一种基于SMA弹簧的欠驱动式变刚度模块化机械手制造技术

本发明专利技术公开了一种基于SMA弹簧的欠驱动式变刚度模块化机械手，包括基座、模块化指骨、前端之指尖、变刚度结构、电线和记忆合金绳索；本发明专利技术的机械手刚度调节范围大，可以根据任务需要实时调节刚度，提升人机交互安全性；具体通过电流控制变刚度结构的SMA弹簧与记忆合金绳索实现不同工作需求下刚度调节范围的改变；可在夹持后通过改变电流改变SMA弹簧及记忆合金绳索获取更大的夹持力；本发明专利技术的变刚度结构结构简单，有利于减小关节的尺寸及质量，可靠性高；可以通过调整模块化指骨数量改变机械手长短与形态，增大包络范围与包络稳定性。增大包络范围与包络稳定性。增大包络范围与包络稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于SMA弹簧的欠驱动式变刚度模块化机械手


[0001]本专利技术涉及软体机械手
，具体涉及一种基于SMA弹簧的模块化欠驱动变刚度机械手结构。

技术介绍

[0002]机械手是一种能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。特点是可以通过编程来完成各种预期的作业，构造和性能上兼有人和机械手机器各自的优点。
[0003]但目前的机械手大多是根据编程进行设定夹持刚度，大多仅仅只能对同一类型的被夹持物进行夹持抓取，但对于形状类型不同的夹持物就会出现夹持不便，出现夹持不住导致被夹持物掉落，或者导致夹持力太大，导致被夹持物受损的现象，所以，不利于抓取形状类别不同的物体，所以需要一种根据任务需要实时调节刚度的机械手。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种基于SMA弹簧的欠驱动式变刚度模块化机械手，以解决现有机械手不能根据任务需要实时调节夹持刚度的问题。
[0005]本专利技术的技术方案是：
[0006]一种基于SMA弹簧的欠驱动式变刚度模块化机械手，包括：基座，底面两端对称设置安装凸台，在位于每个所述安装凸台上开设竖直通孔，所述安装凸台的远离所述基座的一端开设有横向通孔；多节模块化指骨，每个所述安装凸台的横向通孔上通过螺栓螺母连接一模块化指骨，在此两个设置在安装凸台下的模块化指骨的下方通过螺栓螺母依次连接多节模块化指骨，每节所述模块化指骨的外侧面沿长度方向开设多道第一方形槽道，在每道第一方形槽道的靠近两端的位置均设置第一挡板，每节相邻的模块化指骨的第一挡板和第一方形槽道之间形成第一安装槽孔；前端指尖，通过螺栓螺母连接在其中一节模块化指骨的另一端，且所述前端指尖的侧面沿长度方向开设第二方形槽道，在每条第二方形槽道的顶部设置第二挡板，第二挡板和连接的模块化指骨的第一方形槽道的第一挡板之间形成第二安装槽孔；多个变刚度结构，对应设置在第一安装槽孔和第二安装槽孔中，用于控制相邻的两个所述模块化指骨以及模块化指骨与前端指尖之间的角度，每个所述变刚度结构包括：多个螺旋拉伸弹簧组和多个SMA弹簧组，位于外侧的两个安装槽孔之间设置螺旋拉伸弹簧组，内侧的安装槽孔之间设置SMA弹簧组，每个所述变刚度结构包括：多个螺旋拉伸弹簧组和多个SMA弹簧组，位于外侧的两个安装槽孔之间设置螺旋拉伸弹簧组，内侧的安装槽孔之间设置SMA弹簧组；电线，一端连接外部电源，另一端穿过位于所述安装凸台中心轴线上位置处开设通孔至设置SMA弹簧组的方形槽道中，并串联每两个相邻的SMA弹簧组，SMA弹簧组通过温度改变完成伸缩；记忆合金绳索，穿过安装凸台上的竖直通孔后贯穿模块化指骨至前端指尖上，所述记忆合金绳索通电收缩牵引所述前端指尖。
[0007]进一步的，所述记忆合金绳索为镍钛合金绳索。
[0008]进一步的，每侧的所述模块化指骨包括：通过螺栓螺母依次相连的第一级模块化指骨、第二级模块化指骨、第三级模块化指骨和第四级模块化指骨，所述第一级模块化指骨的顶端通过螺栓螺母连接在所述安装凸台的横向通孔上，所述第四级模块化指骨和所述前端指尖连接。
[0009]进一步的，所述螺栓螺母连接在每节模块化指骨侧面上相对变刚度结构的一端。
[0010]进一步的，所述前端指尖和每节模块化指骨的夹持面均设置缓冲材料。
[0011]进一步的，所述缓冲材料的竖直剖面为梯形。
[0012]进一步的，每节所述模块化指骨和前端指尖开设方形槽道的一侧上设置后盖。
[0013]进一步的，每节所述模块化指骨的结构、加工工艺和材料均相同。
[0014]进一步的，所述安装凸台上的竖直通孔和所述记忆合金绳索贯穿每节模块化指骨的连接处均设置限位管，用于限制记忆合金绳索活动的位置。
[0015]进一步的，所述缓冲材料可进行拆卸更换。
[0016]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0017]1、本专利技术的SMA弹簧变刚度机械手刚度调节范围大，可以根据任务需要实时调节刚度，提升人机交互安全性。
[0018]2、本专利技术的变刚度装置SMA弹簧及记忆合金绳索可以实现不同工作需求下刚度调节范围的改变，事实改变夹持范围与夹持力。
[0019]3、本专利技术的变刚度装置结构简单，有利于减小关节的尺寸及质量，可靠性高。
[0020]4、本专利技术通过螺旋拉伸弹簧与SMA弹簧及记忆合金绳索配合可以任意改变机械手两关节间的角度，并且无需电源控制可自动恢复初始状态。
[0021]5、本专利技术可以通过调整模块化关节位置与数量改变机械手长短与形态，增大包络范围与包络稳定性。
附图说明
[0022]图1为本专利技术的第一视角结构示意图；
[0023]图2为本专利技术的单边手爪去掉全部后盖的侧向图；
[0024]图3为本专利技术的第二视角结构示意图；
[0025]图4为本专利技术去掉部分后盖及梯形缓冲材料的侧向图；
[0026]图5为本专利技术改变第三级与第四级指骨之间角度后的主视图；
[0027]图6为本专利技术改变第三级与第四级指骨之间角度后的侧向图。
[0028]其中，1、前端指尖；2、第四级模块化指骨；3、第三级模块化指骨；4、第二级模块化指骨；5、第一级模块化指骨；6、基座；7、记忆合金绳索；8、第一变刚度结构；9、第二变刚度结构；10、第三变刚度结构；11、第四变刚度结构；12、电线；8
‑
1、第一螺旋弹簧组；9
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1、第二螺旋弹簧组；10
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1、第三螺旋弹簧组；11
‑
1、第四螺旋弹簧组；1
‑
1、第五梯形缓冲材料；2
‑
1、第四梯形缓冲材料；3
‑
1、第三梯形缓冲材料；4
‑
1、第二梯形缓冲材料II、5
‑
1、第一梯形缓冲材料；11
‑
2、第四SMA弹簧组；10
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2、第三SMA弹簧组；9
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2、第二SMA弹簧组；8
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2、第一SMA弹簧组；1
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2、第五后盖；2
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2、第四后盖；3
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2、第三后盖；4
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2、第二后盖；5
‑
2、第一后盖。
具体实施方式
[0029]下面结合附图1到附图6，对本专利技术的具体实施方式进行详细描述。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。
[0030]术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于SMA弹簧的欠驱动式变刚度模块化机械手，其特征在于，包括：基座(6)，底面两端对称设置安装凸台，在位于每个所述安装凸台上开设竖直通孔，所述安装凸台的远离所述基座(6)的一端开设有横向通孔；多节模块化指骨，每个所述安装凸台的横向通孔上通过螺栓螺母连接一模块化指骨，在此两个设置在安装凸台下的模块化指骨的下方通过螺栓螺母依次连接多节模块化指骨，每节所述模块化指骨的外侧面沿长度方向开设多道第一方形槽道，在每道第一方形槽道的靠近两端的位置均设置第一挡板，每节相邻的模块化指骨的第一挡板和第一方形槽道之间形成第一安装槽孔；前端指尖(1)，通过螺栓螺母连接在其中一节模块化指骨的另一端，且所述前端指尖(1)的侧面沿长度方向开设第二方形槽道，在每条第二方形槽道的顶部设置第二挡板，第二挡板和连接的模块化指骨的第一方形槽道的第一挡板之间形成第二安装槽孔；多个变刚度结构，对应设置在第一安装槽孔和第二安装槽孔中，用于控制相邻的两个所述模块化指骨以及模块化指骨与前端指尖之间的角度，每个所述变刚度结构包括：多个螺旋拉伸弹簧组和多个SMA弹簧组，位于外侧的两个安装槽孔之间设置螺旋拉伸弹簧组，内侧的安装槽孔之间设置SMA弹簧组；电线(12)，一端连接外部电源，另一端穿过位于所述安装凸台中心轴线上位置处开设通孔至设置SMA弹簧组的方形槽道中，并串联每两个相邻的SMA弹簧组，SMA弹簧组通过温度改变完成伸缩；记忆合金绳索(7)，穿过安装凸台上的竖直通孔后贯穿模块化指骨至前端指尖(1)上，所述记忆合金绳索(7)通电收缩牵引所述前端指尖(1)。2.根据权利要求1所述的一种基于SMA弹簧的欠驱动式变刚度模块化机械手，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙龙飞，王炳昊，
申请(专利权)人：沈阳理工大学，
类型：发明
国别省市：