双指连杆组件和两个走油关节（128），手腕（101）一端与机器人手臂连接，手腕（101）另一端通过手腕连接件（102）与六维力传感器（103）一端连接，六维力传感器（103）另一端安装有并排相对设置的手掌L（127）和手掌R（116），手掌L（127）和手掌R（116）为形状对称的两个板状结构，手掌L（127）与手掌R（116）之间由上至下依次设置有单指液压缸组件和双指液压缸组件，单指液压缸组件和双指液压缸组件的左右两端分别与手掌L（127）和手掌R（116）可转动连接，手掌L（127）左侧设有一个走油关节（128），左侧的走油关节（128）安装在手掌L（127）与单指液压缸组件和双指液压缸组件的连接处实现液压油的流通，手掌R（116）右侧设有一个走油关节（128），右侧的走油关节（128）安装在手掌R（116）与单指液压缸组件和双指液压缸组件的连接处实现液压油的流通，单指液压缸组件和双指液压缸组件的伸出端分别与单指连杆组件和双指连杆组件连接，通过单指液压缸组件和双指液压缸组件分别驱动单指连杆组件和双指连杆组件，实现单指和/或双指的开合运动；单指液压缸组件包括单指伺服阀（104）、单指后缸盖（105）、单指液压缸（107）和单指活塞杆（108）；单指液压缸（107）末端安装有单指后缸盖（105），单指液压缸（107）内部设有单指活塞，单指液压缸（107）前端插装有单指活塞杆（108），单指活塞杆（108）与单指活塞连接；单指液压缸（107）下方侧壁安装有单指伺服阀（104），单指伺服阀（104）的伺服阀A口与单指液压缸（107）有杆腔连通，单指伺服阀（104）的伺服阀B口与单指液压缸（107）无杆腔连通；单指液压缸（107）左右两端分别设有与手掌L（127）和手掌R（116）垂直布置的两个单指走油连接轴，两个单指走油连接轴同轴设置且与单指液压缸（107）为一体式结构；左侧的单指走油连接轴内部设有第一油路（1），第一油路（1）一端与单指伺服阀（104）的伺服阀P口连通，第一油路（1）另一端延伸至左侧的单指走油连接轴外圆表面并与外部连通；右侧的单指走油连接轴内部设有第二油路（2），第二油路（2）一端与单指伺服阀（104）的伺服阀T口连通，第二油路（2）另一端延伸至右侧的单指走油连接轴外圆表面并与外部连通；双指液压缸组件包括双指伺服阀（131）、双指后缸盖、双指液压缸（122）和双指活塞杆（130）；双指液压缸（122）末端安装有双指后缸盖，双指液压缸（122）内部设有双指活塞，双指液压缸（122）前端插装有双指活塞杆（130），双指活塞杆（130）与双指活塞连接；双指液压缸（122）上方侧壁安装有双指伺服阀（131），双指伺服阀（131）与单指伺服阀（104）交错布置，双指伺服阀（131）的伺服阀A口与双指液压缸（122）有杆腔连通，双指伺服阀（131）的伺服阀B口与双指液压缸（122）无杆腔连通；双指液压缸（122）左右两端分别设有与手掌L（127）和手掌R（116）垂直布置的两个双指走油连接轴，两个双指走油连接轴同轴设置且与双指液压缸（122）为一体式结构；左侧的双指走油连接轴内部设有第三油路（3），第三油路（3）一端与双指伺服阀（131）的伺服阀P口连通，第三油路（3）另一端延伸至左侧的双指走油连接轴外圆表面并与外部连通；右侧的双指走油连接轴内部设有第四油路（4），第四油路（4）一端与双指伺服阀（131）的伺服阀T口连通，第四油路（4）另一端延伸至右侧的双指走油连接轴外圆表面并与外部连通；

其特征在于：液压驱动大负载机械手还包括四个轴端挡圈（129），每个走油关节（128）包括中部油管和两个端部套管，中部油管为两端开口的圆形管状结构，中部油管两端分别垂直连接有两个端部套管，端部套管内圆表面中部沿圆周方向加工有走油环槽，端部套管的走油环槽与中部油管内孔平齐且相通设置，端部套管内圆表面上位于走油环槽的两侧沿圆周方向加工有密封环槽，所述密封环槽内安装有旋转格莱密封圈；左侧的走油关节（128）的中部油管上开设有与中部油管内孔连通的进油口，左侧的走油关节（128）的两个端部套管分别套装在左侧单指走油连接轴和左侧双指走油连接轴端部，左侧单指走油连接轴和左侧双指走油连接轴分别通过两个轴端挡圈（129）与左侧的走油关节（128）的两个端部套管固定连接，左侧单指走油连接轴内部的第一油路（1）另一端和左侧双指走油连接轴内部的第三油路（3）另一端分别与左侧的走油关节（128）的两个端部套管的走油环槽连通，左侧的走油关节（128）的两个端部套管分别通过旋转格莱密封圈与左侧单指走油连接轴和左侧双指走油连接轴密封连接；右侧的走油关节（128）的中部油管上开设有与中部油管内孔连通的回油口，右侧的走油关节（128）的两个端部套管分别套装在右侧单指走油连接轴和右侧双指走油连接轴端部，右侧单指走油连接轴和右侧双指走油连接轴分别通过两个轴端挡圈（129）与右侧的走油关节（128）的两个端部套管固定连接，右侧单指走油连接轴内部的第二油路（2）另一端和右侧双指走油连接轴内部的第四油路（4）另一端分别与右侧的走油关节（128）的两个端部套管的走油环槽连通，右侧的走油关节（128）的两个端部套管分别通过旋转格莱密封圈与右侧单指走油连接轴和右侧双指走油连接轴密封连接。

2.根据权利要求1所述的一种液压驱动大负载机械手，其特征在于：液压驱动大负载机械手还包括四个液压缸支承轴承（111），手掌L（127）上加工有两个走油关节孔，每个走油关节孔中嵌装有一个液压缸支承轴承（111）；手掌R（116）上加工有两个走油关节孔，每个走油关节孔中嵌装有一个液压缸支承轴承（111）；单指液压缸（107）左右两侧的两个单指走油连接轴分别通过两个液压缸支承轴承（111）与手掌L（127）和手掌R（116）可转动连接；双指液压缸（122）左右两侧的两个双指走油连接轴分别通过另外两个液压缸支承轴承（111）与手掌L（127）和手掌R（116）可转动连接。

3.根据权利要求1所述的一种液压驱动大负载机械手，其特征在于：手掌L（127）和手掌R（116）远离六维力传感器（103）的一端加工成等腰梯形结构，所述等腰梯形结构上底上的两个内角处分别加工有单指连杆连接孔和双指连杆连接孔，所述等腰梯形结构下底上的两个内角处分别加工有单指根连接孔和双指根连接孔。

4.根据权利要求3所述的一种液压驱动大负载机械手，其特征在于：单指连杆组件包括单指指根轴（121）、单指根L（106）、单指根R（115）、单指指尖（113）、单指关节座（112）、单指径向球面滑动轴承（110）、两个单指套筒（109）和两个单指连杆（114），单指指根轴（121）两端分别垂直可转动地插装在手掌L（127）和手掌R（116）的单指连杆连接孔中，单指连杆（114）为圆弧形杆状结构，两个单指连杆（114）并排相对设置在单指指尖（113）的左右两侧，单指指尖（113）为圆弧形杆状结构，两个单指连杆（114）上端均通过销轴与单指指尖（113）下端转动连接，两个单指连杆（114）上端与单指指根轴（121）中部连接，单指根L（106）和单指根R（115）均为L型杆状结构，单指根L（106）和单指根R（115）分别并排相对设置在单指指尖（113）的左右两侧，单指根L（106）和单指根R（115）的上端通过销轴与单指指尖（113）中部转动连接，单指根L（106）和单指根R（115）的下端通过销轴分别与手掌L（127）和手掌R（116）的单指根连接孔转动连接，单指活塞杆（108）端部连接有单指关节座（112），单指关节座（112）的内孔中嵌装有单指径向球面滑动轴承（110），单指根L（106）和单指根R（115）的中部折弯处通过单指关节轴和单指径向球面滑动轴承（110）与单指关节座（112）转动连接，单指根L（106）与单指关节座（112）之间、单指根R（115）与单指关节座（112）之间分别设有两个单指套筒（109），所述单指套筒（109）套装在销轴上。

5.根据权利要求4所述的一种液压驱动大负载机械手，其特征在于：双指连杆组件包括双指连杆单元L、双指连杆单元R、双指关节座、双指径向球面滑动轴承和两个双指套筒，双指连杆单元L和双指连杆单元R并排相对设置在单指连杆组件下方；双指连杆单元L包括双指侧连杆L（126）、双指指尖L（125）和双指根L（123），双指侧连杆L（126）为圆弧形杆状结构，双指侧连杆L（126）位于手掌L（127）外侧，双指侧连杆L（126）上端通过销轴与手掌L（127）的双指连杆连接孔转动连接，双指指尖L（125）为圆弧形杆状结构，双指指尖L（125）位于手掌L（127）前端下方，双指指尖L（125）上端通过转轴与双指侧连杆L（126）下端转动连接，双指根L（123）为L型杆状结构，双指根L（123）位于手掌L（127）内侧，双指根L（123）上端通过转轴与手掌L（127）的双指根连接孔转动连接，双指根L（123）下端通过转轴与双指指尖L（125）中部转动连接，双指活塞杆（130）端部连接有双指关节座，双指关节座的内孔中嵌装有双指径向球面滑动轴承，双指根L（123）中部折弯处通过双指关节轴和双指径向球面滑动轴承与双指关节座转动连接，双指根L（123）与双指关节座之间设有双指套筒，所述双指套筒套装在销轴上；双指连杆单元R包括双指侧连杆R（117）、双指指尖R（118）和双指根R（119），双指侧连杆R（117）为圆弧形杆状结构，双指侧连杆R（117）位于手掌R（116）外侧，双指侧连杆R（117）上端通过销轴与手掌R（116）的双指连杆连接孔转动连接，双指指尖R（118）为圆弧形杆状结构，双指指尖R（118）位于手掌R（116）前端下方，双指指尖R（118）上端通过转轴与双指侧连杆R（117）下端转动连接，双指根R（119）为L型杆状结构，双指根R（119）位于手掌R（116）内侧，双指根R（119）上端通过转轴与手掌R（116）的双指根连接孔转动连接，双指根R（119）下端通过转轴与双指指尖R（118）中部转动连接，双指根R（119）中部折弯处通过双指关节轴和双指径向球面滑动轴承与双指关节座转动连接，双指根R（119）与双指关节座之间设有双指套筒，所述双指套筒套装在销轴上。

6.根据权利要求5所述的一种液压驱动大负载机械手，其特征在于：液压驱动大负载机械手还包括角度传感器（120），双指根L（123）与双指根R（119）之间设有角度传感器（120），所述角度传感器（120）一端与双指根L（123）内侧上端连接，角度传感器（120）另一端与双指根R（119）内侧上端连接；单指根L（106）与单指根R（115）之间设有角度传感器（120），所述角度传感器（120）一端与单指根L（106）内侧下端连接，角度传感器（120）另一端与单指根R（115）内侧下端连接。

7.根据权利要求4或5所述的一种液压驱动大负载机械手，其特征在于：液压驱动大负载机械手还包括三个橡胶套（124），双指指尖L（125）和双指指尖R（118）上端面均安装有橡胶套（124），单指指尖（113）下端面安装有橡胶套（124）。

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