本发明专利技术是一种基于平面八杆变胞机构的新型灵巧手，包括手掌、三个结构相同的自由度为1的并联手指、第一驱动器和第二驱动器。其手指包括一个六杆变胞机构和一个滑轨机构，六杆变胞机构是由远指端杆，远指端连杆、驱动传杆、近指端杆、近指端连杆、驱动杆构成的，其中远指端杆和远指端连杆连接、近指端连杆连接，近指端杆和远指端连杆、驱动杆、近指端连杆连接，驱动连杆和驱动杆、远指端连杆连接。所述滑轨机构由滑块和丝杆机构组成，滑块与六杆变胞机构连接，丝杆机构固定在手掌上。与基于平面八杆变胞机构的新型灵巧手具有多构态、可重构、传递力的效率高的优点，可以抓取多种形状的物体，工作空间大，可以完成多种复杂情况下的抓取任务。务。务。
【技术实现步骤摘要】
一种平面八杆变胞机构的新型智能灵巧手
[0001]本专利技术涉及一种平面八杆变胞机构的新型灵巧机械手，主要应用于智能机器人及工业智能制造领域。
技术介绍
[0002]随着计算机技术的发展、自动控制水平的提高以及服务机器人的兴起，机器人的发展进入了新的阶段；机器人的应用场景越来越广阔，传统的机械手已经不能满足实际操作任务的要求，多指灵巧机械手的诞生能很好的满足当代机器人发展的需要。
[0003]传统的机械手是将机械手指安装在一个固定的机架上面，因此这种机械手的工作空间和抓取能力一般都是由机械手掌的体积、手指的长度以及手指与机架的旋转角度决定的；因此，传统的机械手的柔性受到很大的限制，只有通过增加机械手指的关节数、手指的长度、手掌的体积或机械手指与机架的旋转角，才能增大机械手的工作空间，但是无法适用于多种形状体积的物体的抓取，传统机械手的夹取功能单一且只能夹取固定形状的物体；而全柔性驱动的仿人机械手，虽然能抓取多钟形状的物体，但每一个关节都需要驱动电机控制，导致整个手自身的重量较大，且力的传递效率较低。
[0004]变胞机构这种新型的提出给机器人研究注入了新鲜血液，使它在机构学理念和传统的设计方法上有了很大的突破；因为这类新型机构具有可变拓扑结构等优点，所以变胞手会越来越多地在机器人领域得到应用。
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的是针对简单的末端执行器已经不能满足实际操作任务的要求，克服传统机械手工作空间受限、抓取能力一般且单一等缺点，设计了一种具有多构态、可重构、可变拓扑结构、灵活可动、工作空间大且适用于抓取多种形状的物体的新型灵巧机械手。
[0006]为实现上述目的，本专利技术是通过以下技术手段实现的：设计了一种基于平面八杆变胞机构的新型智能灵巧手，包括手掌、三个结构相同的自由度为2的并联变胞手指、第一驱动器和第二驱动器；所述手掌包括手掌基座、手掌接触面、三个互成120
°
分布在手掌基座上的丝杆底座、三个和丝杆底座连接的第一驱动器、三个丝杆丝杆滑轨；所述自由度为2的六杆并联变胞手指包括丝杆滑轨机构、六杆变胞机构、与手指相连的第二驱动器、近指端和远指端；所述丝杆滑轨包括滑块、丝杆滑轨、滑轨地座和第一驱动器；所述六杆变胞机构包括远指端杆，远指端连杆、驱动传杆、近指端杆、近指端连杆、驱动杆构和第二驱动器；所述自由度为2的并联变胞手指分为远指端和近指端两部分；所述近指端由近指端杆和近指端连杆组成，远指端由远指端杆和远指端连杆组成。
[0007]所述远指端杆分别和远指端连杆、近指端连杆利用轴承铰接；近指端杆分别和近指端连杆、驱动杆利用轴承铰接；所述驱动杆分别和驱动连杆、近指端杆、手指连接键利用轴承铰接，和驱动电机利用键槽固连。
[0008]所述六杆变胞机构通过手指连接键和丝杆滑轨机构连接，滑轨连接键刚接在滑块
上，滑块连接在丝杆上，丝杆刚接在丝杆滑轨基座上，第一驱动器刚接在丝杆滑轨基座上，丝杆滑轨基座刚接在手掌基座上。
[0009]所述手掌接触面和手掌基座通过三个螺栓、九个螺母连接，其中三个螺栓和三个螺母和手掌接触面连接，三个螺栓和六个螺母和手掌接触面连接，用于将手掌接触面和手掌基座连接连接起来并将他们的位置限定。
[0010]所述第一驱动器由第一驱动电机和电机固定板组成，第一驱动电机和电机固定板固连，电机固定板和手掌基座通过螺栓固连，第一驱动器带动丝杆转动，通过丝杆滑轨将转动转化为滑块的移动，形成移动副，作为新型智能灵巧的第一驱动。
[0011]所述第二驱动器由第二驱动电机构成，第二驱动电机通过螺栓固定在手指连接键上，通过驱动杆，电机将动力传递给手指，带动手指转动，第二驱动电机作为新型智能灵巧手的第二驱动。
[0012]所述远指端杆连接橡胶键，用于缓冲近指端和物体接触时的冲力，同时增大手指和物体的摩擦力，有利于提高灵巧手抓取物体是的稳定性；所述近指端杆连接橡胶键，用于缓冲近指端杆和物体接触时的冲力，同时增大手指端和物体的接触面积，减小物体被夹取时受到的压力大小，有利于减小物体因夹取带来的形变。
[0013]一种平面八杆变胞机构的新型智能灵巧手抓取过程。
[0014]第一步灵巧手同电，各个关机电机驱动电路初始化，电流检查电路初始化，主控电路板控制第一驱动电机、第二驱动电机转动，使六杆并联变胞手指、丝杆滑轨回到初始状态。
[0015]第二步主控电路板控制第一驱动电机转动，第一驱动电机转动带动丝杆转动，丝杆带动滑轨移动，滑轨将丝杆的转动转化为自身的移动，滑轨带动六杆变胞手指接近物体，当近指端杆上的橡胶键接触物体时，橡胶键上的压力传感器将信号传递给主控电路板，主控电机发出减速的信号，使第一驱动电机的速度减为0，同时驱动第二驱动电机转动，带动驱动杆和近指端杆转动，使近指端和远指端以不同的角速度向物体旋转，当近指端夹紧后，六杆变胞手指构态发生改变，近指端杆不再转动，远指端杆继续转动，当远指端杆上的橡胶键接触物体时，橡胶键上的压力传感器将信号传递给第二驱动电机控制板，第二驱动电机控制板接收信号后，控制板发出信号控制第二驱动电机速度减为0，灵巧手完成夹取任务。
[0016]与传统机械手相比，本专利技术型专利具有以下优点。
[0017]1.本专利技术型的手指机构采用连杆机构传动，驱动电机通过六杆变胞机构将动力传递给指尖，相对于全柔性驱动的仿生机械手，本专利技术所需的驱动器和控制器更少，同时力的传递效率更高，有利于减少动力在传递过程中的消耗，同时增大了机械手的握力，使本专利技术智能灵巧机械手能抓取质量更大的物体。
[0018]2.本专利技术型的智能灵巧机械手手指部分采用六杆变胞机构代替传统的手指关节，相对于传统的机械手，变胞机构具有多构态、可重构等优点，既能完成基本的夹取动作，又能根据夹取的物体形状不同改变手指的构态，从而能够夹取更多形状的物体。相对于全柔性驱动的仿生机械手，本专利技术型的智能灵巧机械手，既能夹取多种形状的物体，又能够提高力的传递效率，夹取质量较大的物体。
[0019]3.本专利技术型的智能灵巧机械手手指部分固定在可移动支架滑轨上，增加了手指机构的自由度，提升了整个灵巧手的功能性，灵巧手可以根据夹取物体的形状大小，灵活移动
滑轨，从而完成手指的夹取动作。相对于传统的机械手，手指固定在刚性支架上。本专利技术灵巧手大大提高了其工作空间，并且适用于多种形状物体的夹取，能够完成多种复杂环境下的夹取任务。
[0020]4.本专利技术型的智能灵巧手，近指端杆和远指端杆上都装有橡胶键，增大了手指和物体的接触面积，增大了手指和物体的摩擦力，提高了手指在夹取物体过程中的稳定，同时又增大了手指和物体接触时的受力面积，减小了物体因为手指夹取而产生的形变。
附图说明
[0021]图1为本专利技术型实施例1提供的新型智能灵巧手的立体结构图。
[0022]图2为本专利技术型实施例1提供的新型智能灵巧手的俯视结构图。
[0023]图3为本专利技术型实施例1提供的新型智能灵巧手的六杆变胞手指的的立体结构图。
[0024本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于平面八杆变胞机构的新型灵巧手，包括手掌、三个结构相同的自由度为2的并联变胞手指、第一驱动器和第二驱动器；所述手掌包括手掌基座、手掌接触面、三个互成120
°
分布在手掌基座上的丝杆底座、三个和丝杆底座连接的第一驱动器、三个丝杆丝杆滑轨；所述自由度为2的并联变胞手指包括丝杆滑轨机构、六杆变胞机构、与手指相连的第二驱动器、近指端和远指端；所述丝杆滑轨包括滑块、丝杆滑轨、滑轨地座和第一驱动器；所述六杆变胞机构包括远指端杆，远指端连杆、驱动传杆、近指端杆、近指端连杆、驱动杆构和第二驱动器；所述自由度为2的并联变胞手指分为远指端和近指端两部分；所述近指端由近指端杆和近指端连杆组成，远指端由远指端杆和远指端连杆组成。2.根据权利要求1所述的一种基于平面八杆变胞机构的新型灵巧手，其特征在于，所述远指端杆分别和远指端连杆、近指端连杆利用轴承铰接；近指端杆分别和近指端连杆、驱动杆利用轴承铰接；所述驱动杆分别和驱动连杆、近指端杆、手指连接键利用轴承铰接，和驱动电机利用键槽固连。3.根据权利要求1所述的一种基于平面八杆变胞机构的新型灵巧手，其特征在于，所述六杆变胞机构通过手指连接键和丝杆滑轨机构连接，滑轨连接键刚接在滑块上，滑块连接在丝杆上，丝杆刚接在丝杆滑轨基座上，第一驱动器刚接在丝杆滑轨基座上，丝杆滑轨基座刚接在手掌...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙伟，陈可豪，文睿，周婷，王家兴，
申请(专利权)人：武汉科技大学，
类型：发明
国别省市：
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