CN202878309U - 机械手大臂装置和五自由度机械手 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种机械手大臂，包括机械手大臂和设置在机械手大臂底端两侧的第一舵机和第二舵机，第一舵机与第二舵机并联控制机械手大臂运转。通过设置第一舵机与第二舵机并联驱动机械手大臂，提高了机械手大臂的驱动力，即使机械手手掌抓取的物体质量很重，也不会出现机械手大臂驱动力不足而导致机械手大臂抖动的现象，增加了整个机械手控制的稳定性和可靠性，同时，由于提高机械手大臂的驱动力，相应的可以对机械手增加自由度，在该机械手大臂基础上设置多自由度机械手。本实用新型进一步还公开一种五自由度机械手。
Description
技术领域
本实用新型涉及机械手领域，尤其涉及一种机械手大臂装置和五自由度机械手。
背景技术
如今，机械手的作用越来越大，它能代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。机械手主要由手部和运动机构组成。为了能抓取空间中的物体，机械手需要多个自由度。自由度越多，机械手的灵活性越大，通用性越广，其结构也越复杂。一般专用机械手有2或3个自由度，其种类按驱动方式可分为液压式、气动式、电动式、机械式机械手。
目前，电动式机械手主要采用单舵机驱动控制单个机械手臂。由于整个机械手臂的重量较大，所需驱动力矩也较大，对所用的舵机要求较高。如若为了更大范围的抓取空间物体，需要增加机械手臂的自由度，亦使机械手臂的机构更加复杂，重量也随之增加。现有的利用单舵机驱动的机械大臂，其驱动力有限，其自由度一般都比较少，当自由度较多时，会出现大臂驱动力不足和机械手抖动的现象。
实用新型内容
本实用新型的主要目的是提出一种机械手大臂驱动力稳定的机械手大臂装置和五自由度机械手。
本实用新型提出一种机械手大臂装置，包括机械手大臂和设置在所述机械手大臂底端两侧的第一舵机和第二舵机，所述第一舵机与第二舵机并联控制所述机械手大臂运转。
优选地，所述第一舵机和第二舵机为180°角度舵机。
优选地，所述第一舵机与第二舵机相对设置，使同一时刻所述第一舵机控制所述机械手大臂一侧运转的角度与所述第二舵机控制所述机械手大臂另一侧运转的角度互补。
本实用新型进一步还提出一种五自由度机械手，包括上述机械手大臂装置，此外，该五自由度机械手还包括与该机械手大臂装置依次连接的机械手小臂、第一手腕、第二手腕和机械手手掌，以及分别用于带动所述机械手小臂运动的第三舵机、带动所述第一手腕运动的第四舵机、带动所述第二手腕运动的第五舵机和带动所述机械手手掌运动的第六舵机。
优选地，所述第三舵机和所述第四舵机设置在所述机械手小臂的内侧。
优选地，所述第五舵机设置在所述第一手腕与第二手腕之间，连接所述第一手腕与第二手腕。
优选地，所述第六舵机设置在所述第二手腕上。
优选地，所述机械手手掌包括左手指与右手指，所述左手指与右手指上分别设置有用于带动该左手指与右手指运动的主动齿轮与从动齿轮，所述主动齿轮与所述第六舵机连接。
优选地，所述主动齿轮与从动齿轮的规格相同。
本实用新型通过设置第一舵机与第二舵机并联驱动机械手大臂，提高了机械手大臂的驱动力，即使机械手手掌抓取的物体质量很重，也不会出现机械手大臂驱动力不足而导致机械手大臂抖动的现象，同时缩小了力矩，增加了整个机械手控制的稳定性和可靠性，此外，由于提高机械手大臂的驱动力，相应的可以对机械手增加自由度，在该机械手大臂基础上设置多自由度机械手。
附图说明
图1为本实用新型五自由度机械手的结构示意图。
本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例就本实用新型的技术方案做进一步的说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
本实用新型提出一种机械手大臂装置。
参照图1，图1为本实用新型五自由度机械手的结构示意图。
在本实施例中，该机械手大臂装置包括机械手大臂10和设置在机械手大臂10底端两侧的第一舵机101和第二舵机102，第一舵机101与第二舵机102并联控制机械手大臂10运转。当控制机械手大臂10运转时，设定机械手大臂10需要转动的方向角度后，第一舵机101与第二舵机102并联驱动，使机械手大臂10的两侧保持同步运动，从而带动机械手大臂10达到设定角度的位置上。通过设置第一舵机101与第二舵机102并联驱动机械手大臂10，提高了机械手大臂10的驱动力，即使机械手手掌抓取的物体质量很重，也不会出现机械手大臂10驱动力不足而导致机械手大臂10抖动的现象，同时缩小了力距，增加了整个机械手抓取物体的稳定性和可靠性。此外，由于提高机械手大臂10的驱动力，相应的可以对机械手增加自由度，在该机械手大臂10的基础上设置多自由度机械手。
在上述实施例中，第一舵机101和第二舵机102为180°角度舵机，同时第一舵机101与第二舵机102需要相对设置，使同一时刻第一舵机101控制机械手大臂10一侧运转的角度与第二舵机102控制机械手大臂10另一侧运转的角度互补。设定第一舵机101与第二舵机102在0°的位置为初始位置，当需要控制机械手大臂10运动到α位置时，则控制器需发送转动角度为α的控制信号给第一舵机101，同时发送角度180－α的控制信号给第二舵机102，这时，第一舵机101从0°逐渐转动到α位置，第二舵机102从0°逐渐转动到180－α位置，同时要保证在同一时刻下第一舵机101与第二舵机102的转动角度是互补的，这样，机械手大臂10在运转时，其左、右两侧的运动可以保持一致，从而使机械手大臂10运转到设定位置。通过设置180°角度舵机，同时第一舵机101与第二舵机102同一时刻的运转的角度为互补，实现了机械手大臂10左、右两侧同步运动。
本实用新型进一步还提出一种五自由度机械手，包括机械手大臂装置，该机械手大臂装置具体结构参照上述实施例，在此不再赘述。该五自由度机械手还包括与该机械手大臂装置依次连接的机械手小臂20、第一手腕30、第二手腕40和机械手手掌50，以及分别用于带动机械手小臂运动的第三舵机201、带动第一手腕运动的第四舵机301、带动第二手腕运动的第五舵机401和带动机械手手掌运动的第六舵机501。当需要控制机械手手掌50抓取某物体时，通过计算机程序计算出每个舵机需要运动的角度，然后再通过控制第一舵机101至第六舵机501运动，使机械手到达指定位置并抓取物体。通过设置相应的舵机并分别带动机械手大臂10、机械手小臂20、第一手腕30、第二手腕40和机械手手掌50运动，实现了机械手的五自由度，相比2或3自由度机械手，五自由度机械手活动更加灵活，同时也增大了机械手抓取物体的范围。
在上述实施例中，可以将第三舵机201和第四舵机301设置在机械手小臂20的内侧；第五舵机401设置在第一手腕30与第二手腕40之间，并连接第一手腕30与第二手腕40；第六舵机501设置在第二手腕40上。当机械手抓取某一个物体时，通过程序的计算后，通过第一舵机101至第六舵机分别驱动相应的机械手大臂10、机械手小臂20、第一手腕30、第二手腕40和机械手手掌50做相应的运动，从而到达指定位置上抓取该物体。通过设置单个舵机单独控制机械手的一部分运动，使机械手大臂10、机械手小臂20、第一手腕30、第二手腕40和机械手手掌50可以单独运动而不受其它部分的影响，从而使该五自由度机械手的性能更为可靠。
在上述实施例中，机械手手掌50包括左手指与右手指，左手指与右手指上分别设置有用于带动该左手指与右手指运动的主动齿轮与从动齿轮，主动齿轮与第六舵机501连接。左手指与右手指优选用可拆连接螺钉，并相应的可以设计不同的手爪，配合抓取不同形状的物体，只用更换不同形状的左手指与右手指即可。当机械手手掌50抓取物体时，第六舵机501工作带动与左手指连接的主动齿轮运动，主动齿轮运动从而带动与之配合的从动齿轮运动，进而使右手指也做相应的运动，左手指与右手指配合，实现抓取物体。通过主动齿轮与从动齿轮的配合来控制机械手手掌50的运动，不仅不用单独对左、右手指单独设置相应的舵机，使整个五自由度机械手构造简单，同时，使用同一舵机控制左、右手指同步运动，而不需要使用单独程序进行左、右手指的运动进行控制。
在上述实施例中，可以设置主动齿轮与从动齿轮的规格相同。这样，主动齿轮与从动齿轮规格相同，当第六舵机501将驱动力给到主动齿轮时，因主动齿轮与从动齿轮的传动比为1，这样当抓取一个物体时，左手指与右手指所接收到的舵机的驱动力相同，当机械手手掌50抓取物体时左、右手指的受力均匀。通过将主动齿轮与从动齿轮的规格设置为相同，使该五自由度机械手抓取物体时更稳定、物体不易掉落。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
Claims (9)
1.一种机械手大臂装置，其特征在于，包括机械手大臂和设置在所述机械手大臂底端两侧的第一舵机和第二舵机，所述第一舵机与第二舵机并联控制所述机械手大臂运转。
2.如权利要求1所述的机械手大臂装置，其特征在于，所述第一舵机和第二舵机为180°角度舵机。
3.如权利要求1或2所述的机械手大臂装置，其特征在于，所述第一舵机与第二舵机相对设置，使同一时刻所述第一舵机控制所述机械手大臂一侧运转的角度与所述第二舵机控制所述机械手大臂另一侧运转的角度互补。
4.一种五自由度机械手，其特征在于，包括权利要求1至3中任意一项所述的机械手大臂装置，所述五自由度机械手还包括与该机械手大臂装置依次连接的机械手小臂、第一手腕、第二手腕和机械手手掌，以及分别用于带动所述机械手小臂运动的第三舵机、带动所述第一手腕运动的第四舵机、带动所述第二手腕运动的第五舵机和带动所述机械手手掌运动的第六舵机。
5.如权利要求4所述的五自由度机械手，其特征在于，所述第三舵机和所述第四舵机设置在所述机械手小臂的内侧。
6.如权利要求5所述的五自由度机械手，其特征在于，所述第五舵机设置在所述第一手腕与第二手腕之间、连接所述第一手腕与第二手腕。
7.如权利要求6所述的五自由度机械手，其特征在于，所述第六舵机设置在所述第二手腕上。
8.如权利要求7所述的五自由度机械手，其特征在于，所述机械手手掌包括左手指与右手指，所述左手指与右手指上分别设置有用于带动该左手指与右手指运动的主动齿轮与从动齿轮，所述主动齿轮与所述第六舵机连接。
9.如权利要求4至8中任意一项所述的五自由度机械手，其特征在于，所述主动齿轮与从动齿轮的规格相同。
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|---|---|---|---|
| CN201220479550.2U CN202878309U (zh) | 2012-09-19 | 2012-09-19 | 机械手大臂装置和五自由度机械手 |
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| CN (1) | CN202878309U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113246127A (zh) * | 2021-05-20 | 2021-08-13 | 桂林电子科技大学 | 一种水下管道巡检清理机器人 |
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2012
- 2012-09-19 CN CN201220479550.2U patent/CN202878309U/zh not_active Expired - Lifetime
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| GR01 | Patent grant | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: SHENZHEN ZHONGKELE ROBOT NETWORK TECHNOLOGY CO., L Free format text: FORMER OWNER: SHENZHEN ZHONGKE OUPENG INTELLIGENT TECHNOLOGY CO., LTD. Effective date: 20150519 |
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| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20150519 Address after: 518000 Shenzhen City, Nanshan District Province Industrial Road No. building, building D, Room 303, room six, building No. 304 Patentee after: Shenzhen Zhongkele Robot Network Technology Co.,Ltd. Address before: 518000 Shenzhen City, Nanshan District Province Industrial Road No. six building No. D building, Room 302, Room 303, 304, Patentee before: Shenzhen Zhongke Open Intelligent Technology Co.,Ltd. |
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| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20170315 Address after: 518000 Guangdong, Nanshan District Shekou street, Nanhai Avenue, No. 1063, China Merchants development center, building 5, building Patentee after: Shenzhen whole child science and Technology Co.,Ltd. Address before: 518000 Shenzhen City, Nanshan District Province Industrial Road No. building, building D, Room 303, room six, building No. 304 Patentee before: Shenzhen Zhongkele Robot Network Technology Co.,Ltd. |
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Granted publication date: 20130417 |
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| CX01 | Expiry of patent term |