一种具有人手同步控制功能的欠驱动机械手制造技术

本发明专利技术公开了一种具有人手同步控制功能的欠驱动机械手，包括感应手套本体、欠驱动机械手本体和控制模块；所述感应手套本体包括带有五个指套的橡胶手套，橡胶手套的每个指套的背面均固定有电阻式弯曲传感器；所述欠驱动机械手本体包括手掌基座，手掌基座上连接有五个驱动手指，每个驱动手指与手掌基座之间设有欠驱动机构；所述控制模块包括设有单片机模块，所述单片机模块与电阻式弯曲传感器相连，用于接收电阻式弯曲传感器的反馈信号；所述单片机模块与驱动舵机相连。本发明专利技术不仅可通过感应手套对机械手进行人手同步控制，而且本发明专利技术采用了改进型的欠驱动机构进行驱动，使得本发明专利技术具有适应性强，出力大，控制简单的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种具有人手同步控制功能的欠驱动机械手
本专利技术涉及机械手
，特别涉及一种具有人手同步控制功能的欠驱动机械手。
技术介绍
随着社会发展和科技进步，当今世界机器人技术作为高技术的一个重要分支普遍受到了各国的重视，在工业生产、太空和海洋探索、国防建设以及人民生活等许多领域得到了巨大的发展和越来越广泛的应用。机器人作业环境和执行任务的精细及复杂化程度也变得越来越高，普通机器人以及与其配置的末端夹持装置己远远不能满足航天作业、深海作业、核工业技术以及其它柔性生产线上各种灵巧和精细操作任务的要求，人们期待着能够将一种通用的、智能化的、能适应各种复杂工作需要的末端操作装置与机器人组装起来，协调完成各种复杂和精巧的工作任务。在这种背景下，机器人多指灵巧手的研究己成为机器人研究领域的热门研究方向之一。传统的专用夹持器虽具有制造简单，控制方便、负载能力强、可靠性高等特点，但是仅对少量特定形状的物体适用，缺乏通用性，不能满足多任务、高适应性的要求。其中欠驱动系统是指系统的独立控制变量个数小于系统自由度个数的一类非线性系统，在节约能量、降低造价、减轻重量、增强系统灵活度等方面都较完全驱动系统优越。将欠驱动系统理论应用到机械手的设计中可以简化其结构，降低重量和成本，同时也能提高机械手的性能。但是，关于欠驱动传动系统在机械手上的研究较少，因此研发一款将欠驱动传动系统与机械手相结合的产品，成为了亟待解决的课题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种具有人手同步控制功能的欠驱动机械手。本专利技术不仅可通过感应手套对机械手进行人手同步控制，而且本专利技术采用了改进型的欠驱动机构进行驱动，使得本专利技术具有适应性强，出力大，控制简单的特点。本专利技术的技术方案：一种具有人手同步控制功能的欠驱动机械手，包括感应手套本体、欠驱动机械手本体和控制模块；所述感应手套本体包括带有五个指套的橡胶手套，橡胶手套的每个指套的背面均固定有电阻式弯曲传感器；所述欠驱动机械手本体包括手掌基座，手掌基座上连接有五个驱动手指，每个驱动手指与手掌基座之间设有欠驱动机构；所述驱动手指包括与手掌基座活动连接的指根块，指根块的前端铰接有指中块，指中块的前端铰接有指尖块；所述欠驱动机构包括铰接在指尖块背部的第一连杆，所述指中块的背部末端铰接有第二连杆，所述第一连杆的顶端与第二连杆的顶端铰接，所述指根块的背部末端铰接有第三连杆，第三连杆的顶端铰接有第四连杆，第四连杆的顶端与第二连杆的中部铰接；所述手掌基座的背部经固定架固定有驱动舵机，驱动舵机的输出轴连接有第五连杆，第五连杆的顶端与第三连杆的中端铰接；所述控制模块包括控制板，控制板上设有单片机模块和供电电源模块，所述单片机模块与电阻式弯曲传感器相连，用于接收电阻式弯曲传感器的反馈信号；所述单片机模块与驱动舵机相连，用于根据接收的电阻式弯曲传感器的反馈信号控制驱动舵机动作。上述的具有人手同步控制功能的欠驱动机械手中，所述电阻式弯曲传感器为长条形，电阻式弯曲传感器的上端固定在橡胶手套的指尖处，电阻式弯曲传感器的中端及底端经橡胶管固定在橡胶手套的指背处。前述的具有人手同步控制功能的欠驱动机械手中，所述指根块在靠近手掌基座的一端设有第一斜槽，所述指中块在靠近指根块的一端设有第二斜槽，所述指尖块在靠近指中块的一端设有第三斜槽。前述的具有人手同步控制功能的欠驱动机械手中，所述手掌基座的背部设置为与人体手背相吻合的曲面。前述的具有人手同步控制功能的欠驱动机械手中，所述手掌基座的掌心处设有薄片，薄片与手掌基座之间配合形成与人体手部相适配的收纳腔。前述的具有人手同步控制功能的欠驱动机械手中，所述手掌基座上设有第一转轴连接块，所述指根块上设有与第一转轴连接块配合的第二转轴连接块，所述第三连杆的端部设有第三连杆圆头，所述第一转轴连接块、第二转轴连接块和第三连杆圆头经第一转轴固定。前述的具有人手同步控制功能的欠驱动机械手中，所述第一连杆的两端均设有第一连杆夹头，所述指尖块上设有第一铰接块，所述第一铰接块与第一连杆一端的第一连杆夹头之间经第二转轴固定。前述的具有人手同步控制功能的欠驱动机械手中，所述指中块上设有第二铰接块，所述第二连杆的一端设有第二连杆夹头，所述第二连杆的另一端设有第二连杆圆头，所述第二连杆圆头与第一连杆另一端的第一连杆夹头经第三转轴固定，所述第二连杆夹头与第二铰接块经第四转轴固定。现有技术相比，本专利技术具有以下优点：1、本专利技术通过设置可穿戴的感应手套本体、欠驱动机械手本体和控制模块，可通过感应手套本体作出相应的抓取手势，则设置在感应手套本体上的电阻式弯曲传感器则对感应手套本体中的每个手指的弯曲度进行监测，并将监测的弯曲度数据信息传递给控制模块，控制模块则根据接收到的弯曲度数据信息对欠驱动机械手本体进行相应的控制，使得欠驱动机械手本体作出相应的操作者通过与感应手套本体作出的抓取手势，本专利技术可通过感应手套本体对欠驱动机械手本体进行人手同步控制，使得欠驱动机械手本体准确地作出与人体手势相同的抓取手势，方便欠驱动机械手本体对被抓取的物件进行准确的抓取。其中，欠驱动机构包括铰接在指尖块背部前中端的第一连杆，所述指中块的背部末端铰接有第二连杆，所述第一连杆的顶端与第二连杆的顶端铰接，所述指根块的背部末端设有第三连杆，第三连杆的顶端铰接有第四连杆，第四连杆的顶端与第二连杆的中部铰接；所述手掌基座的背部经固定架固定有驱动舵机，驱动舵机的输出轴连接有第五连杆，第五连杆的顶端与第三连杆的中端铰接。在欠驱动机械手本体工作时，控制模块对驱动舵机进行控制，则驱动舵机通过第五连杆带动第三连杆转动，第三连杆则通过第四连杆带动第二连杆转动，则转动的第二连杆带动第一连杆转动，从而实现指根块、指中块和指尖块的转动，从而实现驱动手指作出弯曲手势，来对物体进行抓取。本专利技术通过一个驱动舵机来对带动连杆之间的连动，来同时带动指根块、指中块和指尖块，使得驱动手指作出弯曲手势，具有结构简单、同步性高的特点。而传统机械手的驱动机构是通过独立的驱动机构来驱动各个指关节运动，相互独立运动的指关节配合形成抓取手势，使得需要众多的驱动机构来实现手指作出弯曲姿势，大大增加了生产成本，并且同步性不高，稳定性差。本专利技术较传统的机械手相比，采用改进型的欠驱动机构来驱动手指进行弯曲，具有同步性好，稳定性强，出力大、结构简单的特点。2、本专利技术中的电阻式弯曲传感器为长条形，电阻式弯曲传感器的上端固定在橡胶手套的指尖处，电阻式弯曲传感器的中端及底端经橡胶管固定在橡胶手套的指背处，起到了对电阻式弯曲传感器进行限位固定的作用，使的电阻式弯曲传感器可以在橡胶管内进行滑动，有效地的避免了电阻式弯曲传感器在指背处发生倾斜移位，而使得电阻式弯曲传感器测量的手势数据与人体手部手势较为精准，从而精准地控制欠驱动机械手本体作出与人体手部手势相同的抓取手势。3、本专利技术中的指根块在靠近手掌基座的一端设有第一斜槽，所述指中块在靠近指根块的一端设有第二斜槽，所述指尖块在靠近指中块的一端设有第三斜槽，使得上下指节配合，形成一个V型槽，给指节处留有弯曲空间，使得驱动手指能有效弯曲，有效地增加了驱动手指上各指关节的弯曲范围。4、本专利技术中的手掌基座上设有第一转轴连接块，所述指根块上设有与第一转轴连接块配合的第二转轴连接块，所述第三连杆的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有人手同步控制功能的欠驱动机械手，其特征在于：包括感应手套本体(1)、欠驱动机械手本体(2)和控制模块(3)；所述感应手套本体(1)包括带有五个指套的橡胶手套(4)，橡胶手套(4)的每个指套的背面均固定有电阻式弯曲传感器(5)；所述欠驱动机械手本体(2)包括手掌基座(6)，手掌基座(6)上连接有五个驱动手指(7)，每个驱动手指(7)与手掌基座(6)之间设有欠驱动机构(8)；所述驱动手指(7)包括与手掌基座(6)活动连接的指根块(9)，指根块(9)的前端铰接有指中块(10)，指中块(10)的前端铰接有指尖块(11)；所述欠驱动机构(8)包括铰接在指尖块(11)背部的第一连杆(12)，所述指中块(10)的背部末端铰接有第二连杆(13)，所述第一连杆(12)的顶端与第二连杆(13)的顶端铰接，所述指根块(9)的背部末端铰接有第三连杆(14)，第三连杆(14)的顶端铰接有第四连杆(15)，第四连杆(15)的顶端与第二连杆(13)的中部铰接；所述手掌基座(6)的背部经固定架(16)固定有驱动舵机(17)，驱动舵机(17)的输出轴连接有第五连杆(18)，第五连杆(18)的顶端与第三连杆(14)的中端铰接；所述控制模块(3)包括控制板(21)，控制板(21)上设有单片机模块(19)和供电电源模块(20)，所述单片机模块(19)与电阻式弯曲传感器(5)相连，用于接收电阻式弯曲传感器(5)的反馈信号；所述单片机模块(19)与驱动舵机(17)相连，用于根据接收的电阻式弯曲传感器(5)的反馈信号控制驱动舵机(17)动作。...

【技术特征摘要】
1.一种具有人手同步控制功能的欠驱动机械手，其特征在于：包括感应手套本体(1)、欠驱动机械手本体(2)和控制模块(3)；所述感应手套本体(1)包括带有五个指套的橡胶手套(4)，橡胶手套(4)的每个指套的背面均固定有电阻式弯曲传感器(5)；所述欠驱动机械手本体(2)包括手掌基座(6)，手掌基座(6)上连接有五个驱动手指(7)，每个驱动手指(7)与手掌基座(6)之间设有欠驱动机构(8)；所述驱动手指(7)包括与手掌基座(6)活动连接的指根块(9)，指根块(9)的前端铰接有指中块(10)，指中块(10)的前端铰接有指尖块(11)；所述欠驱动机构(8)包括铰接在指尖块(11)背部的第一连杆(12)，所述指中块(10)的背部末端铰接有第二连杆(13)，所述第一连杆(12)的顶端与第二连杆(13)的顶端铰接，所述指根块(9)的背部末端铰接有第三连杆(14)，第三连杆(14)的顶端铰接有第四连杆(15)，第四连杆(15)的顶端与第二连杆(13)的中部铰接；所述手掌基座(6)的背部经固定架(16)固定有驱动舵机(17)，驱动舵机(17)的输出轴连接有第五连杆(18)，第五连杆(18)的顶端与第三连杆(14)的中端铰接；所述控制模块(3)包括控制板(21)，控制板(21)上设有单片机模块(19)和供电电源模块(20)，所述单片机模块(19)与电阻式弯曲传感器(5)相连，用于接收电阻式弯曲传感器(5)的反馈信号；所述单片机模块(19)与驱动舵机(17)相连，用于根据接收的电阻式弯曲传感器(5)的反馈信号控制驱动舵机(17)动作。2.根据权利要求1所述的具有人手同步控制功能的欠驱动机械手，其特征在于：所述电阻式弯曲传感器(5)为长条形，电阻式弯曲传感器(5)的上端固定在橡胶手套(4)的指尖处，电阻式弯曲传感器(5)的中端及底端经橡胶管(22)固定在橡胶手套(4)的指...

【专利技术属性】
技术研发人员：俞雯，陈雨欣，吴乾新，
申请(专利权)人：浙江大学城市学院，
类型：发明
国别省市：浙江,33