一种自适应多指节单元机械手制造技术

一种自适应多指节单元机械手，组成元件包括下端盘、伺服电机、指单元、指节单元、指内多杆机构、连杆机构和软橡胶，每个指单元由6个指节单元组成，且每个指单元只有一个伺服电机来驱动摇杆作为总驱动，属于一种欠驱动方式，此外，在机械手抓取物体时，指节单元可以连续性的贴在不规则物体表面上，具有很强的自适应性。本发明专利技术与传统的机械手相比较，既可以包络式抓取物体，又可以指尖点接触抓取，根据抓取物体的形状选择不同的抓取方式，其控制更加方便可靠，结构更加简单，具有很强的灵活可变性。

An Adaptive Multi-knuckle Unit Manipulator

【技术实现步骤摘要】
一种自适应多指节单元机械手
本专利技术涉及机械手
，特别是一种自适应多指节单元机械手，其指节单元可以设置成7节、8节以上或者根据抓手作业的物体表面来设置出多种指节单元。
技术介绍
传统机械抓手是由一定硬度的刚性结构组成，具有高度精确性和易于控制，但其形状只能适应特定的外部约束和障碍，灵活度不高，自适应性不强。中国专利CN105583835B公开了一种连杆闭环柔性平夹自适应机器人手指装置，包括基座、第一指端、第二指端、近关节轴、远关节轴和驱动器；该装置既能平动第二指段夹持物体，也能自适应包络不同形状、大小的物体，但该装置只能设置成两个指段，具有一定的局限性，对于大一点的物体不能实现完全包络式抓取，因此自适性不强。软体抓手是当今机器人技术的新兴热点和未来发展前沿方向的研究之一，与传统刚性的机械抓手相比，表现出了前所未有的适应性、灵敏性和敏捷性，但软体抓手作为新的研究热点，对它的研究也才刚刚起步，相对于传统成熟的机械抓手，也存在许多缺点，如：还没有开发更多适合软体抓手的新型材料，缺乏有效的驱动方式和成熟的建模设计方法，另外软体抓手理论上存在较多自由度，而驱动器个数有限，属于欠驱动系统，而且软材料本身特性复杂，现有动力学模型理论上可行，但实际中并不适合于控制。目前，未见有结合刚性机械抓手和软体抓手的特性，来设置一种既具有刚性机械抓手高度精确性和易于控制的优点，同时也具有软体抓手适应性强的优点并可以实现包络式抓取也可以实现指尖抓取的自适应多指节单元机械手。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种自适应多指节单元机械手，它具有多个指节单元，多个指节单元在一个总驱动下，依次接触物体表面，既可以包络式抓取物体，又可以指尖点接触抓取，根据抓取物体的形状选择不同的抓取方式，因此它具有高度精确性、易于控制，自适应性强、灵活度高、稳定性高、结构简单的特点。本专利技术的技术方案是：一种自适应多指节单元机械手，组成元件包括下端盘、伺服电机、指单元、指节单元、连杆机构、指内多杆机构和软橡胶，所述的组成元件之间的具体结构和连接关系为：所述的下端盘由三个固定支座组成，每个固定支座通过螺栓连接一个指单元；所述的伺服电机安装在支座上，电机轴固定在摇杆下端；所述的指单元包括第一指、第二指、第三指；所述的指节单元包括第一指节、第二指节、第三指节、第四指节、第五指节、第六指节和扭簧，每个指节首尾通过螺栓相连接且连接处装有扭簧；所述的连杆机构包括摇杆、第一连杆、第二连杆、推杆和滑块，摇杆上端通过螺栓与第一连杆和推杆连接，第二连杆一端通过螺栓与第一指节连接，另一端通过螺栓与第一连杆连接，滑块通过指内滑槽与第一指节连接且滑块上端通过螺栓与推杆连接；所述的指内多杆机构包括指内第一圆柱滑杆、弹簧、指内第一连杆、指内第二连杆、指内第一空心圆柱杆、指内第一平行杆、指内第二平行杆，指内接触杆，指内第二空心圆柱杆，指内第三连杆，指内第四连杆，指内左圆柱滑杆，指内第五连杆，指内第六连杆，指内第三空心圆柱杆和指内右圆柱滑杆，指内第一圆柱滑杆通过圆柱副装配在指内第一圆孔上，另一端通过螺栓与指内第一连杆、指内第二空心圆柱杆连接，弹簧一端与指内第一圆柱滑杆下端固定连接，另一端固定连接在第一指内圆孔下端，指内第二连杆一端通过螺栓与指内第一连杆连接，中间端通过螺栓与第一指节连接，另一端通过圆柱副与指内第一空心圆柱杆连接、指内第一平行杆上端通过螺栓与第一指节连接，下端通过螺栓与接触杆连接，指内第二平行杆上端通过螺栓与第一指节连接，下端通过螺栓与接触杆连接，指内接触杆的中上部分通过螺栓与内第一空心圆柱杆的下端连接，指内第三连杆一端通过圆柱副与指内第二空心圆柱杆连接，中间端通过螺栓与第一指节连接，另一端通过螺栓与指内第四连杆连接，指内左圆柱滑杆一端通过螺栓与第四连杆连接并通过圆柱副装配在指内第二圆孔上，指内第五连杆一端通过螺栓与指内接触杆连接，另一端通过螺栓与指内第六连杆连接，指内第六连杆中间端通过螺栓与第一指节连接，另一端通过圆柱副与指内第三空心圆柱杆连接，指内右圆柱滑杆一端通过螺栓与指内第三空心圆柱杆连接并通过圆柱副装配在指内第三圆心孔上；所述的第二指节、第三指节、第四指节、第五指节和第六指节与第一指节结构及组成元件的连接关系相同；所述的软橡胶设置在指节单元下端，当第n个指节单元先碰到不规则物体表面时，第n个的指内接触杆向上移动，指内第一圆柱滑杆向下移动，指内左圆柱滑杆向左移动并推动前面n-1个的指内右圆柱杆向左移动，使n个指节单元锁为一个整体，而对于第n个后的指节单元不受影响，既可以利用最后指节单元的指尖抓取，又可以完全包络抓取，根据抓取物体的形状选择不同的抓取方式。所述的指内滑槽和滑槽上端位于第一指节的上端，指内第一圆孔位于第一指节的左上部分，指内第二圆孔位于第一指节的左中间部分，指内第三圆孔位于第一指节的右中间部分。所述的第一指节、第二指节、第三指节、第四指节、第五指节以及第六指节在第一指节的指节单元下端未接触到物体表面前，其指内第一圆柱滑杆上端和滑槽上端共同限制住滑块移动，使全部指节单元胶合为一整体。所述的指内左圆柱滑杆在运动前长度没有超出指内第一圆孔端面。本专利技术的突出优点在于：1、单个伺服电机通过连杆机构和指内多杆机构来驱动每个手指的指节单元，降低了电机控制的难度，使操作更简单。2、在指节单元还没有碰到物体表面时，通过指内第一圆柱滑杆和指节单元的滑槽上端共同限制滑块移动，使多个指节单元为一个整体。3、设置在指节单元下面的软橡胶能够为指节单元产生一定的缓冲，防止指节单元和物体表面刚性接触，更好的避免刚性指节单元破坏物体表面。4、当第n个指节单元先碰到不规则物体表面时，第n个的指内接触杆向上移动，指内第一圆柱滑杆向下移动，指内左圆柱滑杆向左移动并推动前面n-1个的指内右圆柱杆向左移动，使n个指节单元锁为一个整体，而对于第n个后的指节单元不受影响，既可以利用最后指节单元的指尖抓取，又可以完全包络抓取，根据抓取物体的形状选择不同的抓取方式，具有很强的灵活可变性。5、每个指单元理论上可由7节、8节以上指节单元组成或者根据抓手作业的物体表面来设置出多种指节单元。附图说明图1为本专利技术所述的自适应多指节单元机械手的自然状态下结构示意图。图2为本专利技术所述的自适应多指节单元机械手的第一指的状态结构示意图。图3为本专利技术所述的自适应多指节单元机械手的第一指节的状态结构示意图。图4为本专利技术所述的自适应多指节单元机械手的第一指节的滑块状态结构示意图。图5为本专利技术所述的自适应多指节单元机械手的第一指节的剖视图。图6为本专利技术所述的自适应多指节单元机械手的指内左圆柱滑杆锁住指节单元状态下的示意图。图7为本专利技术所述的自适应多指节单元机械手的第二指节接触不规则物体表面的示意图。图8为本专利技术所述的自适应多指节单元机械手的第二指节到第三指节接触物体表面的示意图。图9为本专利技术所述的自适应多指节单元机械手的第二指节到第四指节接触物体表面的示意图。图10为本专利技术所述的自适应多指节单元机械手的第二指节到第五指节接触物体表面的示意图。图11为本专利技术所述的自适应多指节单元机械手的第二指节到第六指节接触物体表面的示意图。图12为本专利技术所述的自适应多指节单元机械手的第六指指节尖抓取物体表面的示意图。图中标记为：10.下本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自适应多指节单元机械手，组成元件包括下端盘、伺服电机、指单元、指节单元、连杆机构、指内多杆机构和软橡胶，其特征在于，所述组成元件之间的具体结构和连接关系为：所述的下端盘由三个固定支座组成，每个固定支座通过螺栓连接一个指单元；所述的伺服电机安装在支座上，电机轴固定在摇杆下端；所述的指单元包括第一指、第二指、第三指；所述的指节单元包括第一指节、第二指节、第三指节、第四指节、第五指节、第六指节和扭簧，每个指节首尾通过螺栓相连接且连接处装有扭簧；所述的连杆机构包括摇杆、第一连杆、第二连杆、推杆和滑块，摇杆上端通过螺栓与第一连杆和推杆连接，第二连杆一端通过螺栓与第一指节连接，另一端通过螺栓与第一连杆连接，滑块通过指内滑槽与第一指节连接且滑块上端通过螺栓与推杆连接；所述的指内多杆机构包括指内第一圆柱滑杆、弹簧、指内第一连杆、指内第二连杆、指内第一空心圆柱杆、指内第一平行杆、指内第二平行杆，指内接触杆，指内第二空心圆柱杆，指内第三连杆，指内第四连杆，指内左圆柱滑杆，指内第五连杆，指内第六连杆，指内第三空心圆柱杆和指内右圆柱滑杆，指内第一圆柱滑杆通过圆柱副装配在指内第一圆孔上，另一端通过螺栓与指内第一连杆、指内第二空心圆柱杆连接，弹簧一端与指内第一圆柱滑杆下端固定连接，另一端固定连接在第一指内圆孔下端，指内第二连杆一端通过螺栓与指内第一连杆连接，中间端通过螺栓与第一指节连接，另一端通过圆柱副与指内第一空心圆柱杆连接、指内第一平行杆上端通过螺栓与第一指节连接，下端通过螺栓与接触杆连接，指内第二平行杆上端通过螺栓与第一指节连接，下端通过螺栓与接触杆连接，指内接触杆的中上部分通过螺栓与内第一空心圆柱杆的下端连接，指内第三连杆一端通过圆柱副与指内第二空心圆柱杆连接，中间端通过螺栓与第一指节连接，另一端通过螺栓与指内第四连杆连接，指内左圆柱滑杆一端通过螺栓与第四连杆连接并通过圆柱副装配在指内第二圆孔上，指内第五连杆一端通过螺栓与指内接触杆连接，另一端通过螺栓与指内第六连杆连接，指内第六连杆中间端通过螺栓与第一指节连接，另一端通过圆柱副与指内第三空心圆柱杆连接，指内右圆柱滑杆一端通过螺栓与指内第三空心圆柱杆连接并通过圆柱副装配在指内第三圆心孔上；所述的第二指节、第三指节、第四指节、第五指节和第六指节与第一指节结构及组成元件的连接关系相同；所述的软橡胶设置在指节单元下端，当第n个指节单元先碰到不规则物体表面时，第n个的指内接触杆向上移动，指内第一圆柱滑杆向下移动，指内左圆柱滑杆向左移动并推动前面n‑1个的指内右圆柱杆向左移动，使n个指节单元锁为一个整体，而对于第n个后的指节单元不受影响，既可以利用最后指节单元的指尖抓取，又可以完全包络抓取，根据抓取物体的形状选择不同的抓取方式。...

【技术特征摘要】
1.一种自适应多指节单元机械手，组成元件包括下端盘、伺服电机、指单元、指节单元、连杆机构、指内多杆机构和软橡胶，其特征在于，所述组成元件之间的具体结构和连接关系为：所述的下端盘由三个固定支座组成，每个固定支座通过螺栓连接一个指单元；所述的伺服电机安装在支座上，电机轴固定在摇杆下端；所述的指单元包括第一指、第二指、第三指；所述的指节单元包括第一指节、第二指节、第三指节、第四指节、第五指节、第六指节和扭簧，每个指节首尾通过螺栓相连接且连接处装有扭簧；所述的连杆机构包括摇杆、第一连杆、第二连杆、推杆和滑块，摇杆上端通过螺栓与第一连杆和推杆连接，第二连杆一端通过螺栓与第一指节连接，另一端通过螺栓与第一连杆连接，滑块通过指内滑槽与第一指节连接且滑块上端通过螺栓与推杆连接；所述的指内多杆机构包括指内第一圆柱滑杆、弹簧、指内第一连杆、指内第二连杆、指内第一空心圆柱杆、指内第一平行杆、指内第二平行杆，指内接触杆，指内第二空心圆柱杆，指内第三连杆，指内第四连杆，指内左圆柱滑杆，指内第五连杆，指内第六连杆，指内第三空心圆柱杆和指内右圆柱滑杆，指内第一圆柱滑杆通过圆柱副装配在指内第一圆孔上，另一端通过螺栓与指内第一连杆、指内第二空心圆柱杆连接，弹簧一端与指内第一圆柱滑杆下端固定连接，另一端固定连接在第一指内圆孔下端，指内第二连杆一端通过螺栓与指内第一连杆连接，中间端通过螺栓与第一指节连接，另一端通过圆柱副与指内第一空心圆柱杆连接、指内第一平行杆上端通过螺栓与第一指节连接，下端通过螺栓与接触杆连接，指内第二平行杆上端通过螺栓与第一指节连接，下端通过螺栓与接触杆连接，指内接触杆的中上部分通过螺栓与内第一空心圆柱杆的下端连接，指内第三连杆一端通过圆柱...

【专利技术属性】
技术研发人员：王汝贵，黄海波，周宁琦，刘良，张航菲，
申请(专利权)人：广西大学，
类型：发明
国别省市：广西,45