一种多用型机械手的末端结构制造技术

本发明专利技术公开了一种多用型机械手的末端结构，该机械手末端结构除了能够完成一般夹持型机械手的抓握动作，还能够完成拾取纸张操作按键、抓取小药片等细微动作，并配合机械手的手臂完成其他的像开关门等生活操作。本发明专利技术手指的所有动作仅需要一个电机完成，通过这种结构减少了机械手的驱动电机个数，能有效地减轻机械手的重量，减少不必要的能源损耗，并且在保持简单结构的前提下，完成多种操作功能。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种多用型机械手的末端结构，该机械手末端结构除了能够完成一般夹持型机械手的抓握动作，还能够完成拾取纸张操作按键、抓取小药片等细微动作，并配合机械手的手臂完成其他的像开关门等生活操作。本专利技术手指的所有动作仅需要一个电机完成，通过这种结构减少了机械手的驱动电机个数，能有效地减轻机械手的重量，减少不必要的能源损耗，并且在保持简单结构的前提下，完成多种操作功能。【专利说明】一种多用型机械手的末端结构
本专利技术是一种多用型机械手的末端结构，应用于智能轮椅系统，涉及机器人技术，属于医疗机械应用
。
技术介绍
人口老龄化已成为世界范围的重大社会问题。我国目前的老龄人口已经超过总人口的10%，预计未来20年，我国老年人口规模将会翻一番。社会老龄化进程的加速，使医疗和社会保险系统面临前所未有的压力。老龄化进程与家庭小型化、空巢化相伴随，老年人独居形式愈加普遍，“空巢老人家庭”的日常生活照料问题将尤为突出。护理人员的缺乏、养老设施的不足，使家庭养老将成为我国主要的养老形式。帮助老年人及残障人士生活上自立，是实现家庭养老的重要保证。近年来，随着国际社会对老年和残障人的重视程度越来越高，很多国家都致力于利用先进技术提升残障人士的自理能力，这既是符合社会发展的要求，也是人类在科技领域不断前进的需要。在这种背景下，各种有助于老年人和残障人生活自理的医疗器械也在各个领域不断发展成熟，尤其是智能轮椅的问世，其中，带作业臂的智能轮椅系统由于能代替人手执行简单的日常生活操作，为残障人士的生活带来了极大的方便。目前，世界上已经有了比较成熟的轮椅机械手产品，在国外有ExactDynamics公司开发的Manus、iARM系列，布莱梅大学的FRIENDS 1、II系列，南佛罗里达大学的WMRA系列等。我国在轮椅机械手方面的研究起步较晚，但也取得了很大的成绩。上海电气集团股份有限公司的助残轮椅机械臂(专利号:ZL200720077281.6)，华南理工大学的助残/助老用绳驱动机械臂(专利号申请公布号:CN102672715A)等。但是无论是国内的还是国外的轮椅机械手产品，其研究的重点往往放在机械臂的结构改进和控制上，而其末端执行结构多为简单的夹持型机械手，虽然结构简单，控制方便，但是其功能也往往十分单调，仅能够实施简单的抓握类操作，而不能够实施更细微、多样化的生活操作，越来越难以满足使用人群的需求。轮椅机械臂安装于智能轮椅系统上，使用者通过轮椅的面板操作完成简单的动作，帮助身体不自由的老年人和残疾人完成日常生活的一些基本操作。作为智能轮椅上保障老年、伤残人士日常生活自理需要的关键部分-机械手末端，在其结构上应能配合机械臂完成日常生活动作，例如能握起杯子、饮料瓶，能按电梯，能捡起药片、纸张等。虽然仿人型机械手目前在世界范围内已经取得了很大的进展，最前沿的仿人型手，例如Rich Walker等开发的Shadow Hand系列，Lotti等研发的UBH3系列，日本岐阜大学的Kawasaki的GifuHand系列等，都能够很灵活的模仿人类的许多动作，但是其结构和控制往往非常复杂，成本很高，还无法真正进入人们的生活中。因此，设计一款应用于智能轮椅系统的结构简单、功能丰富、控制方便的机械人灵巧手，对改进智能轮椅产品，促进其在生活中的应用推广，帮助老年人和残疾人的生活自理有着重要的意义。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的缺点和不足，本专利技术的目的在于提供一种结构简单紧凑、功能丰富、控制方便的多用型机械手，解决目前轮椅机械手结构简单、功能单调以及普及性不高的问题。本专利技术通过下述技术方案实现: 一种多用型机械手的末端结构，包括包括夹持型机械手基本架构、末端指节凸台、末端指节钩状末端、自适应弯曲结构、前臂、机械手腕和末端指节凹槽。所述夹持型机械手基本架构固连于机械手腕，手指由电机通过滚珠丝杠副直接控制其运动。所述末端指节凸台衍生于末端指节，相当于机械手的附加小手指。所述末端指节钩状末端衍生于末端指节，所述自适应弯曲结构内嵌于夹持型机械手基本架构的手指中，其中近端指节和远端指节通过轮齿啮合完成耦合运动，所述前臂和机械手腕通过前臂内相对放置的两个圆锥滚子轴承连接，所述末端指节凹槽包含于末端指节。上述一种多用型机械手的末端结构的更优方案是，所述机械手末端结构的基本架构采用平行四边形连 杆机构的夹持型机械手，用滚珠丝杠副将电机的旋转运动变成机械手推杆的往复运动从而控制手指的开合，结构简单，控制方便，而且抓握力增大，提高了机械手对物体抓握的可靠性。上述一种多用型机械手的末端结构的更优方案是，所述所述末端指节凸台包括长指凸台和短指凸台，所述长指凸台衍生于第一末端指节；所述短指凸台衍生于第二末端指节。所述末端指节凸台用于实现机械手的按按钮功能和抓捏小物体功能，长指凸台保证当机械手指合拢的时候机械手最前端也能有突出的凸台，使其能够完成按按钮及其他电器操作面板的操作。两个凸台相当于机械手的两个小手指，可以用于完成细小的抓捏工作。上述一种多用型机械手的末端结构的更优方案是，所述末端指节钩状末端组合为仿造人类指甲的形式加以改进后的形状，用于拾取纸片，包括末端指节钩状末端和末端指节曲面末端，所述末端指节钩状末端衍生于第一末端指节；所述末端指节曲面末端衍生于弟 末端指节；所述末端指节钩状末端和末端指节曲面末端基本可以贴合。所述长指的末端指节钩状末端用于贴着纸张的支撑面刮起纸张，其内曲面与短指的内曲面贴合后夹紧纸张完成抓取动作。上述一种多用型机械手的末端结构的更优方案是，所述自适应弯曲结构包括第一近端活动指节、第一末端活动指节、第二近端活动指节、第二末端活动指节、第三近端活动指节、第三末端活动指节、第四近端活动指节、第四末端活动指节、第一复位弹簧、第二复位弹簧、第三复位弹簧、第四复位弹簧；所述第一近端活动指节与第二近端活动指节内嵌于第一特殊平行条，绕着螺栓旋转；所述第三近端活动指节与第三近端活动指节内嵌于第二特殊平行条，绕着螺栓旋转；所述第一末端活动指节和第二末端活动指节内嵌于第一末端指节，绕着可以绕着螺栓旋转；所述第三末端活动指节和第四末端活动指节内嵌于第二末端指节，绕着可以绕着螺栓旋转；所述第一近端活动指节与第一末端活动指节通过轮齿啮合；所述第二近端活动指节与第二末端活动指节通过轮齿啮合；所述第三近端活动指节与第三末端活动指节通过轮齿啮合；所述第四近端活动指节与第四末端活动指节通过轮齿啮合；所述第一复位弹簧、第二复位弹簧、第三复位弹簧、第四复位弹簧各位于第一近端活动指节、第二近端活动指节、第三近端活动指节、第四近端活动指节与特殊平行条嵌入空间相对的位置，用于四个近端活动指节闲时的定位和复位，四个近端活动指节用圆头沉孔螺栓限制于特殊平行条上对应的轨道内运动。上述自适应弯曲结构因为各个近端活动指节和末端活动指节之间有轮齿啮合，当近端活动指节受到压迫力的时候，指节向外侧弯曲，同时末端指节向手纸内侧弯曲，两边的活动指节均执行所述操作从而对物体形成包络，增加抓取的可靠性。上述一种多用型机械手的末端结构的更优方案是，所述机械手腕与夹持型机械手基本架构通过沉头螺钉固连，所述机械手腕与前臂通过一个旋转关节连接；所述机械手腕包括第一手腕外壳、第二手本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多用型机械手的末端结构，其特征在于：包括夹持型机械手基本架构(43)、末端指节凸台(44)、末端指节钩状末端(45)、自适应弯曲结构(46)、前臂(47)、机械手腕(48)和末端指节凹槽(49)，所述夹持型机械手基本架构(43)用90?o沉头螺钉固定于机械手腕(48)，长指和短指的驱动由电机通过滚珠丝杠副控制，所述末端指节凸台(44)衍生于第一末端指节(1)、第二末端指节(12)，所述末端指节钩状末端(45)衍生于第一末端指节(1)、第二末端指节(12)，所述自适应弯曲结构(46)内嵌于夹持型机械手基本架构(43)的手指中，其中第一近端活动指节(4)、第二近端活动指节(9)、第三近端活动指节(26)、第四近端活动指节(31)和第一末端活动指节(20)、第二末端活动指节(23、第三末端活动指节(24)、第四末端活动指节(33)通过轮齿啮合以实施耦合运动，所述前臂(47)和机械手腕(48)通过前臂(47)内相对放置的第一圆锥滚子轴承（36)、第二圆锥滚子轴承（38)连接，所述末端指节凹槽(49)设置于第一末端指节（1)、第二末端指节（12)。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张勤，范长湘，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：