機(jī)械手的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及機(jī)械手，特別是涉及一種具有機(jī)械手指的機(jī)械手。
【背景技術(shù)】
[0002]具有機(jī)械手指的機(jī)械手，在工業(yè)和生活等領(lǐng)域已經(jīng)有非常重要的應(yīng)用。
[0003]現(xiàn)有機(jī)械手的機(jī)械手指有兩種示教再現(xiàn)方式:
1、示教者通過(guò)控制端控制機(jī)械手指的運(yùn)動(dòng)，對(duì)機(jī)械手進(jìn)行示教，再現(xiàn)時(shí)機(jī)械手指根據(jù)控制端記錄的數(shù)據(jù)再現(xiàn)。這種方式，示教麻煩，但再現(xiàn)和示教都是機(jī)械手指執(zhí)行動(dòng)作，示教準(zhǔn)確。
[0004]2、人手戴上用來(lái)采集人手指運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)的示教手套執(zhí)行動(dòng)作，控制模塊記憶下來(lái)相關(guān)的數(shù)據(jù)并控制機(jī)械手指運(yùn)動(dòng)，機(jī)械手指根據(jù)示教手套采集的數(shù)據(jù)模仿人手指運(yùn)動(dòng)。這種控制方式的優(yōu)點(diǎn)是:示教方便；缺點(diǎn)是:示教時(shí)，人手通過(guò)機(jī)械手套執(zhí)行動(dòng)作，而再現(xiàn)時(shí)，機(jī)械手執(zhí)行動(dòng)作，示教不準(zhǔn)確?；蛘?，示教時(shí)人手戴上示教手套運(yùn)動(dòng)，機(jī)械手執(zhí)行示教動(dòng)作，再現(xiàn)時(shí)機(jī)械手執(zhí)行再現(xiàn)動(dòng)作，這樣示教和再現(xiàn)都是機(jī)械手執(zhí)行動(dòng)作，示教準(zhǔn)確，但因?yàn)槭窘虝r(shí)人手和機(jī)械手的位置差異，示教不方便。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種能夠方便和準(zhǔn)確示教的具有機(jī)械手指的機(jī)械手，以及一種能夠?qū)哂惺种傅臋C(jī)械手方便和準(zhǔn)確示教的示教方法。
[0006]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的機(jī)械手包括:一種機(jī)械手，包括:至少一個(gè)具有至少一個(gè)機(jī)械指節(jié)的機(jī)械手指、與機(jī)械手指連接的機(jī)械手掌、用于直接或間接測(cè)量機(jī)械指節(jié)間和/或機(jī)械指節(jié)與機(jī)械手掌間相對(duì)運(yùn)動(dòng)位置的位移傳感器、用于驅(qū)動(dòng)機(jī)械指節(jié)間和/或機(jī)械指節(jié)與機(jī)械手掌間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力模塊、用于控制動(dòng)力模塊運(yùn)動(dòng)的控制模塊；位移傳感器將檢測(cè)的位置信號(hào)傳遞給控制模塊；還包括:設(shè)置在機(jī)械指節(jié)上用于將示教指節(jié)和機(jī)械指節(jié)連接的指連接結(jié)構(gòu)。這樣示教時(shí)，示教指節(jié)通過(guò)指連接結(jié)構(gòu)帶動(dòng)機(jī)械指節(jié)運(yùn)動(dòng)，使具有機(jī)械手指的機(jī)械手的示教方便準(zhǔn)確；同時(shí)示教指節(jié)可以通過(guò)指連接結(jié)構(gòu)感受到指連接結(jié)構(gòu)或機(jī)械指節(jié)所受外力，形成負(fù)反饋，使示教更方便準(zhǔn)確。
[0007]進(jìn)一步的，指連接結(jié)構(gòu)為用于套接示教指節(jié)的指套；指套為套裝結(jié)構(gòu)；指套固定在第一機(jī)械指節(jié)上，或指套固定在其它機(jī)械指節(jié)上，或多個(gè)指套分別固定在不同的機(jī)械指節(jié)上。連接結(jié)構(gòu)為套狀結(jié)構(gòu)的指套，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。
[0008]進(jìn)一步的，指連接結(jié)構(gòu)還用于動(dòng)作執(zhí)行，其主體結(jié)構(gòu)的材料為受力不易變形的硬材料。指連接結(jié)構(gòu)連接示教手指，將其用于動(dòng)作執(zhí)行可使示教進(jìn)一步的方便準(zhǔn)確。
[0009]進(jìn)一步的，指連接結(jié)構(gòu)還包括固定在主體結(jié)構(gòu)上的用于縮緊連接示教手指的彈性結(jié)構(gòu)。彈性結(jié)構(gòu)具有彈性，可以縮緊示教指節(jié)，這樣指連接結(jié)構(gòu)不易與示教指節(jié)脫離。
[0010]進(jìn)一步的，機(jī)械手還包括包裹在指連接結(jié)構(gòu)外層的軟體結(jié)構(gòu)。這樣避免硬材料的主體結(jié)構(gòu)直接對(duì)物體施加力，使力過(guò)大或過(guò)小。
[0011]進(jìn)一步的，機(jī)械手還包括固定在第一機(jī)械指節(jié)上的執(zhí)行結(jié)構(gòu)；執(zhí)行結(jié)構(gòu)呈一定弧度或角度彎向機(jī)械掌心。這樣更利于機(jī)械手執(zhí)行摳、抓等需要多個(gè)指節(jié)向掌心彎曲的動(dòng)作，減少了機(jī)械手指節(jié)不足的缺點(diǎn)。
[0012]進(jìn)一步的，機(jī)械手還包括設(shè)置在機(jī)械手掌上用于連接示教手掌的掌連接結(jié)構(gòu)。掌連接結(jié)構(gòu)可以是示教手掌和機(jī)械手掌連接，從而將示教手整體的動(dòng)作示教給機(jī)械手。
[0013]進(jìn)一步的，掌連接結(jié)構(gòu)和指連接結(jié)構(gòu)連為一體。這樣方便示教手穿戴指連接結(jié)構(gòu)和掌連接結(jié)構(gòu)。
[0014]進(jìn)一步的，機(jī)械手還包括與機(jī)械手掌連接的機(jī)械手臂；機(jī)械手臂包括至少一個(gè)機(jī)械肢節(jié)；位移傳感器還用于直接或間接測(cè)量機(jī)械肢節(jié)間和/或機(jī)械肢節(jié)與機(jī)械手掌間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)位置；動(dòng)力模塊還用于驅(qū)動(dòng)機(jī)械肢節(jié)間和/或機(jī)械肢節(jié)與機(jī)械手掌間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。這樣不僅機(jī)械手指的運(yùn)動(dòng)可以被方便準(zhǔn)確示教，機(jī)械手掌的運(yùn)動(dòng)也可以被方便準(zhǔn)確的示教，由于機(jī)械手指連接在機(jī)械手掌上，從而機(jī)械手指的整體運(yùn)動(dòng)也可以被方便準(zhǔn)確的示教。
[0015]一種具有手指的機(jī)械手的示教再現(xiàn)方法，包括下述步驟:
示教時(shí)，將設(shè)置在機(jī)械指節(jié)上的指連接結(jié)構(gòu)和示教指節(jié)連接；示教指節(jié)通過(guò)指連接結(jié)構(gòu)帶動(dòng)機(jī)械指節(jié)運(yùn)動(dòng)；位移傳感器直接或間接測(cè)量機(jī)械指節(jié)間和/或機(jī)械指節(jié)與機(jī)械手掌間相對(duì)運(yùn)動(dòng)位置信息，并傳給控制模塊，控制模塊記錄多個(gè)時(shí)間點(diǎn)的各位置信息；再現(xiàn)時(shí)，控制模塊根據(jù)記錄的位置信息控制各機(jī)械指節(jié)運(yùn)動(dòng)。這種示教再現(xiàn)方法，示教指節(jié)通過(guò)指連接結(jié)構(gòu)帶動(dòng)機(jī)械指節(jié)運(yùn)動(dòng)，使具有機(jī)械手指的機(jī)械手的示教方便準(zhǔn)確；同時(shí)示教指節(jié)可以通過(guò)指連接結(jié)構(gòu)感受到指連接結(jié)構(gòu)或機(jī)械指節(jié)所受外力，形成負(fù)反饋，使示教更方便準(zhǔn)確。
【附圖說(shuō)明】
[0016]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0017]圖1是機(jī)械手結(jié)構(gòu)圖。
[0018]圖2是機(jī)械手和人手的配合圖。
[0019]圖3是具有手臂的機(jī)械手和人手的配合圖。
[0020]圖4是指套剖面圖。
[0021]圖5是指套和掌套連為一體的機(jī)械手結(jié)構(gòu)圖。
[0022]圖6是指套和掌套連為一體的機(jī)械手結(jié)構(gòu)圖。
[0023]圖7是第一和第二機(jī)械指節(jié)上都固定有指套的機(jī)械手簡(jiǎn)化圖。
[0024]圖8是第一、第二和第三機(jī)械指節(jié)上都固定有指套的機(jī)械手簡(jiǎn)化圖。
[0025]圖9是只有第一和第二兩個(gè)機(jī)械指節(jié)的機(jī)械手簡(jiǎn)化圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]在本發(fā)明的描述中，需要說(shuō)明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“固定”應(yīng)做廣義理解，指兩個(gè)零部件固定連接或兩個(gè)零部件一體化。
[0027]如圖1和圖2所示，人手8作為示教手，人手指801作為示教手指，人手指節(jié)801a作為示教指節(jié)，人手掌802作為示教手掌(也可以動(dòng)物手等作為示教手)。指套601作為指連接結(jié)構(gòu)，指連接結(jié)構(gòu)還可以是夾子等結(jié)構(gòu)。機(jī)械手包括101、102、103、104、105五個(gè)機(jī)械手指，五個(gè)機(jī)械手指分別裝在機(jī)械手掌2上的不同位置。五個(gè)機(jī)械手指有相似的結(jié)構(gòu)，以位于食指位置的機(jī)械手指101為例，機(jī)械手指101包括第一機(jī)械指節(jié)101a、第二機(jī)械指節(jié)101b、第三機(jī)械指節(jié)101c、第四機(jī)械指節(jié)101d，第一機(jī)械指節(jié)1la和第二機(jī)械指節(jié)101b、第二機(jī)械指節(jié)1lb和第三機(jī)械指節(jié)101c、第三機(jī)械指節(jié)1lc和第四機(jī)械指節(jié)1ld分別在關(guān)節(jié)101e、101f、101g處組成轉(zhuǎn)動(dòng)副，第四機(jī)械指節(jié)1ld與機(jī)械手掌2在關(guān)節(jié)1lh處組成轉(zhuǎn)動(dòng)畐IJ，關(guān)節(jié)101e、101f、101g處的轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線互相平行且都與關(guān)節(jié)1lh處的轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線垂直。在關(guān)節(jié)101e、1lf、1lgUOlh處分別裝有電機(jī)3 (可以使電機(jī)定子和轉(zhuǎn)子分別固定在兩個(gè)相連的零部件上)，它們分別用于驅(qū)動(dòng)第一機(jī)械指節(jié)1la與第二機(jī)械指節(jié)101b、第二機(jī)械指節(jié)1lb與第三機(jī)械指節(jié)101c、第三機(jī)械指節(jié)1lc與第四機(jī)械指節(jié)101d、第四機(jī)械指節(jié)1ld與機(jī)械手掌2相互轉(zhuǎn)動(dòng)。在電機(jī)3上裝有用于檢測(cè)電機(jī)3的轉(zhuǎn)子角度位移的編碼器4。第一機(jī)械指節(jié)1la上固定有指套601，指套601用于套接食指上的第一人手指節(jié)801a。機(jī)械手掌2上固定有掌套7，掌套7用于套接人手掌802，從而將機(jī)械手掌2與人手掌802連接(機(jī)械手掌2也可不與人手掌802連接，機(jī)械手掌2可與其它物體通過(guò)鉸鏈或固定等方式連接)。
[0028]示教時(shí)，第一人手指節(jié)801a通過(guò)指套601帶動(dòng)第一機(jī)械指節(jié)1la運(yùn)動(dòng)，機(jī)械手指101各指節(jié)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)各關(guān)節(jié)位置的電機(jī)3轉(zhuǎn)動(dòng)，各編碼器4采集各時(shí)間點(diǎn)各電機(jī)3的轉(zhuǎn)子角位移信息并傳遞給控制模塊5，控制模塊5記錄各時(shí)間點(diǎn)各電機(jī)3的轉(zhuǎn)子角位移。機(jī)械手工作時(shí)，第一人手指節(jié)801a退出指套601，控制模塊5根據(jù)記錄的各時(shí)間點(diǎn)各電機(jī)3的轉(zhuǎn)子角位移信息控制各電機(jī)3轉(zhuǎn)動(dòng)，從而再現(xiàn)示教時(shí)機(jī)械手指101的運(yùn)動(dòng)。
[0029]其它手指與機(jī)械手指101的結(jié)構(gòu)、示教及工作原理相似。機(jī)械手指105的第四機(jī)械指節(jié)105d與機(jī)械手掌2在關(guān)節(jié)105h處組成轉(zhuǎn)動(dòng)副，因?yàn)闄C(jī)械手指105位于拇指位置，所以105h處的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線與關(guān)節(jié)1lh處的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線成一角度a，這樣可以使機(jī)械手指105更好的跟隨人手拇指的動(dòng)作，優(yōu)選a值的范圍20~90度。
[0030]如圖3所示，掌套7作為掌連接結(jié)構(gòu)。機(jī)械手還包括機(jī)械手臂9，機(jī)械手掌2和機(jī)械手臂9連接關(guān)節(jié)處裝有電機(jī)3，機(jī)械手臂9各關(guān)節(jié)處也裝有電機(jī)3，機(jī)械手臂9和基座10連接，它們的連接關(guān)節(jié)處也有電機(jī)3，每個(gè)電機(jī)3上都裝有編碼器4。基座10固定在墻體、桌面或操作臺(tái)等上。示教時(shí)，人手掌802插入掌套7，第一人手指節(jié)801a插入指套601，第一人手指節(jié)801a運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)機(jī)械手指101運(yùn)動(dòng)，人手掌802運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)