基于液压的仿生机械手制造技术

本发明专利技术提供了一种基于液压的仿生机械手，包括：机械手，机械手腕，机械前臂，机械肘关节，支撑装置，转向架；其特征在于：所述的机械手为仿人手型装置，由五根手指组成，每根手指又由手指头、前指关节、中指关节、支撑骨架、转轮、后指关节、副油缸杆、主油缸杆、连接杆和旋转拉杆组成。本发明专利技术要解决的技术问题是提供一种结构完整，动能利用率高，复杂动作执行精确度高，能实现单指弯曲和伸直的基于液压的真正能被称之为仿生机械的仿生机械手。

Bionic manipulator based on hydraulic pressure

The invention provides a bionic manipulator based on hydraulic manipulator, including mechanical wrist, forearm mechanical, mechanical elbow supporting device, bogie; which is characterized in that the manipulator for humanoid hand type device, composed of five fingers, each finger and finger joint, anaphora middle finger joint, a supporting frame and wheel, after the finger joints, side cylinder rod, main cylinder rod, a connecting rod and a rotating rod. The technical problem to be solved is to provide a complete structure, energy utilization rate is high, complex operation and high precision, can achieve single finger flexion and extension based on Hydraulic can truly be called bionic bionic mechanical manipulator.

【技术实现步骤摘要】
基于液压的仿生机械手
本专利技术涉及一种机械装置，尤其是一种基于液压的仿生机械手。
技术介绍
手臂是人体必不可少的部件，同时也是人类作为灵长类高等生物的优势展现，为了代替人工作，机械手臂被研发出来进而交付使用。但是，现在的机械手臂大多行为呆板，很难做出与人一样的动作。且目前的机械手臂大多数都是工业用途，仅仅可以重复固定的机械动作，很难实现灵活的动作，而且为了节省成本，设计很多了很多较落后的机械部件，形体复杂臃肿。现有的仿生机械手多数为多指联动，无法实现单个手指的弯曲和伸直，不能精确的控制手指动作，使仿生机械手的灵活性大大降低。而且现有的仿生机械手主要控制手指执行相关动作，手腕和前臂等无法实现精确控制，功能单一，只能执行较简单的动作，无法成为真正的仿生机械手。国家知识产权局于2016年08月03日公开了一份申请名称为“仿生三指机械手”的专利技术专利（公布号为：CN205415678U），该专利技术专利的仿生三指机械手，包括指根、指中、指尖三个关节组成手指，手指设置有三根，指尖通过第一转轴与指中铰接，指中通过第二转轴与指根铰接，手指驱动装置通过驱动推杆驱动机构使指中和指尖进行联动；还包括，用于安装手指的圆柱形骨架，用于控制手指在水平方向进行旋转的手掌控制装置；安装在指根与圆柱形骨架之间的手掌。该专利技术在一定程度上实现了低成本设计完成高精度的控制需求；但是由于其采用指尖控制由平行四边形推杆驱动机构实现指中、指尖的固定比例摇摆，因此虽然传递效率高，但是在传动精确度以及复杂动作的执行上存在许多不足，误差较大。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种结构完整，动能利用率高，复杂动作执行精确度高，能实现单指弯曲和伸直的基于液压的真正能被称之为仿生机械的仿生机械手。为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种基于液压的仿生机械手，包括：机械手，机械手腕，机械前臂，机械肘关节，支撑装置，转向架。为了更好的模仿人类的动作，所述的机械手为仿人手型装置，由五根手指组成，每根手指又由手指头、前指关节、中指关节、支撑骨架、转轮、后指关节、副油缸杆、主油缸杆、连接杆和旋转拉杆组成。其中，所述的副油缸杆为辅助调节装置，可以进行微调节或者对主油缸杆调节的误差进行修正。所述的前指关节、中指关节和后指关节皆设置驱动电机；所述的手指头与前指关节连接，前指关节与中指关节连接，中指关节通过支撑骨架与后指关节连接；所述的支撑骨架内置转轮，通过内置的转轮后指关节和中指关节可进行联动，进而与前指关节和手指头进行联动，执行动作。所述的主油缸杆一端与后指关节连接，另一端与所述的机械手腕连接；所述的连接杆一端与后指关节连接，另一端与所述的机械手腕连接；所述的旋转拉杆一端与后指关节的手指内侧面连接，另一端与所述的机械手腕连接，旋转拉杆具有伸缩功能，能带动手指横向合并和垂直面的转动。通过以上这些设置，每根手指都可单独执行弯曲和伸直动作。所述的机械前臂通过机械手腕与机械手连接，机械前臂由万向节、连接座、主副液压缸、油缸臂杆和手臂骨架组成，万向节固定于所述的机械手腕上并与手臂骨架的一端连接，油缸臂杆与固定于所述的机械手腕上的连接座连接，主副液压缸通过油缸臂杆和连接座与所述的副油缸杆和主油缸杆连接。前臂具有伸缩和旋转的功能，控制手爪的抓取和握紧动作。所述的手臂骨架内有一根可伸缩的杆，实现机械前臂的伸缩，手臂骨架前端设有球连接座，与固定于机械手腕上的万向节连接，实现万向转动。所述的机械前臂通过机械肘关节与支撑装置连接；所述的支撑装置固定于所述的转向架上部，所述的转向架设置有控制装置，控制装置可对所述的机械手、机械手腕、机械前臂、机械肘关节和支撑装置进行控制。优选的，对支撑装置进一步优化改进，其由前支撑臂、后支撑臂、转轴、支撑固定后支撑臂的支撑柱和支撑平台组成。前支撑臂和后支撑臂通过转轴连接，后支撑臂轴连接于支撑平台上，所述的前支撑臂、后支撑臂和舵机架上分别固定设置有前臂舵机、后臂舵机和平台舵机，所述的后臂舵机和平台舵机被舵机架固定。后支撑臂可以在舵机驱动下实现转动，前支撑臂在后支撑臂转动或者静止时在舵机作用皆可以实现转动；支撑柱对后支撑臂进行加固，防止由于前支撑臂和后支撑臂同时转动对后支撑臂造成永久性机械性结构伤害，进而影响所述的仿生机械手的使用寿命。优选的，对转向架进一步优化改进，其由固定底盘、控制装置和下底盘组成。固定底盘固定于地面或者物体上，控制装置固定于所述的固定底盘上，下底盘位于所述的控制装置上方，下底盘是可以转动的。所述的控制装置内部设有转向舵机，所述的下底盘与支撑装置中的支撑平台水平面活动连接，所述的支撑平台位于下底盘的上方，支撑平台和下底盘可以在舵机的驱动下进行转动。优选的，为了更好的使该仿生机械手可以模仿人类的动作，同时为了使其更好的向人工智能化方向靠近，所述的转向架的控制装置采用PLC可编辑逻辑控制器。PLC可编程逻辑控制器实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，由电源、中央处理器、存储器、输入单元和输出单元组成。由于其控制指令是可编辑的，因此在人工智能化高速发展的现在，该机械仿生手在更多的运用人工智能化技术以后，理论上除速度外其他方面可达到人类手臂的水平。优选的，对机械前臂进一步优化改进，设置有液压电磁阀，液压电磁阀通过控制液压缸和油缸杆执行相关动作指令。液压电磁阀与主副油缸和主副油缸杆等元器件一起工作，构成液压传动系统，该液压传动系统能实现无级调速，且调速范围大，工作平稳，重量较轻，体积较小。液压电磁阀相当于机械手臂的中枢大脑，接收来自控制装置（优选PLC可编程逻辑控制器）的发出的指令，根据接收到的相关指令控制机械手执行动作。利用仿生原理，采用蜘蛛腿运动的原理来模拟手指关节的弯曲，运用液压传动系统为手臂提供动力，在机构简单化的前提下即可实现比较灵活的动作。优选的，对旋转拉杆进一步优化改进，将其设置为两级伸缩。两级伸缩可以使旋转拉杆获得更好的运动空间，进而使的机械手的手指可以更好地弯曲和伸直。优选的，所述的主油缸杆与机械手腕的连接方式为铰接。目前机械结构的连接方式多采用铰接，结构牢靠，简单实用，耐久性也很好。优选的，所述的主油缸杆和副油缸杆分别位于手指的两侧。为了更好的控制机械手，进一步改进将主油缸杆和副油缸杆设置在手指的两侧，因为两端伸缩长度的不同，所以可以带动手指的横向转动，该设置以主油缸杆为主，副油缸杆主要进行微调节和修正。通过设置的液压电磁阀控制主油缸杆和副油缸杆，实现手指的弯曲，执行抓取动作。优选的，因为仿生机械手的仿生智能化要求，所述的PLC可编辑逻辑控制器为可远程控制的模块型PLC。PLC按结构分为整体型和模块型两类，从应用角度出发，通常可按控制功能或输入输出点数选型。整体型PLC的I/O点数固定，因此用户选择的余地较小，用于小型控制系统；模块型PLC提供多种I/O卡件或插卡，因此用户可较合理地选择和配置控制系统的I/O点数，功能扩展方便灵活；因为仿生机械手的特殊要求，在不考虑成本的前提下优先选用模块型PLC。优选的，为了使机械手的抓取物品的效率更高，手指头的表面选用具有磨砂材质的材料。与现有技术相比，本专利技术的优点是：机械手、机械手腕、机械前臂、支撑装置和转向架都可以进行活动，且为递进式传动结构系统，可以更好本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于液压的仿生机械手，包括：机械手（1），机械手腕（17），机械前臂（2），机械肘关节（3），支撑装置（4），转向架（5）；其特征在于：所述的机械手（1）为仿人手型装置，由五根手指组成，每根手指又由手指头（6）、前指关节（7）、中指关节（9）、支撑骨架（10）、转轮（11）、后指关节（12）、副油缸杆（13）、主油缸杆（14）、连接杆（15）和旋转拉杆（16）组成，所述的副油缸杆（13）为辅助调节装置，所述的旋转拉杆（16）具有伸缩功能；所述的前指关节（7）设置驱动电机（8），中指关节（9）和后指关节（12）也设置有驱动电机；所述的手指头（6）与前指关节（7）连接，前指关节（7）与中指关节（9）连接，中指关节（9）通过支撑骨架（10）与后指关节（12）连接；所述的支撑骨架（10）内置转轮（11），所述的主油缸杆（14）一端与后指关节（12）连接，另一端与所述的机械手腕（17）连接；所述的连接杆（15）一端与后指关节（12）连接，另一端与所述的机械手腕（17）连接；所述的旋转拉杆（16）一端与后指关节（12）的手指内侧面连接，另一端与所述的机械手腕（17）连接；所述的机械前臂（2）通过机械手腕（17）与机械手（1）连接，机械前臂（2）由万向节（18）、连接座（19）、主副液压缸、油缸臂杆（20）和手臂骨架（21）组成，万向节（18）固定于所述的机械手腕（17）上并与手臂骨架（21）的一端连接，油缸臂杆（20）与固定于所述的机械手腕（17）上的连接座（19）连接，主副液压缸通过油缸臂杆（20）和连接座（19）与所述的副油缸杆（13）和主油缸杆（14）连接；所述的机械前臂（2）通过机械肘关节（3）内设的转动器（23）与支撑装置（4）连接；所述的支撑装置（4）固定于所述的转向架（5）上部，所述的转向架（5）设置有控制装置（34）。...

【技术特征摘要】
1.一种基于液压的仿生机械手，包括：机械手（1），机械手腕（17），机械前臂（2），机械肘关节（3），支撑装置（4），转向架（5）；其特征在于：所述的机械手（1）为仿人手型装置，由五根手指组成，每根手指又由手指头（6）、前指关节（7）、中指关节（9）、支撑骨架（10）、转轮（11）、后指关节（12）、副油缸杆（13）、主油缸杆（14）、连接杆（15）和旋转拉杆（16）组成，所述的副油缸杆（13）为辅助调节装置，所述的旋转拉杆（16）具有伸缩功能；所述的前指关节（7）设置驱动电机（8），中指关节（9）和后指关节（12）也设置有驱动电机；所述的手指头（6）与前指关节（7）连接，前指关节（7）与中指关节（9）连接，中指关节（9）通过支撑骨架（10）与后指关节（12）连接；所述的支撑骨架（10）内置转轮（11），所述的主油缸杆（14）一端与后指关节（12）连接，另一端与所述的机械手腕（17）连接；所述的连接杆（15）一端与后指关节（12）连接，另一端与所述的机械手腕（17）连接；所述的旋转拉杆（16）一端与后指关节（12）的手指内侧面连接，另一端与所述的机械手腕（17）连接；所述的机械前臂（2）通过机械手腕（17）与机械手（1）连接，机械前臂（2）由万向节（18）、连接座（19）、主副液压缸、油缸臂杆（20）和手臂骨架（21）组成，万向节（18）固定于所述的机械手腕（17）上并与手臂骨架（21）的一端连接，油缸臂杆（20）与固定于所述的机械手腕（17）上的连接座（19）连接，主副液压缸通过油缸臂杆（20）和连接座（19）与所述的副油缸杆（13）和主油缸杆（14）连接；所述的机械前臂（2）通过机械肘关节（3）内设的转动器（23）与支撑装置（4）连接；所述的支撑装置（4）固定于所述的转向架（5）上部，所述的转向架（5）设置有控制装置（34）。2.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：石季平，
申请(专利权)人：石季平，
类型：发明
国别省市：北京,11