电液驱动机器人灵巧手制造技术

本专利公开了一种电液驱动机器人灵巧手，在手掌(1)、拇指基体(7)、拇指第一指节(9)、拇指第二指节(9)、第一指节(3)、第二指节(4)和第三指节(5)内分别设置有电液直线作动器(10)，电液直线作动器(10)的活塞杆(1015)伸缩时相应的指节前后弯曲和伸张和在手掌平面内左右摆动；拇指向掌心前后转动；在各指尖上设置有传感器(6)，每个传感器(6)和每个电液直线作动器(10)分别与机器人控制器电连接；本专利的优点是：采用分布式液压源作为驱动力，减小了各驱动系统的体积，增加了手指运动的柔性，能承受冲击载荷，增大了手指的抓取力量。

【技术实现步骤摘要】
电液驱动机器人灵巧手
本专利涉及机器人领域，特别是涉及一种电液驱动机器人灵巧手。
技术介绍
仿人机器人是集电子、机械、控制、传感、人工智能等众多学科先进技术一体的自动化设备，代表着一个国家的高科技发展水平，仿人机器人具有人类的外观，可以适应人类的生活和工作环境，代替人类完成各种作业，并可以在很多方面扩展人类的能力，目前国内外仿人机器人的应用得到了快速迅猛的发展，在服务，医疗，教育，娱乐等多个领域得到广泛应用。灵巧手作为仿人机器人的末端执行部件，可以帮助人类完成诸多工作，但目前国内外仿生灵巧手还处在研制阶段，实际应用并不多。现有的机器人灵巧手一般采用电机和减速机的机械结构作为动力源，通过钢丝、腱绳、连杆传动，从而驱动手指进行抓取动作；但是由于电机和减速机为刚性连接结构，耐冲击性差，指尖能提供的最大抓取力很小，通常小于10N，应用受限，同时系统缺乏柔性；采用液压动力驱动可以使系统增加柔性，而且可以大幅度提高系统的驱动力，特别是手指指尖上的抓取力可成倍提高，所以液压驱动是机器人驱动的一个应用研究方向，但是目前的液压驱动方式一般是采用集中液压源，通过油管和控制阀把液压油引入到各驱动缸推动手指动作，导致机器手的自身重量大，驱动力要克服自重阻力，导致机器手体积庞大、重量增加，动力损失大，指尖上有效的抓取力小。球形泵是近年来新专利技术的动力机械，可以实现超微型化和高压力，在机器人灵巧手领域可实现串联式直接驱动，相比传统的线驱动、推杆电机驱动方式，具有大力矩、耐冲击、可超微型化等特点，把球形泵用于机器人灵巧手动力源有很好的应用前景。
技术实现思路
本专利的目的是设计一种电液驱动机器人灵巧手，采用球形泵电液一体模块化超微型电液直线驱动器，在手指上设置传感器，在每个手指的指节上设置超微型电液直线驱动器，采用分布式液压源串联式直接驱动，从而实现机器人灵巧手各手指的灵活动作，增加手指指尖的抓取力，能承受冲击载荷，方便控制。本专利的技术方案是：电液驱动机器人灵巧手，其特征是：食指、中指、无名指和小指结构相同，每个手指包括依次铰接的第一指节、第二指节和第三指节，第一指节通过摆动支架铰接在手掌上；在第一指节、第二指节和第三指节内分别设置有一个电液直线作动器，第三指节内的电液直线作动器的活塞杆与第二指节铰接，第二指节内的电液直线作动器的活塞杆与第一指节铰接，第一指节内的电液直线作动器的活塞杆与摆动支架铰接，从而形成连杆机构传递动力，第一指节、第二指节、和第三指节内的电液直线作动器的活塞杆伸缩时相应的指节前后弯曲和伸张；在手掌内设置有第一到第五共五个电液直线作动器，其中，第一电液直线作动器用于控制拇指基体动作，第二到第五电液直线作动器分别用于控制食指、中指、无名指和小指动作；第二到第五电液直线作动器的活塞杆各与一个摆动支架铰接，每个摆动支架再与相应的食指、中指、无名指和小指的第一指节铰接形成连杆机构传递动力，所述第二到第五电液直线作动器的活塞杆伸缩时与之铰接的相应的食指、中指、无名指和小指在手掌平面内左右摆动；拇指包括依次铰接的拇指基体、拇指第一指节、拇指第二指节，拇指第一指节通过摆动支架铰接在拇指基体上，在拇指基体、拇指第一指节、拇指第二指节里分别设置有一个电液直线作动器，拇指第二指节内的电液直线作动器的活塞杆与拇指第一指节铰接，拇指第一指节内的电液直线作动器的活塞杆与拇指基体通过摆动支架铰接，形成连杆机构传递动力，拇指第一指节、拇指第二指节内的电液直线作动器的活塞杆伸缩时相应的指节前后弯曲和伸张，拇指基体内的电液直线作动器的活塞杆伸缩时，拇指在手掌平面内左右摆动；拇指基体铰接在手掌上，手掌内第一电液直线作动器的活塞杆与拇指基体铰接，形成连杆机构传递动力，第一电液直线作动器的活塞杆伸缩时拇指向掌心前后转动；在第三指节和拇指第二指节的指尖上设置有传感器，每个传感器和每个电液直线作动器分别与机器人控制器电连接；所述传感器包括位置传感器和力传感器，位置传感器和力传感器分别与机器人控制器电连接；所述电液直线作动器包括作动器基体、球形泵单元和往复活塞机构，在作动器基体上设置有液压缸和球形泵缸套，液压缸和球形泵缸套均为一端开口的圆柱形容腔，往复活塞机构设置在液压缸内，液压缸的开口端设置有液压缸端盖，在伸出液压缸底部的活塞杆的端部设置有活塞杆铰接孔，在液压缸端盖上设置有作动器铰接孔；在球形泵缸套的开口端设置有电机端盖，球形泵和电机集成在球形泵缸套内组成球形泵单元；球形泵的两个进、排液孔分别与往复活塞机构的两个排、进液孔连通；球形泵单元的电机与机器人控制器电连接；所述电液直线作动器封装在一个密闭的弹性皮囊内，活塞杆端部从弹性皮囊中伸出；所述往复活塞机构为双活塞杆机构，活塞一侧的活塞杆从液压缸的圆柱内腔底部的活塞杆过孔伸出，活塞另一侧活塞杆在液压缸端盖内滑动；所述球形泵单元包括球形泵及电机，球形泵包括球形泵缸体、球形泵缸盖、球形泵活塞、球形泵转盘和球形泵主轴，球形泵缸盖与球形泵缸体通过球形泵套筒紧固连接，电机定子、球形泵套筒固定在球形泵缸套的内壁上，电机转子环绕在球形泵主轴的外圆周上，电机端盖固定连接在球形泵缸套的开口端，球形泵主轴的上端与球形泵套筒之间形成旋转支撑、球形泵主轴的下端与电机端盖之间形成旋转支撑；球形泵缸盖与球形泵缸体连接形成球形内腔，在球形泵缸盖上设置有活塞轴孔和两个进、排液孔，球形泵活塞的活塞轴插入球形泵缸盖内的活塞轴孔内，球形泵活塞与球形泵转盘通过柱面铰链铰接后形成球形转子置于球形内腔内，球形泵活塞和球形泵转盘的球形表面与球形内腔形成密封动配合，球形泵转盘的转盘轴从球形泵缸体下端伸出，在球形泵主轴的上端面设置有滑槽，在球形泵转盘的转盘轴端部设置有滑靴，转盘轴上的滑靴与球形泵主轴上的滑槽相配，转盘轴上的滑靴插入球形泵主轴上的滑槽内，球形泵主轴转动时滑靴在滑槽内往复滑动。本专利的优点是：采用分布式液压源作为驱动力，球形泵电液直线作动器体积小、输出动力大，在手指各指节需要运动的部位内设置微型的电液直线驱动器，减小了各驱动系统的体积，增加了手指运动的柔性，能承受冲击载荷，增大了手指的抓取力量。附图说明图1是机器人灵巧手外观结构示意图；图2是机器人灵巧手骨架(取掉手掌护板及手指护板后)结构示意图；图3是机器人食指主视图；图4是图3所示食指右视图；图5是机器人拇指主视图；图6是图5所示拇指右视图；图7是图5所示拇指俯视图；图8是食指前后弯曲和伸张时连杆结构示意图；图9是食指左右摆动时连杆结构示意图；图10是电液直线作动器结构示意图；图11是图10中E—E剖视图；图12是活塞结构示意图；图13是转盘结构示意图。图中，1-手掌；2-摆动支架；3-第一指节；4-第二指节；5-第三指节；6-传感器；7-拇指基体；8-拇指第一指节；9-拇指第二指节；10-电液直线作动器；21-摆动支架与手掌铰接孔；22-摆动支架与活塞杆铰接孔Ⅰ；23-摆动支架与活塞杆铰接本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.电液驱动机器人灵巧手，其特征是：食指、中指、无名指和小指结构相同，每个手指包括依次铰接的第一指节(3)、第二指节(4)和第三指节(5)，第一指节(3)通过摆动支架(2)铰接在手掌(1)上；在第一指节(3)、第二指节(4)和第三指节(5)内分别设置有一个电液直线作动器(10)，第三指节(5)内的电液直线作动器(10)的活塞杆(1015)与第二指节(4)铰接，第二指节(4)内的电液直线作动器(10)的活塞杆(1015)与第一指节(3)铰接，第一指节(3)内的电液直线作动器(10)的活塞杆(1015)与摆动支架(2)铰接，从而形成连杆机构传递动力，第一指节(3)、第二指节(4)和第三指节(5)内的电液直线作动器(10)的活塞杆(1015)伸缩时相应的指节前后弯曲和伸张；/n在手掌(1)内设置有第一到第五共五个电液直线作动器(10)，其中，第一电液直线作动器(10)用于控制拇指基体(7)动作，第二到第五电液直线作动器(10)分别用于控制食指、中指、无名指和小指动作；第二到第五电液直线作动器(10)的活塞杆(1015)各与一个摆动支架(2)铰接，每个摆动支架(2)再与相应的食指、中指、无名指和小指的第一指节(3)铰接形成连杆机构传递动力，所述第二到第五电液直线作动器(10)的活塞杆(1015)伸缩时与之铰接的相应的食指、中指、无名指和小指在手掌平面内左右摆动；/n拇指包括依次铰接的拇指基体(7)、拇指第一指节(8)、拇指第二指节(9)，拇指第一指节(8)通过摆动支架(2)铰接在拇指基体(7)上，在拇指基体(7)、拇指第一指节(8)、拇指第二指节(9)内分别设置有一个电液直线作动器(10)，拇指第二指节(9)内的电液直线作动器(10)的活塞杆(1015)与拇指第一指节(8)铰接，拇指第一指节(8)内的电液直线作动器(10)的活塞杆(1015)与拇指基体(7)通过摆动支架(2)铰接，形成连杆机构传递动力，拇指第一指节(8)、拇指第二指节(9)内的电液直线作动器(10)的活塞杆(1015)伸缩时相应的指节前后弯曲和伸张，拇指基体(7)内的电液直线作动器(10)的活塞杆(1015)伸缩时，拇指在手掌平面内左右摆动；拇指基体(7)铰接在手掌(1)上，手掌(1)内第一电液直线作动器(10)的活塞杆(1015)与拇指基体(7)铰接，形成连杆机构传递动力，第一电液直线作动器(10)的活塞杆(1015)伸缩时拇指向掌心前后转动；/n在第三指节(5)和拇指第二指节(9)的指尖上设置有传感器(6)，每个传感器(6)和每个电液直线作动器(10)分别与机器人控制器电连接。/n...

【技术特征摘要】
1.电液驱动机器人灵巧手，其特征是：食指、中指、无名指和小指结构相同，每个手指包括依次铰接的第一指节(3)、第二指节(4)和第三指节(5)，第一指节(3)通过摆动支架(2)铰接在手掌(1)上；在第一指节(3)、第二指节(4)和第三指节(5)内分别设置有一个电液直线作动器(10)，第三指节(5)内的电液直线作动器(10)的活塞杆(1015)与第二指节(4)铰接，第二指节(4)内的电液直线作动器(10)的活塞杆(1015)与第一指节(3)铰接，第一指节(3)内的电液直线作动器(10)的活塞杆(1015)与摆动支架(2)铰接，从而形成连杆机构传递动力，第一指节(3)、第二指节(4)和第三指节(5)内的电液直线作动器(10)的活塞杆(1015)伸缩时相应的指节前后弯曲和伸张；
在手掌(1)内设置有第一到第五共五个电液直线作动器(10)，其中，第一电液直线作动器(10)用于控制拇指基体(7)动作，第二到第五电液直线作动器(10)分别用于控制食指、中指、无名指和小指动作；第二到第五电液直线作动器(10)的活塞杆(1015)各与一个摆动支架(2)铰接，每个摆动支架(2)再与相应的食指、中指、无名指和小指的第一指节(3)铰接形成连杆机构传递动力，所述第二到第五电液直线作动器(10)的活塞杆(1015)伸缩时与之铰接的相应的食指、中指、无名指和小指在手掌平面内左右摆动；
拇指包括依次铰接的拇指基体(7)、拇指第一指节(8)、拇指第二指节(9)，拇指第一指节(8)通过摆动支架(2)铰接在拇指基体(7)上，在拇指基体(7)、拇指第一指节(8)、拇指第二指节(9)内分别设置有一个电液直线作动器(10)，拇指第二指节(9)内的电液直线作动器(10)的活塞杆(1015)与拇指第一指节(8)铰接，拇指第一指节(8)内的电液直线作动器(10)的活塞杆(1015)与拇指基体(7)通过摆动支架(2)铰接，形成连杆机构传递动力，拇指第一指节(8)、拇指第二指节(9)内的电液直线作动器(10)的活塞杆(1015)伸缩时相应的指节前后弯曲和伸张，拇指基体(7)内的电液直线作动器(10)的活塞杆(1015)伸缩时，拇指在手掌平面内左右摆动；拇指基体(7)铰接在手掌(1)上，手掌(1)内第一电液直线作动器(10)的活塞杆(1015)与拇指基体(7)铰接，形成连杆机构传递动力，第一电液直线作动器(10)的活塞杆(1015)伸缩时拇指向掌心前后转动；
在第三指节(5)和拇指第二指节(9)的指尖上设置有传感器(6)，每个传感器(6)和每个电液直线作动器(10)分别与机器人控制器电连接。


2.根据权利要求1所述的电液驱动机器人灵巧手，其特征是：所述传感器(6)包括位置传感器和力传感器，位置传感器和力传感器分别与机器人控制器电...

【专利技术属性】
技术研发人员：王陆一，郭永正，谈耀文，
申请(专利权)人：深圳市中安动力科技有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44