本實(shí)用新型涉及機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及多自由度仿生機(jī)械手。

背景技術(shù)：

如今市場上已經(jīng)出現(xiàn)了各種類型的機(jī)械手，大部分是通過軟件進(jìn)行操控，實(shí)現(xiàn)了自動化操作，整體來看，市面上的機(jī)械手造價(jià)昂貴，尤其是多自由度的機(jī)械手造價(jià)更高，此外，這些機(jī)械手需要匹配相應(yīng)的操作軟件，通常需要較高學(xué)歷的熟練工人來操作，沒有普遍適用性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷和不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計(jì)合理、使用方便的多自由度仿生機(jī)械手。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是：它包含機(jī)械手、單片機(jī)轉(zhuǎn)換電路、手指數(shù)據(jù)采集結(jié)構(gòu)；其中，機(jī)械手包含轉(zhuǎn)軸、舵機(jī)、手指節(jié)，手指數(shù)據(jù)采集結(jié)構(gòu)包含關(guān)節(jié)和電位器；機(jī)械手的手指節(jié)上安裝舵機(jī)，在機(jī)械手的手指節(jié)連接處安裝轉(zhuǎn)軸，單片機(jī)轉(zhuǎn)換電路安裝在機(jī)械手的手指節(jié)下方，在手指數(shù)據(jù)采集結(jié)構(gòu)上安裝關(guān)節(jié)，電位器安裝在兩個(gè)關(guān)節(jié)連接處，且電位器與單片機(jī)轉(zhuǎn)換電路相連接，機(jī)械手以單片機(jī)轉(zhuǎn)換電路為控制核心，通過電位器捕捉人手動作，將信息反饋至單片機(jī)轉(zhuǎn)換電路，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理，控制機(jī)械手上的舵機(jī)的轉(zhuǎn)動，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的控制。

電位器采用WL-B50K電位器，并且選用模擬的骨架結(jié)構(gòu)固定，單片機(jī)轉(zhuǎn)換電路采用Arduino MEGA 2560單片機(jī)，舵機(jī)采用SG90舵機(jī)，機(jī)械手外殼采用建模軟件設(shè)計(jì)，利用3D打印機(jī)打印，純手工裝配，3D打印機(jī)原材料是輕質(zhì)PLA材料；電位器隨著人指關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動，并且將采集的信息反饋給單片機(jī)轉(zhuǎn)換電路，單片機(jī)轉(zhuǎn)換電路是將單片機(jī)采集的動作信息和運(yùn)動信號的數(shù)據(jù)，進(jìn)行編碼處理與信息的轉(zhuǎn)換，并且輸出舵機(jī)可以接受的脈沖信號，機(jī)械手在舵機(jī)接收單片機(jī)轉(zhuǎn)換電路的脈沖信號后驅(qū)動機(jī)械手在指令指揮下做出相應(yīng)的手勢，實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的同步運(yùn)動，達(dá)到模仿人手的各種動作的效果。

在使用過程中先將手指數(shù)據(jù)采集結(jié)構(gòu)固定在手套上，帶上手套后，手指的運(yùn)動可以帶動著數(shù)據(jù)采集結(jié)構(gòu)的運(yùn)動，從而帶動電位器的轉(zhuǎn)動，然后，運(yùn)動信息采集后傳遞至單片機(jī)轉(zhuǎn)換電路，單片機(jī)轉(zhuǎn)換電路編碼后形成操作指令，最后，把舵機(jī)固定到機(jī)械手中，以便于當(dāng)有數(shù)據(jù)傳輸時(shí)機(jī)械手部分進(jìn)行對應(yīng)的動作，單片機(jī)轉(zhuǎn)換電路將操作指令傳遞給機(jī)械手上的舵機(jī)，最終在舵機(jī)的驅(qū)動下，機(jī)械手仿生人手做出相應(yīng)的手勢。

采用上述結(jié)構(gòu)后，本實(shí)用新型有益效果為：本實(shí)用新型所述的多自由度仿生機(jī)械手，具有結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)置合理，制作成本低等優(yōu)點(diǎn)。實(shí)現(xiàn)了機(jī)械手與人手結(jié)構(gòu)高度相似，有十四個(gè)手指節(jié)，且每個(gè)手指節(jié)都可以活動，實(shí)現(xiàn)了多自由度，通過對人手運(yùn)動數(shù)據(jù)的采集，可實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)機(jī)械手執(zhí)行相同動作，實(shí)現(xiàn)了仿生。

本實(shí)用新型可實(shí)現(xiàn)機(jī)械手與人手動作的完全同步，不僅可以夾持物件，還可以做出各種人手可以做的動作，機(jī)械手部分采用舵機(jī)驅(qū)動，人手動作信號采集部分運(yùn)用電位器，實(shí)現(xiàn)人手動作的角位移信號捕捉和機(jī)械手的轉(zhuǎn)動；是一款任何人都能夠操作的簡易機(jī)械手，并且可以演示人手所做出來的手勢，使其具有應(yīng)用于機(jī)器人交通警察、盲語表達(dá)等手勢演示工作的潛力。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型的機(jī)械手結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型的手指數(shù)據(jù)采集結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本實(shí)用新型的機(jī)械手原理示意圖；

圖4是本實(shí)用新型的手指數(shù)據(jù)采集結(jié)構(gòu)原理示意圖。

附圖標(biāo)記說明：

1、機(jī)械手；1-1、轉(zhuǎn)軸；1-2、舵機(jī)；1-3、手指節(jié)；2、單片機(jī)轉(zhuǎn)換電路；3、手指數(shù)據(jù)采集結(jié)構(gòu)；3-1、關(guān)節(jié)；3-2、電位器。

具體實(shí)施方式

為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及具體實(shí)施方式，對本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施方式僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。

參看圖1-圖4所示，它包含機(jī)械手1、單片機(jī)轉(zhuǎn)換電路2、手指數(shù)據(jù)采集結(jié)構(gòu)3；其中，機(jī)械手1包含轉(zhuǎn)軸1-1、舵機(jī)1-2、手指節(jié)1-3，手指數(shù)據(jù)采集結(jié)構(gòu)3包含關(guān)節(jié)3-1和電位器3-2；機(jī)械手1的手指節(jié)1-3上安裝舵機(jī)1-2，在機(jī)械手1的手指節(jié)1-3連接處安裝轉(zhuǎn)軸1-1，單片機(jī)轉(zhuǎn)換電路2安裝在機(jī)械手1的手指節(jié)1-3下方，在手指數(shù)據(jù)采集結(jié)構(gòu)3上安裝關(guān)節(jié)3-1，電位器3-2安裝在兩個(gè)關(guān)節(jié)3-1連接處，且電位器3-2與單片機(jī)轉(zhuǎn)換電路2相連接；機(jī)械手1以單片機(jī)轉(zhuǎn)換電路2為控制核心，通過電位器3-2捕捉人手動作，將信息反饋至單片機(jī)轉(zhuǎn)換電路2，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理，控制機(jī)械手1上的舵機(jī)1-2的轉(zhuǎn)動，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)械手1的控制。

電位器3-2采用WL-B50K電位器，并且選用模擬的骨架結(jié)構(gòu)固定，單片機(jī)轉(zhuǎn)換電路2采用Arduino MEGA 2560單片機(jī)，舵機(jī)1-2采用SG90舵機(jī)，機(jī)械手1外殼采用建模軟件設(shè)計(jì)，利用3D打印機(jī)打印，純手工裝配，3D打印機(jī)原材料是輕質(zhì)PLA材料；電位器3-2隨著人指關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動，并且將采集的信息反饋給單片機(jī)轉(zhuǎn)換電路2，單片機(jī)轉(zhuǎn)換電路2是將單片機(jī)采集的動作信息和運(yùn)動信號的數(shù)據(jù)，進(jìn)行編碼處理與信息的轉(zhuǎn)換，并且輸出舵機(jī)1-2可以接受的脈沖信號，機(jī)械手1在舵機(jī)1-2接收單片機(jī)轉(zhuǎn)換電路2的脈沖信號后驅(qū)動機(jī)械手1在指令指揮下做出相應(yīng)的手勢，實(shí)現(xiàn)機(jī)械手1的同步運(yùn)動，達(dá)到模仿人手的各種動作的效果。

在使用過程中先將手指數(shù)據(jù)采集結(jié)構(gòu)3固定在手套上，帶上手套后，手指的運(yùn)動可以帶動著數(shù)據(jù)采集結(jié)構(gòu)的運(yùn)動，從而帶動電位器3-2的轉(zhuǎn)動，然后，運(yùn)動信息采集后傳遞至單片機(jī)轉(zhuǎn)換電路2，單片機(jī)轉(zhuǎn)換電路2編碼后形成操作指令，最后，把舵機(jī)1-2固定到機(jī)械手1中，以便于當(dāng)有數(shù)據(jù)傳輸時(shí)機(jī)械手1部分進(jìn)行對應(yīng)的動作，單片機(jī)轉(zhuǎn)換電路2將操作指令傳遞給機(jī)械手1上的舵機(jī)1-2，最終在舵機(jī)1-2的驅(qū)動下，機(jī)械手1仿生人手做出相應(yīng)的手勢。

本具體實(shí)施方式實(shí)現(xiàn)了機(jī)械手1與人手結(jié)構(gòu)高度相似，有十四個(gè)手指節(jié)1-3，且每個(gè)手指節(jié)1-3都可以活動，實(shí)現(xiàn)了多自由度，通過對人手運(yùn)動數(shù)據(jù)的采集，可實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)機(jī)械手1執(zhí)行相同動作，實(shí)現(xiàn)了仿生，不僅可以夾持物件，還可以做出各種人手可以做的動作，機(jī)械手1部分采用舵機(jī)1-2驅(qū)動，人手動作信號采集部分運(yùn)用電位器3-2，實(shí)現(xiàn)人手動作的角位移信號捕捉和機(jī)械手1的轉(zhuǎn)動。

對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本實(shí)用新型不限于上述示范性實(shí)施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本實(shí)用新型的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型。因此，無論從哪一點(diǎn)來看，均應(yīng)將實(shí)施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本實(shí)用新型的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本實(shí)用新型內(nèi)。不應(yīng)將權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記視為限制所涉及的權(quán)利要求。

此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說明書按照實(shí)施方式加以描述，但并非每個(gè)實(shí)施方式僅包含一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說明書作為一個(gè)整體，各實(shí)施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實(shí)施方式。