一種多自由度機械手的制作方法
【技術領域】
[0001 ] 本實用新型涉及仿生機械領域，尤其涉及的是一種多自由度機械手。
【背景技術】
[0002]人手和臂的運動系統(tǒng)是以骨骼及依附其上的肌肉所組成的骨骼肌肉系統(tǒng)為主、受神經(jīng)系統(tǒng)控制的運動系統(tǒng)，運動精確靈敏。機械手是一種模仿人體上肢的部分功能，按照預定要求輸送工件或握持工具進行操作的自動化技術設備。隨著科學技術的不斷發(fā)展，機械手的研究領域和使用范圍不斷拓廣。尤其符合人手和手臂運動規(guī)律的機械手越來越被重視。這種仿生程度高、運動靈活以及可以完成多方位工作要求的機械手，在醫(yī)療器械、康復醫(yī)療、仿生、智能機器人、軍用武器、航空航天等諸多領域?qū)l(fā)揮很大的作用。
[0003]現(xiàn)今使用的機械手可分為坐標型機械手和關節(jié)型機械手。坐標型機械手是按照三維空間坐標或者極坐標設置運動軌跡的機械手，其缺點是不具備類似骨骼關節(jié)的機構，自由度少，運動不夠靈活；關節(jié)式機械手設置有大臂、小臂、肘關節(jié)和腕關節(jié)，具有上肢結(jié)構外形，可實現(xiàn)較為簡單的人手操作的機能。但其局限性在于:肘關節(jié)和腕關節(jié)結(jié)構采用轉(zhuǎn)動裝置，只能實現(xiàn)轉(zhuǎn)動角度的改變，而不能實現(xiàn)轉(zhuǎn)動方向的改變，導致其仿生程度降低，機械手的靈活性受限。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足，提供了一種多自由度機械手。
[0005]本實用新型是通過以下技術方案實現(xiàn)的:
[0006]—種多自由度機械手，包括從下往上依次連接的基座、機械臂、第一回轉(zhuǎn)裝置和手爪，所述機械臂包括上下對稱設置的兩個機械臂單元，每個機械臂單元包括上下平行設置的活動關節(jié)平臺和底座，所述活動關節(jié)平臺和底座之間設置有至少一個彈性連接單元，所述彈性連接單元的上下兩端分別固定連接在所述述活動關節(jié)平臺和底座上，所述活動關節(jié)平臺和底座之間還設置有多個驅(qū)動裝置，每個驅(qū)動裝置的上下兩端分別通過萬向轉(zhuǎn)動裝置與所述活動關節(jié)平臺和底座相連接，所述驅(qū)動裝置包括缸體和沿著所述缸體向上伸出的活塞桿，所述活塞桿在氣壓或液壓的作用下能沿著所述缸體來回移動，所述兩個機械臂單元的活動關節(jié)平臺固定連接。
[0007]所述基座和機械臂之間設置有第二回轉(zhuǎn)裝置。
[0008]所述第一回轉(zhuǎn)裝置為電機、回轉(zhuǎn)氣缸和回轉(zhuǎn)液壓缸中的一種。
[0009]所述第二回轉(zhuǎn)裝置為電機、回轉(zhuǎn)氣缸和回轉(zhuǎn)液壓缸中的一種。
[0010]所述基座下方設有滾輪。
[0011 ] 所述彈性連接單元為彈簧。
[0012]所述每個機械臂單元中，多個驅(qū)動裝置在所述活動關節(jié)平臺和底座之間均勻排布。
[0013]所述萬向轉(zhuǎn)動裝置為球形鉸鏈。
[0014]本實用新型相比現(xiàn)有技術具有以下優(yōu)點:
[0015]本實用新型提供的一種多自由度機械手，是采用兩個機械臂單元作為機械臂建立的多自由度機械手。通過控制機械臂中多個驅(qū)動裝置帶動彈性連接單元收縮或回復，實現(xiàn)機械手的直線往復運動，通過控制多個驅(qū)動裝置還能實現(xiàn)活動關節(jié)平臺在不同角度和不同方向上的偏轉(zhuǎn)，實現(xiàn)機械手關節(jié)的偏轉(zhuǎn)或轉(zhuǎn)動，模仿人手臂運動。在工作過程中受彈性阻力，運動平緩順暢、沖擊性小。
【附圖說明】
[0016]圖1是本實用新型的結(jié)構示意圖。
[0017]圖2為機械臂單元的結(jié)構示意圖；
[0018]圖3為本實用新型的運動自由度結(jié)構示意圖；
[0019]圖中標號:1、底座，2、萬向轉(zhuǎn)動裝置，3、彈性連接單元，4、驅(qū)動裝置，5活動關節(jié)平臺，6、基座，7、第一回轉(zhuǎn)裝置，8、機械臂單元，9、第二回轉(zhuǎn)裝置，10、手爪。
【具體實施方式】
[0020]下面對本實用新型的實施例作詳細說明，本實施例在以本實用新型技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本實用新型的保護范圍不限于下述的實施例。
[0021]參見圖1至圖3，一種多自由度機械手，包括從下往上依次連接的基座6、機械臂8、第一回轉(zhuǎn)裝置7和手爪10，機械臂8包括上下對稱設置的兩個機械臂單元，每個機械臂單元包括上下平行設置的活動關節(jié)平臺5和底座1，活動關節(jié)平臺5和底座1之間設置有至少一個彈性連接單元3，彈性連接單元3的上下兩端分別固定連接在述活動關節(jié)平臺5和底座1上，活動關節(jié)平臺5和底座1之間還設置有多個驅(qū)動裝置4，每個驅(qū)動裝置4的上下兩端分別通過萬向轉(zhuǎn)動裝置2與活動關節(jié)平臺5和底座1相連接，驅(qū)動裝置4包括缸體和沿著缸體向上伸出的活塞桿，活塞桿在氣壓或液壓的作用下能沿著缸體來回移動，兩個機械臂單元的活動關節(jié)平臺固定連接?；?和機械臂8之間設置有第二回轉(zhuǎn)裝置9。第一回轉(zhuǎn)裝置7為電機、回轉(zhuǎn)氣缸和回轉(zhuǎn)液壓缸中的一種。第二回轉(zhuǎn)裝置9為電機、回轉(zhuǎn)氣缸和回轉(zhuǎn)液壓缸中的一種。基座6下方設有滾輪。彈性連接單元3為彈簧。每個機械臂單元中，多個驅(qū)動裝置在活動關節(jié)平臺5和底座1之間均勻排布。萬向轉(zhuǎn)動裝置2為球形鉸鏈。
[0022]以下以每個機械臂單元8具有三個驅(qū)動裝置4為例來對本實施例的工作原理進行說明:
[0023]如圖1和圖2所示可知:當兩個機械臂單元8的驅(qū)動裝置4分別同步運動時，機械手可沿Z軸移動；第一回轉(zhuǎn)裝置7或第二回轉(zhuǎn)裝置9工作時，機械手可繞Z軸轉(zhuǎn)動；手爪10運動時，機械手可沿Y軸移動。此時，整個機械手具有三個自由度，實現(xiàn)機械手的直線往復運動和整體轉(zhuǎn)動。
[0024]如圖2和圖3所示可知，設兩個機械臂單元8中位于下方的機械臂單元8為第一機械臂單元，位于上方的機械臂單元8為第二機械臂單元。當控制第一機械臂單元中的任意兩個驅(qū)動裝置4不工作，另一個驅(qū)動裝置4收縮，活動關節(jié)平臺5發(fā)生偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)的角度與驅(qū)動裝置4收縮程度有關；當控制第一機械臂單元中的三個驅(qū)動裝置4的收縮速度不同，也可實現(xiàn)活動關節(jié)平臺5發(fā)生偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)的角度和方向與收縮速度分配有關。當?shù)谝粰C械臂單元和第二機械臂單元中的活動平臺均偏轉(zhuǎn)45°，兩者就處在相互垂直的工作狀態(tài)。此時，機械手的自由度增加到六個，具體如下所述:
[0025]1)、手爪10運動時，機械手可沿X軸移動；
[0026]2)、在上述工作狀態(tài)下，控制第一機械臂單元中的兩個運動同步的驅(qū)動裝置4收縮或另一個驅(qū)動裝置4回復，第一機械臂單元中的活動平臺5發(fā)生順時針轉(zhuǎn)動，即實現(xiàn)機械手繞X軸移動；
[0027]3)、在上述工作狀態(tài)下，控制第二機械臂單元中的所有驅(qū)動裝置4同步運動，即實現(xiàn)機械手沿Y軸移動；
[0028]4)、第一回轉(zhuǎn)裝置9運動，機械手可繞Y軸轉(zhuǎn)動；
[0029]5)、在上述工作狀態(tài)下，控制第一機械臂單元中的所有驅(qū)動裝置4同步運動，即實現(xiàn)機械手沿Z軸移動；
[0030]6)、第二回轉(zhuǎn)裝置9運動，機械手可繞Z軸轉(zhuǎn)動；
[0031]若聯(lián)合控制第一回轉(zhuǎn)裝置7、機械臂單元8中的驅(qū)動裝置4、第二回轉(zhuǎn)裝置9和手爪10，就可實現(xiàn)機械手關節(jié)的偏轉(zhuǎn)或轉(zhuǎn)動，模仿人手臂運動，滿足多方位工作的要求。在整個工作過程中機械手運動受彈性阻力，運動平緩順暢、沖擊性小。
[0032]以上僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【主權項】
1.一種多自由度機械手，其特征在于:包括從下往上依次連接的基座、機械臂、第一回轉(zhuǎn)裝置和手爪，所述機械臂包括上下對稱設置的兩個機械臂單元，每個機械臂單元包括上下平行設置的活動關節(jié)平臺和底座，所述活動關節(jié)平臺和底座之間設置有至少一個彈性連接單元，所述彈性連接單元的上下兩端分別固定連接在所述活動關節(jié)平臺和底座上，所述活動關節(jié)平臺和底座之間還設置有多個驅(qū)動裝置，每個驅(qū)動裝置的上下兩端分別通過萬向轉(zhuǎn)動裝置與所述活動關節(jié)平臺和底座相連接，所述驅(qū)動裝置包括缸體和沿著所述缸體向上伸出的活塞桿，所述活塞桿在氣壓或液壓的作用下能沿著所述缸體來回移動，所述兩個機械臂單元的活動關節(jié)平臺固定連接。2.如權利要求1所述的一種多自由度機械手，其特征在于:所述基座和機械臂之間設置有第二回轉(zhuǎn)裝置。3.如權利要求1所述的一種多自由度機械手，其特征在于:所述第一回轉(zhuǎn)裝置為電機、回轉(zhuǎn)氣缸和回轉(zhuǎn)液壓缸中的一種。4.如權利要求2所述的一種多自由度機械手，其特征在于:所述第二回轉(zhuǎn)裝置為電機、回轉(zhuǎn)氣缸和回轉(zhuǎn)液壓缸中的一種。5.如權利要求1所述的一種多自由度機械手，其特征在于:所述基座下方設有滾輪。6.如權利要求1所述的一種多自由度機械手，其特征在于:所述彈性連接單元為彈簧。7.如權利要求1所述的一種多自由度機械手，其特征在于:所述每個機械臂單元中，多個驅(qū)動裝置在所述活動關節(jié)平臺和底座之間均勻排布。8.如權利要求1所述的一種多自由度機械手，其特征在于:所述萬向轉(zhuǎn)動裝置為球形鉸鏈。
【專利摘要】本實用新型公開了一種多自由度機械手，包括從下往上依次連接的基座、機械臂、第一回轉(zhuǎn)裝置和手爪，機械臂包括上下對稱設置的兩個機械臂單元，每個機械臂單元包括上下平行設置的活動關節(jié)平臺和底座，活動關節(jié)平臺和底座之間設置有至少一個彈性連接單元，彈性連接單元的上下兩端分別固定連接在述活動關節(jié)平臺和底座上，活動關節(jié)平臺和底座之間還設置有多個驅(qū)動裝置，每個驅(qū)動裝置的上下兩端分別通過萬向轉(zhuǎn)動裝置與活動關節(jié)平臺和底座相連接，驅(qū)動裝置包括缸體和沿著缸體向上伸出的活塞桿，活塞桿在氣壓或液壓的作用下能沿著缸體來回移動，兩個機械臂單元的活動關節(jié)平臺固定連接。本實用新型的優(yōu)點：能實現(xiàn)機械手的直線往復運動和偏轉(zhuǎn)運動。
【IPC分類】B25J9/14
【公開號】CN205043780
【申請?zhí)枴緾N201520858543
【發(fā)明人】代光輝, 張晴晴, 許雪艷, 唐燕翔, 張志遠
【申請人】巢湖學院
【公開日】2016年2月24日
【申請日】2015年10月28日