專利名稱：機械手大臂裝置和五自由度機械手的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及機械手領域，尤其涉及一種機械手大臂裝置和五自由度機械手。
背景技術：
如今，機械手的作用越來越大，它能代替人的繁重勞動以實現生產的機械化和自動化，能在有害環(huán)境下操作以保護人身安全，因而廣泛應用于機械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門。機械手主要由手部和運動機構組成。為了能抓取空間中的物體，機械手需要多個自由度。自由度越多，機械手的靈活性越大，通用性越廣，其結構也越復雜。一般專用機械手有2或3個自由度，其種類按驅動方式可分為液壓式、氣動式、電動式、機械式機械手。目前，電動式機械手主要采用單舵機驅動控制單個機械手臂。由于整個機械手臂的重量較大，所需驅動力矩也較大，對所用的舵機要求較高。如若為了更大范圍的抓取空間物體，需要增加機械手臂的自由度，亦使機械手臂的機構更加復雜，重量也隨之增加?，F有的利用單舵機驅動的機械大臂，其驅動力有限，其自由度一般都比較少，當自由度較多時，會出現大臂驅動力不足和機械手抖動的現象。

實用新型內容本實用新型的主要目的是提出一種機械手大臂驅動力穩(wěn)定的機械手大臂裝置和五自由度機械手。本實用新型提出一種機械手大臂裝置，包括機械手大臂和設置在所述機械手大臂底端兩側的第一舵機和第二舵機，所述第一舵機與第二舵機并聯控制所述機械手大臂運轉。優(yōu)選地，所述第一舵機和第二舵機為180°角度舵機。優(yōu)選地，所述第一舵機與第二舵機相對設置，使同一時刻所述第一舵機控制所述機械手大臂一側運轉的角度與所述第二舵機控制所述機械手大臂另一側運轉的角度互補。本實用新型進一步還提出一種五自由度機械手，包括上述機械手大臂裝置，此外，該五自由度機械手還包括與該機械手大臂裝置依次連接的機械手小臂、第一手腕、第二手腕和機械手手掌，以及分別用于帶動所述機械手小臂運動的第三舵機、帶動所述第一手腕運動的第四舵機、帶動所述第二手腕運動的第五舵機和帶動所述機械手手掌運動的第六舵機。優(yōu)選地，所述第三舵機和所述第四舵機設置在所述機械手小臂的內側。優(yōu)選地，所述第五舵機設置在所述第一手腕與第二手腕之間，連接所述第一手腕
與第二手腕。優(yōu)選地，所述第六舵機設置在所述第二手腕上。優(yōu)選地，所述機械手手掌包括左手指與右手指，所述左手指與右手指上分別設置有用于帶動該左手指與右手指運動的主動齒輪與從動齒輪，所述主動齒輪與所述第六舵機連接。優(yōu)選地，所述主動齒輪與從動齒輪的規(guī)格相同。本實用新型通過設置第一舵機與第二舵機并聯驅動機械手大臂，提高了機械手大臂的驅動力，即使機械手手掌抓取的物體質量很重，也不會出現機械手大臂驅動力不足而導致機械手大臂抖動的現象，同時縮小了力矩，增加了整個機械手控制的穩(wěn)定性和可靠性，此外，由于提高機械手大臂的驅動力，相應的可以對機械手增加自由度，在該機械手大臂基礎上設直多自由度機械手。

圖1為本實用新型五自由度機械手的結構示意圖。本實用新型目的的實現、功能特點及優(yōu)點將結合實施例，參照附圖做進一步說明。
具體實施方式

以下結合附圖及具體實施例就本實用新型的技術方案做進一步的說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。本實用新型提出一種機械手大臂裝置。參照圖1，圖1為本實用新型五自由度機械手的結構示意圖。在本實施例中，該機械手大臂裝置包括機械手大臂10和設置在機械手大臂10底端兩側的第一舵機101和第二舵機102，第一舵機101與第二舵機102并聯控制機械手大臂10運轉。當控制機械手大臂10運轉時，設定機械手大臂10需要轉動的方向角度后，第一舵機101與第二舵機102并聯驅動，使機械手大臂10的兩側保持同步運動，從而帶動機械手大臂10達到設定角度的位置上。通過設置第一舵機101與第二舵機102并聯驅動機械手大臂10，提高了機械手 大臂10的驅動力，即使機械手手掌抓取的物體質量很重，也不會出現機械手大臂10驅動力不足而導致機械手大臂10抖動的現象，同時縮小了力距，增加了整個機械手抓取物體的穩(wěn)定性和可靠性。此外，由于提高機械手大臂10的驅動力，相應的可以對機械手增加自由度，在該機械手大臂10的基礎上設置多自由度機械手。在上述實施例中，第一舵機101和第二舵機102為180°角度舵機，同時第一舵機101與第二舵機102需要相對設置，使同一時刻第一舵機101控制機械手大臂10 —側運轉的角度與第二舵機102控制機械手大臂10另一側運轉的角度互補。設定第一舵機101與第二舵機102在0°的位置為初始位置，當需要控制機械手大臂10運動到α位置時，則控制器需發(fā)送轉動角度為α的控制信號給第一舵機101,同時發(fā)送角度180 — α的控制信號給第二舵機102，這時，第一舵機101從0°逐漸轉動到α位置，第二舵機102從O。逐漸轉動到180 - α位置，同時要保證在同一時刻下第一舵機101與第二舵機102的轉動角度是互補的，這樣，機械手大臂10在運轉時，其左、右兩側的運動可以保持一致，從而使機械手大臂10運轉到設定位置。通過設置180°角度舵機，同時第一舵機101與第二舵機102同一時刻的運轉的角度為互補，實現了機械手大臂10左、右兩側同步運動。本實用新型進一步還提出一種五自由度機械手，包括機械手大臂裝置，該機械手大臂裝置具體結構參照上述實施例，在此不再贅述。該五自由度機械手還包括與該機械手大臂裝置依次連接的機械手小臂20、第一手腕30、第二手腕40和機械手手掌50，以及分別用于帶動機械手小臂運動的第三舵機201、帶動第一手腕運動的第四舵機301、帶動第二手腕運動的第五舵機401和帶動機械手手掌運動的第六舵機501。當需要控制機械手手掌50抓取某物體時，通過計算機程序計算出每個舵機需要運動的角度，然后再通過控制第一舵機101至第六舵機501運動，使機械手到達指定位置并抓取物體。通過設置相應的舵機并分別帶動機械手大臂10、機械手小臂20、第一手腕30、第二手腕40和機械手手掌50運動，實現了機械手的五自由度，相比2或3自由度機械手，五自由度機械手活動更加靈活，同時也增大了機械手抓取物體的范圍。在上述實施例中，可以將第三舵機201和第四舵機301設置在機械手小臂20的內側；第五舵機401設置在第一手腕30與第二手腕40之間，并連接第一手腕30與第二手腕40 ;第六舵機501設置在第二手腕40上。當機械手抓取某一個物體時，通過程序的計算后，通過第一舵機101至第六舵機分別驅動相應的機械手大臂10、機械手小臂20、第一手腕30、第二手腕40和機械手手掌50做相應的運動，從而到達指定位置上抓取該物體。通過設置單個舵機單獨控制機械手的一部分運動，使機械手大臂10、機械手小臂20、第一手腕30、第二手腕40和機械手手掌50可以單獨運動而不受其它部分的影響，從而使該五自由度機械手的性能更為可靠。在上述實施例中，機械手手掌50包括左手指與右手指，左手指與右手指上分別設置有用于帶動該左手指與右手指運動的主動齒輪與從動齒輪，主動齒輪與第六舵機501連接。左手指與右手指優(yōu)選用可拆連接螺釘，并相應的可以設計不同的手爪，配合抓取不同形狀的物體，只用更換不同形狀的左手指與右手指即可。當機械手手掌50抓取物體時，第六舵機501工作帶動與左手指連接的主動齒輪運動，主動齒輪運動從而帶動與之配合的從動齒輪運動，進而使右手指也做相應的運動，左手指與右手指配合，實現抓取物體。通過主動齒輪與從動齒輪的配合來控制機械手手掌50的運動，不僅不用單獨對左、右手指單獨設置相應的舵機，使整個五自由度機械手構造簡單，同時，使用同一舵機控制左、右手指同步運動，而不需要使用單獨程序進行左、右手指的運動進行控制。在上述實施例中，可以設置主動齒輪與從動齒輪的規(guī)格相同。這樣，主動齒輪與從動齒輪規(guī)格相同，當第六舵機501將驅動力給到主動齒輪時，因主動齒輪與從動齒輪的傳動比為1，這樣當抓取一個物體時，左手指與右手指所接收到的舵機的驅動力相同，當機械手手掌50抓取物體時左、右手指的受力均勻。通過將主動齒輪與從動齒輪的規(guī)格設置為相同，使該五自由度機械手抓取物體時更穩(wěn)定、物體不易掉落。以上所述僅為本實用新型的優(yōu)選實施例，并非因此限制本實用新型的專利范圍，凡是利用本實用新型說明書及附圖內容所作的等效結構變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本實用新型的專利保護范圍內。
權利要求1.一種機械手大臂裝置，其特征在于，包括機械手大臂和設置在所述機械手大臂底端兩側的第一舵機和第二舵機，所述第一舵機與第二舵機并聯控制所述機械手大臂運轉。
2.如權利要求1所述的機械手大臂裝置，其特征在于，所述第一舵機和第二舵機為180°角度舵機。
3.如權利要求1或2所述的機械手大臂裝置，其特征在于，所述第一舵機與第二舵機相對設置，使同一時刻所述第一舵機控制所述機械手大臂一側運轉的角度與所述第二舵機控制所述機械手大臂另一側運轉的角度互補。
4.一種五自由度機械手，其特征在于，包括權利要求1至3中任意一項所述的機械手大臂裝置，所述五自由度機械手還包括與該機械手大臂裝置依次連接的機械手小臂、第一手腕、第二手腕和機械手手掌，以及分別用于帶動所述機械手小臂運動的第三舵機、帶動所述第一手腕運動的第四舵機、帶動所述第二手腕運動的第五舵機和帶動所述機械手手掌運動的第六舵機。
5.如權利要求4所述的五自由度機械手，其特征在于，所述第三舵機和所述第四舵機設置在所述機械手小臂的內側。
6.如權利要求5所述的五自由度機械手，其特征在于，所述第五舵機設置在所述第一手腕與第二手腕之間、連接所述第一手腕與第二手腕。
7.如權利要求6所述的五自由度機械手，其特征在于，所述第六舵機設置在所述第二手月: 上。
8.如權利要求7所述的五自由度機械手，其特征在于，所述機械手手掌包括左手指與右手指，所述左手指與右手指上分別設置有用于帶動該左手指與右手指運動的主動齒輪與從動齒輪，所述主動齒輪與所述第六舵機連接。
9.如權利要求4至8中任意一項所述的五自由度機械手，其特征在于，所述主動齒輪與從動齒輪的規(guī)格相同。
專利摘要本實用新型公開一種機械手大臂，包括機械手大臂和設置在機械手大臂底端兩側的第一舵機和第二舵機，第一舵機與第二舵機并聯控制機械手大臂運轉。通過設置第一舵機與第二舵機并聯驅動機械手大臂，提高了機械手大臂的驅動力，即使機械手手掌抓取的物體質量很重，也不會出現機械手大臂驅動力不足而導致機械手大臂抖動的現象，增加了整個機械手控制的穩(wěn)定性和可靠性，同時，由于提高機械手大臂的驅動力，相應的可以對機械手增加自由度，在該機械手大臂基礎上設置多自由度機械手。本實用新型進一步還公開一種五自由度機械手。
文檔編號B25J9/00GK202878309SQ201220479550
公開日2013年4月17日 申請日期2012年9月19日 優(yōu)先權日2012年9月19日
發(fā)明者秦志強 申請人:深圳市中科鷗鵬智能科技有限公司