一种仿人机械手制造技术

本发明专利技术涉及机器人技术领域，提供一种仿人机械手，包括互相连接的机械手臂和机械手爪，且机械手臂包括大臂和小臂，大臂上设置有用于和肩部连接的肩部俯仰关节、肩部偏航关节和肩部横滚关节，小臂上设置有用于和大臂连接的肘部俯仰关节及肘部横滚关节，机械手爪上设置有用于和小臂连接的腕部偏航关节。该方案的仿人机械手，大臂上的三个关节实现了手臂和肩部连接处球关节的仿生设计；小臂的两个关节实现了手臂肘关节的仿生设计；机械手爪上的一个关节实现了对人手的仿生设计。该仿人机械手具有较高的运动空间及运动的灵活性，可以代替人完成不易完成的特殊工作；且其便于操作者根据直觉和经验控制，从而可以提高控制效率和准确度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及机器人
，尤其涉及一种仿人机械手。
技术介绍
随着对资源开发、核废料清理、高压高危作业、外科手术及康复护理等高危高强或精细工作需求的不断提高，研究仿人机械手，并使其替代人手完成相应特种工作的需求更加迫切。目前，使用较为广泛的机械手仿人程度不强、运动范围窄、灵活性低等特点。例如，专利号为CN104708637A名称为“一种仿人机械手臂”的专利，其公开了一种仿人机械手臂，包括具有六个自由度的手臂和具有一个开合自由度的手爪。其中，手臂六个自由度包括前端臂部三个自由度和末端腕部三个自由度。前端臂部三个自由度为腰部回转运动、大臂摆动和小臂摆动；末端腕部三个自由度为两个手腕回转运动和一个手腕俯仰运动。然而，对于仿人机械手臂，该机械手臂存在下列不足：首先，臂部自由度安排不合理，并不能与人臂的各个关节的运动相对应，因此对人的手臂运动的轨迹并不能实现完全的模仿；其次，其手爪仅有一个开合自由度，与人手相比较而言，其机械手爪灵活度不足，而且其机械手爪的结构并没有达到仿生的效果；最后，其机械手臂外观并不平整，不仅影响美观，而且会影响到机械手臂的运动。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术的目的是：提供一种仿人机械手，解决现有技术中存在的臂部自由度安排不合理，并不能与人臂的各个关节的运动相对应，因此对人的手臂运动的轨迹并不能实现完全的模仿的问题。(二)技术方案为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种仿人机械手，包括互相连接的机械手臂和机械手爪，且所述机械手臂包括大臂和小臂，所述大臂上设置有用于和肩部连接的肩部俯仰关节、肩部偏航关节和肩部横滚关节，所述小臂上设置有用于和所述大臂连接的肘部俯仰关节及肘部横滚关节，所述机械手爪上设置有用于和所述小臂连接的腕部偏航关节。优选地，所述肩部俯仰关节、肩部偏航关节和肩部横滚关节依次串联；所述肘部俯仰关节和肘部横滚关节串联。优选地，所述肩部俯仰关节包括沿着肩宽方向从内往外依次连接的第一舵机、第一舵机盘和肩部转轴；所述第一舵机带动所述肩部转轴绕第一轴心转动，且所述第一轴心沿着肩宽方向延伸；所述肩部转轴通过第一轴承安装在第一固定件上。优选地，所述肩部转轴的外侧与第二固定件连接，所述第二固定件沿肩厚方向的两侧分别设置有大臂前盖和大臂后盖；所述肩部偏航关节安装在所述第二固定件上，且位于所述大臂前盖和大臂后盖之间，包括第二舵机和第二舵机盘；所述第二舵机的一侧通过所述第二舵机盘与所述大臂前盖连接，另一侧与所述大臂后盖连接；所述第二舵机带动所述大臂前盖和所述大臂后盖绕着第二轴心转动，且所述第二轴心沿着肩厚方向延伸。优选地，所述肩部横滚关节安装在所述大臂前盖和大臂后盖之间，包括沿着大臂长度方向从上往下依次连接的第三舵机、第三舵机盘和大臂转轴；所述大臂前盖和所述大臂后盖之间设置有用于安装所述第三舵机的第三固定件，以及用于安装所述大臂转轴的第四固定件，且所述大臂转轴通过第二轴承安装在所述第四固定件上；所述第三舵机带动所述大臂转轴绕着第三轴心转动，且所述第三轴心沿着大臂长度方向延伸。优选地，所述大臂转轴的下端与第五固定件连接，所述第五固定件沿肩宽方向的两侧分别设置有肘外侧板和肘内侧板；所述肘部俯仰关节安装在所述第五固定件上，且位于所述肘外侧板和肘内侧板之间，包括第四舵机和第四舵机盘；所述第四舵机的一侧与所述肘外侧板连接，另一侧通过所述第四舵机盘与所述肘内侧板连接；所述第四舵机带动所述肘外侧板和肘内侧板绕着第四轴心转动，且所述第四轴心沿着肩宽方向延伸。优选地，所述肘部横滚关节设置在所述肘外侧板和肘内侧板之间，包括沿着小臂长度方向从上往下依次连接的第五舵机、第五舵机盘和小臂转轴；所述肘外侧板和肘内侧板之间设置有用于安装所述第五舵机的第六固定件，以及用于安装所述小臂转轴的第七固定件，且所述小臂转轴通过第三轴承安装在所述第七固定件上；所述第五舵机带动所述小臂转轴绕着第五轴心转动，且所述第五轴心沿着小臂长度方向延伸。优选地，所述小臂转轴的下端与第八固定件连接；所述腕部偏航关节安装在所述第八固定件上，包括第六舵机、第六舵机盘、手腕转轴和曲柄连杆机构；所述第六舵机和所述手腕转轴均沿着肩宽方向设置，且所述第六舵机通过所述第六舵机盘与所述曲柄连杆机构的一端连接，所述曲柄连杆的另一端与所述手腕转轴连接并可带动所述手腕转轴绕着第六轴心转动，所述第六轴心沿着肩宽方向延伸。优选地，所述机械手爪与所述手腕转轴固定连接；所述机械手爪包括四根手指；所述第八固定件上固定有四个沿着肩宽方向设置的第七舵机；所述手腕转轴上固定有走线导向轮和位于所述走线导线轮外侧的走线挡片；四个所述第七舵机分别与四个第七舵机盘一一对应连接，且四个所述第七舵机盘均捆绑第一牵拉线；所述第一牵拉线通过所述走线导线轮后分别连接四根所述手指中的弹簧片以控制手指的弯曲。优选地，所述机械手爪还包括大拇指；所述机械手爪包括与所述手腕转轴连接的手掌板，以及位于所述手掌板上方的手心板；第八舵机位于所述手掌板和所述手心板之间；所述第八舵机的一侧通过第八舵机盘与所述手心板连接，另一侧与所述手掌板连接；所述手掌板和所述手心板之间设置有走线盖板，且在所述走线盖板与所述手掌板之间设置有走线器；所述第八舵机盘捆绑第二牵拉线；所述第二牵拉线通过所述走线器后连接所述大拇指中的弹簧片以控制大拇指的弯曲；所述第八固定件包括小臂支块、小臂上盖板、小臂下盖板和舵机盘保护栏杆；所述小臂支块的上端与所述小臂转轴连接，下端与所述小臂上板和小臂下板连接；所述第六舵机和第七舵机均位于所述小臂上盖板和所述小臂下盖板之间，且所述第六舵机固定在所述小臂上盖板上，所述第七舵机固定在所述小臂下盖板上；在所述小臂上盖板和小臂下盖板之间设置有所述舵机盘保护栏杆；所述手指和大拇指均包括依次通过手指转轴连接的指根、大指肚、小指肚和指尖，且所述大指肚上固定有大指肚芯，所述小指肚上固定有小指肚芯。(三)有益效果本专利技术的技术方案具有以下优点：本专利技术的仿人机械手，包括互相连接的机械手臂和机械手爪，且所述机械手臂包括大臂和小臂，所述大臂上设置有用于和肩部连接的肩部俯仰关节、肩部偏航关节和肩部横滚关节，所述小臂上设置有用于和所述大臂连接的肘部俯仰关节及肘部横滚关节，所述机械手爪上设置有用于和所述小臂连接的腕部偏航关节。该方案的仿人机械手，大臂上的三个关节实现了手臂和肩部连接处球关节的仿生设计；小臂的两个关节实现了手臂肘关节的仿生设计；机械手爪上的一个关节实现了对人手的仿生设计。由于该仿人机械手自由度的安排与人体手臂各个关节的运动相对应，可以很好地模仿人体手臂的运动，且具有较高的运动空间及运动的灵活性。并且，由于该仿人机械手的机械手臂的运动轨迹可以与人体手臂运动轨迹实时一致，从而可以代替人完成不易完成的特殊工作。此外，该仿人机械手与人体手结构具有同构性，两者的运动学模型一致，便于操作者根据直觉和经验控制，从而可以提高控制效率和准确度。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是实施例的仿人机械手的立体结本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种仿人机械手，包括互相连接的机械手臂和机械手爪，且所述机械手臂包括大臂和小臂，其特征在于，所述大臂上设置有用于和肩部连接的肩部俯仰关节、肩部偏航关节和肩部横滚关节，所述小臂上设置有用于和所述大臂连接的肘部俯仰关节及肘部横滚关节，所述机械手爪上设置有用于和所述小臂连接的腕部偏航关节。

【技术特征摘要】
1.一种仿人机械手，包括互相连接的机械手臂和机械手爪，且所述机械手臂包括大臂和小臂，其特征在于，所述大臂上设置有用于和肩部连接的肩部俯仰关节、肩部偏航关节和肩部横滚关节，所述小臂上设置有用于和所述大臂连接的肘部俯仰关节及肘部横滚关节，所述机械手爪上设置有用于和所述小臂连接的腕部偏航关节。2.根据权利要求1所述的仿人机械手，其特征在于，所述肩部俯仰关节、肩部偏航关节和肩部横滚关节依次串联；所述肘部俯仰关节和肘部横滚关节串联。3.根据权利要求2所述的仿人机械手，其特征在于，所述肩部俯仰关节包括沿着肩宽方向从内往外依次连接的第一舵机、第一舵机盘和肩部转轴；所述第一舵机带动所述肩部转轴绕第一轴心转动，且所述第一轴心沿着肩宽方向延伸；所述肩部转轴通过第一轴承安装在第一固定件上。4.根据权利要求3所述的仿人机械手，其特征在于，所述肩部转轴的外侧与第二固定件连接，所述第二固定件沿肩厚方向的两侧分别设置有大臂前盖和大臂后盖；所述肩部偏航关节安装在所述第二固定件上，且位于所述大臂前盖和大臂后盖之间，包括第二舵机和第二舵机盘；所述第二舵机的一侧通过所述第二舵机盘与所述大臂前盖连接，另一侧与所述大臂后盖连接；所述第二舵机带动所述大臂前盖和所述大臂后盖绕着第二轴心转动，且所述第二轴心沿着肩厚方向延伸。5.根据权利要求4所述的仿人机械手，其特征在于，所述肩部横滚关节安装在所述大臂前盖和大臂后盖之间，包括沿着大臂长度方向从上往下依次连接的第三舵机、第三舵机盘和大臂转轴；所述大臂前盖和所述大臂后盖之间设置有用于安装所述第三舵机的第三固定件，以及用于安装所述大臂转轴的第四固定件，且所述大臂转轴通过第二轴承安装在所述第四固定件上；所述第三舵机带动所述大臂转轴绕着第三轴心转动，且所述第三轴心沿着大臂长度方向延伸。6.根据权利要求5所述的仿人机械手，其特征在于，所述大臂转轴的下端与第五固定件连接，所述第五固定件沿肩宽方向的两侧分别设置有肘外侧板和肘内侧板；所述肘部俯仰关节安装在所述第五固定件上，且位于所述肘外侧板和肘内侧板之间，包括第四舵机和第四舵机盘；所述第四舵机的一侧与所述肘外侧板连接，另一侧通过所述第四舵机盘与所述肘内侧板连接；所述第四舵机带动所述肘外侧板和肘内侧板绕着第四轴心转动，且所述第四轴心沿着肩宽方向延伸。7.根据权利要求6所述的仿人机械手，其特征在于，所述肘部横滚关节设置在所述肘外侧板和肘内侧板之间，包...

【专利技术属性】
技术研发人员：左国玉，杜婷婷，于双悦，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：北京;11