CN214870652U - 基于pvdf压电薄膜传感器的机械手 - Google Patents
基于pvdf压电薄膜传感器的机械手 Download PDFInfo
- Publication number
- CN214870652U CN214870652U CN202121246730.1U CN202121246730U CN214870652U CN 214870652 U CN214870652 U CN 214870652U CN 202121246730 U CN202121246730 U CN 202121246730U CN 214870652 U CN214870652 U CN 214870652U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- pvdf piezoelectric
- joint
- film sensor
- piezoelectric film
- finger
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Manipulator (AREA)
Abstract
基于PVDF压电薄膜传感器的机械手，涉及机器人技术领域，特别是涉及一种基于PVDF压电薄膜传感器的机械手。包括直流电机、手指、手掌和控制器，所述手指设置有15个关节，每个关节设置有直流电机，手指为中空结构，其中空结构从指尖贯穿到指根；所述手掌内设置有控制器；所述控制器控制连接直流电机，其特征是，所述手指的拇指第二关节和第三个关节、食指第二关节和第三个关节、中指第二关节和第三个关节、无名指第二关节和第三个关节、小指第二关节和第三个关节上设置有PVDF压电薄膜传感器；PVDF压电薄膜传感器电极引出线穿过手指，与手掌内的控制器连接。本实用新型具有触觉灵敏，可以实现精准软抓取的积极效果。
Description
技术领域
本实用新型涉及机器人技术领域，特别是涉及一种基于PVDF压电薄膜传感器的机械手。
背景技术
机械手是自动控制、机械、微电子与计算机、传感器与信息处理以及人工智能等多学科综合应用的成果。随着经济的发展和各行各业对自动化程度要求的提高，机器人技术得到了迅速发展，出现了各种各样的机械手产品。如图4所示，现有的机械手的结构与人手的构造基本一致，其中，拇指3个关节、食指3个关节、中指3个关节、无名指3个关节、小指3个关节，整个仿人机械手共有15个关节。各个手指的关节的能完成前屈和翻转运动，手掌的关节可以实现真个手掌的开合。手指的每1个关节对应1个直流电机，每根手指关节之间的指段采用整体构件式设计，手指为中空形式，由指尖贯穿到指根，直流电机嵌入到每个手指的指节内，这样的设计可使仿人机械手的物理尺寸和结构紧凑、控制方式简便。机械手选用直流电机作为各个关节的驱动器。但是，现有的机械手受限于传感器领域发展的瓶颈，传感器的灵敏度不能满足机械手抓取的精细要求，复杂环境中缺乏特色的传感器来捕捉有用的信息，导致机械手的环境适应性差、控制复杂、自适应性不好，对一些脆弱物品难以实现精准软抓取。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种基于PVDF压电薄膜传感器的机械手，以达到触觉灵敏，可以实现精准软抓取的目的。
本实用新型所提供的基于PVDF压电薄膜传感器的机械手，包括直流电机、手指、手掌和控制器，所述手指设置有拇指3个关节、食指3个关节、中指3个关节、无名指3个关节、小指3个关节共有15个关节，每个关节对应设置有1个直流电机，手指为中空结构，其中空结构从指尖贯穿到指根；所述手掌内设置有控制器；所述控制器控制连接直流电机，其特征是，所述手指的拇指第二关节和第三个关节、食指第二关节和第三个关节、中指第二关节和第三个关节、无名指第二关节和第三个关节、小指第二关节和第三个关节共有10个关节上设置有PVDF压电薄膜传感器；所述PVDF压电薄膜传感器包括PVDF压电薄膜传感器电极引出线、PVDF压电薄膜、PVDF压电薄膜传感器正电极、PVDF压电薄膜传感器负电极和PVDF压电薄膜传感器电极保护层，所述PVDF压电薄膜的上下两侧分别连接有PVDF压电薄膜传感器正电极和PVDF压电薄膜传感器负电极，PVDF压电薄膜传感器正电极和PVDF压电薄膜传感器负电极的外侧均设置有PVDF压电薄膜传感器电极保护层；所述PVDF压电薄膜传感器电极引出线的一端与PVDF压电薄膜传感器正电极和PVDF压电薄膜传感器负电极相连接，PVDF压电薄膜传感器电极引出线的另一端穿过手指，与手掌内的控制器连接。
进一步，所述PVDF压电薄膜传感器电极保护层上粘贴有一层带颗粒的橡胶皮。
进一步，所述手指的拇指第一关节、食指第一关节、中指第一关节、无名指第一关节、小指第一关节上设置有PVDF压电薄膜传感器。
进一步，所述PVDF压电薄膜传感器由粘结剂粘贴在手指的10个关节或15个关节上。
进一步，所述PVDF压电薄膜传感器为半径为8mm的圆片形结构。
进一步，所述控制器为STM32控制器。
本实用新型所提供的基于PVDF压电薄膜传感器的机械手，手指的拇指第二关节和第三个关节、食指第二关节和第三个关节、中指第二关节和第三个关节、无名指第二关节和第三个关节、小指第二关节和第三个关节共有10个关节上设置有PVDF压电薄膜传感器，PVDF压电薄膜传感器包括PVDF压电薄膜传感器电极引出线、PVDF压电薄膜、PVDF压电薄膜传感器正电极、PVDF压电薄膜传感器负电极和PVDF压电薄膜传感器电极保护层，PVDF压电薄膜传感器电极引出线的一端与PVDF压电薄膜传感器正电极和PVDF压电薄膜传感器负电极相连接，PVDF压电薄膜传感器电极引出线的另一端穿过手指，与手掌内的控制器连接。控制器输出不同的信号来控制直流电机的转速，在抓取物体过程中，当机械手还未接触到物体时，为了不损坏到物体，实现手指的软抓取，控制器输出低速正转信号使机械手缓慢抓取物体，当机械手接触到物体时，此时PVDF传感器产生感应电荷，经放大电路放大后，将产生的电压信号反馈给控制器，此时控制器输出停止信号使直流电机停止动作。当机械手移动、提升物体时，则控制器通过PVDF压电薄膜传感器检测机械手握持物体是否牢固，如果机械手握持物体不牢固，机械手和物体之间会发生滑动，于是机械手和物体之间出现滑动摩擦力，PVDF压电薄膜传感器会产生滑动电压信号，滑动电压信号反馈给控制器，控制器将输出低速正转信号使机械手继续抓取，直到PVDF压电薄膜传感器不产生滑动电压信号为止。当机械手要松开物体时，控制器输出反转信号实现直流电机反转，机械手张开。因此，本实用新型具有触觉灵敏，可以实现精准软抓取的积极效果。
附图说明
附图部分公开了本实用新型具体实施例，其中，
图1，本实用新型的结构示意图；
图2，本实用新型的PVDF压电薄膜传感器的结构示意图；
图3，本实用新型的PVDF压电薄膜传感器剖视图；
图4，现有的机械手的结构示意图。
具体实施方式
如图1-3所示，本实用新型所提供的基于PVDF压电薄膜传感器的机械手，包括直流电机2、手指3、手掌4和控制器5，手指3设置有拇指3个关节、食指3个关节、中指3个关节、无名指3个关节、小指3个关节共有15个关节，每1个关节对应设置有1个直流电机2，手指3为中空结构，其中空结构从指尖贯穿到指根；手掌4内设置有控制器5；控制器5控制连接直流电机2，手指3的拇指第二关节和第三个关节、食指第二关节和第三个关节、中指第二关节和第三个关节、无名指第二关节和第三个关节、小指第二关节和第三个关节共有10个关节上设置有PVDF压电薄膜传感器1；PVDF压电薄膜传感器1包括PVDF压电薄膜传感器电极引出线14、PVDF压电薄膜15、PVDF压电薄膜传感器正电极16、PVDF压电薄膜传感器负电极17和PVDF压电薄膜传感器电极保护层18，PVDF压电薄膜15的上下两侧分别连接有PVDF压电薄膜传感器正电极16和PVDF压电薄膜传感器负电极17，PVDF压电薄膜传感器正电极16和PVDF压电薄膜传感器负电极17的外侧均设置有PVDF压电薄膜传感器电极保护层18；PVDF压电薄膜传感器电极引出线14的一端与PVDF压电薄膜传感器正电极16和PVDF压电薄膜传感器负电极17相连接，PVDF压电薄膜传感器电极引出线14的另一端穿过手指3，与手掌内的控制器5连接。
本实用新型在使用时，STM32控制器输出不同的信号来控制直流电机2的转速。直流电机2再控制手指3的拇指3个关节、食指3个关节、中指3个关节、无名指3个关节、小指3个关节共有15个关节的运动，来实现手指3和手掌4的软抓取。
在抓取物体过程中，当机械手还未接触到物体时，为了不损坏到物体，实现手指3的软抓取，STM32控制器输出低速正转信号使机械手的手指3和手掌4缓慢抓取物体，当机械手接触到物体时，此时PVDF传感器产生感应电荷，经放大电路放大后，将产生的电压信号反馈给STM32控制器，此时STM32控制器输出停止信号使直流电机2停止动作。
当机械手移动、提升物体时，则STM32控制器通过PVDF压电薄膜传感器检测机械手握持物体是否牢固，如果机械手握持物体不牢固，机械手和物体之间会发生滑动，于是机械手和物体之间出现滑动摩擦力，PVDF压电薄膜传感器会产生滑动电压信号，滑动电压信号反馈给STM32控制器，STM32控制器将输出低速正转信号使机械手的手指3和手掌4继续抓取，直到PVDF压电薄膜传感器不产生滑动电压信号为止。当机械手要松开物体时，STM32控制器输出反转信号实现直流电机反转，机械手的手指3和手掌4张开。
上述PVDF压电薄膜传感器电极保护层18上粘贴有一层带颗粒的橡胶皮，可以加大PVDF压电薄膜传感器和待抓取物品之间的摩擦及传感器受力时的形变量，提高触觉灵敏，可以实现精准软抓取。
上述手指3的拇指第一关节、食指第一关节、中指第一关节、无名指第一关节、小指第一关节上设置有PVDF压电薄膜传感器1。PVDF压电薄膜传感器1可以提高触觉灵敏，可以实现手指3的拇指第一关节、食指第一关节、中指第一关节、无名指第一关节、小指第一关节的精准软抓取。
上述PVDF压电薄膜传感器1由粘结剂粘贴在手指3的10个关节或15个关节上，连接牢固，方便PVDF压电薄膜传感器1提高机械手的手指3和手掌4触觉灵敏，实现精准软抓取。
上述PVDF压电薄膜传感器1为半径为5-10mm的圆片形结构，方便安装在手指3的10个关节或15个关节上，以提高触觉灵敏度，实现精准软抓取。
上述控制器5为STM32控制器。STM32控制器为市面常见器件，买回使用时仅需按照一同购回的使用说明书连接即可进行使用，故在此不再赘述。
Claims (6)
1.一种基于PVDF压电薄膜传感器的机械手，包括直流电机（2）、手指（3）、手掌（4）和控制器（5），所述手指（3）设置有拇指3个关节、食指3个关节、中指3个关节、无名指3个关节、小指3个关节共有15个关节，每1个关节对应设置有1个直流电机（2），手指（3）为中空结构，其中空结构从指尖贯穿到指根；所述手掌（4）内设置有控制器（5）；所述控制器（5）控制连接直流电机（2），其特征是，所述手指（3）的拇指第二关节和第三个关节、食指第二关节和第三个关节、中指第二关节和第三个关节、无名指第二关节和第三个关节、小指第二关节和第三个关节共有10个关节上设置有PVDF压电薄膜传感器（1）；所述PVDF压电薄膜传感器（1）包括PVDF压电薄膜传感器电极引出线（14）、PVDF压电薄膜（15）、PVDF压电薄膜传感器正电极（16）、PVDF压电薄膜传感器负电极（17）和PVDF压电薄膜传感器电极保护层（18），所述PVDF压电薄膜（15）的上下两侧分别连接有PVDF压电薄膜传感器正电极（16）和PVDF压电薄膜传感器负电极（17），PVDF压电薄膜传感器正电极（16）和PVDF压电薄膜传感器负电极（17）的外侧均设置有PVDF压电薄膜传感器电极保护层（18）；所述PVDF压电薄膜传感器电极引出线（14）的一端与PVDF压电薄膜传感器正电极（16）和PVDF压电薄膜传感器负电极（17）相连接，PVDF压电薄膜传感器电极引出线（14）的另一端穿过手指（3），与手掌内的控制器（5）连接。
2.根据权利要求1所述的基于PVDF压电薄膜传感器的机械手，其特征是，所述PVDF压电薄膜传感器电极保护层（18）上粘贴有一层带颗粒的橡胶皮。
3.根据权利要求1所述的基于PVDF压电薄膜传感器的机械手，其特征是，所述手指（3）的拇指第一关节、食指第一关节、中指第一关节、无名指第一关节、小指第一关节上设置有PVDF压电薄膜传感器（1）。
4.根据权利要求1所述的基于PVDF压电薄膜传感器的机械手，其特征是，所述PVDF压电薄膜传感器（1）由粘结剂粘贴在手指（3）的10个关节或15个关节上。
5.根据权利要求1所述的基于PVDF压电薄膜传感器的机械手，其特征是，所述PVDF压电薄膜传感器（1）为半径为5-10mm的圆片形结构。
6.根据权利要求1所述的基于PVDF压电薄膜传感器的机械手，其特征是，所述控制器（5）为STM32控制器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202121246730.1U CN214870652U (zh) | 2021-06-04 | 2021-06-04 | 基于pvdf压电薄膜传感器的机械手 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202121246730.1U CN214870652U (zh) | 2021-06-04 | 2021-06-04 | 基于pvdf压电薄膜传感器的机械手 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN214870652U true CN214870652U (zh) | 2021-11-26 |
Family
ID=78934551
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202121246730.1U Active CN214870652U (zh) | 2021-06-04 | 2021-06-04 | 基于pvdf压电薄膜传感器的机械手 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN214870652U (zh) |
-
2021
- 2021-06-04 CN CN202121246730.1U patent/CN214870652U/zh active Active
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Ueda et al. | Development of the NAIST-Hand with vision-based tactile fingertip sensor | |
| Howe | A force-reflecting teleoperated hand system for the study of tactile sensing in precision manipulation. | |
| JP2020128005A (ja) | ロボット装置用バネ内蔵ウォームグリッパ | |
| Kappassov et al. | Semi-anthropomorphic 3D printed multigrasp hand for industrial and service robots | |
| Thuy-Hong-Loan Le et al. | On the development of a specialized flexible gripper for garment handling | |
| Dahiya et al. | Tactile sensing for robotic applications | |
| CN107182443B (zh) | 全驱动仿人手三指果蔬采摘末端执行器 | |
| CN105328700A (zh) | 一种机器人灵巧手示教编程的数据手套 | |
| Yoshimi et al. | Picking up operation of thin objects by robot arm with two-fingered parallel soft gripper | |
| CN112238465B (zh) | 一种姿态可调式气动软体抓手及机器人 | |
| JPH08323678A (ja) | 柔軟物体把持装置 | |
| CN214870652U (zh) | 基于pvdf压电薄膜传感器的机械手 | |
| CN113146665B (zh) | 一种带有触觉反馈和可变刚度的灵巧手及其控制方法 | |
| Sadun et al. | Force control for a 3-Finger Adaptive Robot Gripper by using PID controller | |
| Gao et al. | Design and analysis of underactuated robotic gripper with adaptive fingers for objects grasping tasks | |
| Zhang et al. | Slip detection by array-type pressure sensor for a grasp task | |
| CN210307854U (zh) | 一种欠驱动机械手 | |
| da Fonseca et al. | Stable grasping and object reorientation with a three-fingered robotic hand | |
| Kobayashi et al. | Slip detection with multi-axis force/torque sensor in universal robot hand | |
| Falco et al. | Proposed standard terminology for robotic hands and associated performance metrics | |
| CN112589824A (zh) | 一种带有自锁功能的大力矩仿人机械手 | |
| JPH04189484A (ja) | ロボットハンドの把持制御方法 | |
| Kobayashi et al. | Slip based pick-and-place by universal robot hand with force/torque sensors | |
| Pu et al. | Design of humanoid robotic hand based on link underactuation | |
| Matsuno et al. | Strategy of picking up thin plate by robot hand using deformation of soft fingertip |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of utility model: Robot arm based on PVDF piezoelectric thin film sensor Effective date of registration: 20230915 Granted publication date: 20211126 Pledgee: Rizhao Donggang Rural Commercial Bank Co.,Ltd. Pledgor: Sansan Intelligent Technology (Rizhao) Co.,Ltd. Registration number: Y2023370010099 |
|
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |