機(jī)械手及機(jī)械手臂及機(jī)器人的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及機(jī)器人領(lǐng)域，具體涉及一種機(jī)械手及機(jī)械手臂及機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的機(jī)械手剛性傳動(dòng)，相比肌腱控制手指屈伸，缺少柔性和緩沖，因此，機(jī)械手快速抓取容易對(duì)被抓物體產(chǎn)生沖擊，造成損傷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明提出一種機(jī)械手及機(jī)械手臂及機(jī)器人。
[0004]本發(fā)明實(shí)施方式的機(jī)械手包括:
[0005]手指基座；及
[0006]機(jī)械手指，所述機(jī)械手指包括轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置于所述手指基座的基指段；及
[0007]驅(qū)動(dòng)裝置，所述驅(qū)動(dòng)裝置包括第一致動(dòng)器及連接所述基指段及所述第一致動(dòng)器的變剛度拉伸連桿，所述第一致動(dòng)器用于通過所述變剛度拉伸連桿驅(qū)動(dòng)所述基指段相對(duì)于所述手指基座轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0008]本發(fā)明實(shí)施方式的機(jī)械手的機(jī)械手指的基指段通過變剛度拉伸連桿與驅(qū)動(dòng)裝置連接，由于變剛度拉伸連桿具有緩沖受力的作用，因此可以緩沖所述驅(qū)動(dòng)裝置施加在所述基指段的拉力，使得所述機(jī)械手指轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)具有受力回轉(zhuǎn)的空間，從而具有類似人手指肌腱的作用，從而使得機(jī)械手具有柔性自適應(yīng)特征。
[0009]在某些實(shí)施方式中，所述基指段底端外側(cè)與所述手指基座轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述變剛度拉伸連桿與所述基指段底端內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)連接。
[0010]在某些實(shí)施方式中，所述驅(qū)動(dòng)裝置包括設(shè)置在所述手指基座內(nèi)側(cè)且相對(duì)于所述手指基座上下滑動(dòng)設(shè)置的傳動(dòng)滑塊；所述變剛度拉伸連桿與所述傳動(dòng)滑塊轉(zhuǎn)動(dòng)連接。
[0011]在某些實(shí)施方式中，所述變剛度拉伸連桿包括與所述基指段轉(zhuǎn)動(dòng)連接的第一連桿件及與所述傳動(dòng)滑塊轉(zhuǎn)動(dòng)連接的第二連桿件及連接所述第一連桿件及所述第二連桿件的第一彈性元件，所述第二連桿件與所述第一連桿件相對(duì)滑動(dòng)設(shè)置。
[0012]在某些實(shí)施方式中，所述驅(qū)動(dòng)裝置包括第一拉絲及滑輪，所述第一拉絲通過所述滑輪與所述傳動(dòng)滑塊連接，用于拉動(dòng)所述傳動(dòng)滑塊向上或向下滑動(dòng)。
[0013]在某些實(shí)施方式中，所述機(jī)械手指包括多個(gè)，所述多個(gè)機(jī)械手指的內(nèi)側(cè)相對(duì)設(shè)置，所述傳動(dòng)滑塊設(shè)置在所述多個(gè)機(jī)械手指之間并與所述多個(gè)機(jī)械手指底端內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)連接。
[0014]在某些實(shí)施方式中，所述機(jī)械手指包括中指段及端指段，所述中指段的兩端分別與所述基指段及所述端指段連接，所述機(jī)械手指還包括變剛度壓縮連桿，所述變剛度壓縮連桿兩端分別與所述基指段及所述端指段轉(zhuǎn)動(dòng)連接以與所述中指段、所述基指段、所述端指段構(gòu)成四連桿驅(qū)動(dòng)裝置。
[0015]在某些實(shí)施方式中，所述變剛度壓縮連桿包括與所述端指段轉(zhuǎn)動(dòng)連接的第三連桿件及與所述基指段轉(zhuǎn)動(dòng)連接的第四連桿件及連接所述第三連桿件及所述第四連桿件的第二彈性元件，所述第四連桿件與所述第三連桿件相對(duì)滑動(dòng)設(shè)置。
[0016]在某些實(shí)施方式中，所述驅(qū)動(dòng)裝置包括第二致動(dòng)器及連接所述第二致動(dòng)器及所述中指段的第二拉絲，所述第二致動(dòng)器用于通過所述第二拉絲拉動(dòng)所述中指段相對(duì)于所述基指段轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0017]在某些實(shí)施方式中，所述機(jī)械手指包括連接所述基指段及所述中指段的回位彈簧，所述回位彈簧用于在所述第二致動(dòng)器未拉動(dòng)所述中指段時(shí)驅(qū)動(dòng)所述中指段復(fù)位。
[0018]本發(fā)明實(shí)施方式的機(jī)器手臂包括上述所述的機(jī)械手。
[0019]本發(fā)明實(shí)施方式的機(jī)器手臂的機(jī)械手具有柔性自適應(yīng)特征，從而提高了機(jī)器手臂的自適應(yīng)性。
[0020]本發(fā)明實(shí)施方式的機(jī)器人包括上述所述的機(jī)械手。
[0021]本發(fā)明實(shí)施方式的機(jī)器人的機(jī)械手具有柔性自適應(yīng)特征，從而提高了機(jī)器人的自適應(yīng)性。
[0022]本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到。
【附圖說明】
[0023]本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對(duì)實(shí)施方式的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
[0024]圖1是本發(fā)明實(shí)施方式的機(jī)械手的立體示意圖。
[0025]圖2是圖1的機(jī)械手的機(jī)械手指與驅(qū)動(dòng)裝置連接的立體示意圖。
[0026]圖3是本發(fā)明實(shí)施方式的變剛度連桿受力分析示意圖。
[0027]圖4是本發(fā)明實(shí)施方式的變剛度拉伸連桿受力分析示意圖。
[0028]圖5是本發(fā)明實(shí)施方式的變剛度拉伸連桿不受力或受壓力時(shí)立體示意圖。
[0029]圖6是圖5的本發(fā)明實(shí)施方式的變剛度拉伸連桿受拉力時(shí)立體示意圖。
[0030]圖7是圖1的機(jī)械手的機(jī)械手指立體示意圖。
[0031]圖8是本發(fā)明實(shí)施方式的變剛度壓縮連桿受力分析示意圖。
[0032]圖9是圖7的機(jī)械手指的剖面示意圖。
[0033]圖10是本發(fā)明實(shí)施方式的變剛度壓縮連桿受力立體示意圖。
[0034]圖11是四連桿機(jī)構(gòu)的示意圖。
[0035]圖12是四連桿機(jī)構(gòu)的工作原理示意圖。
[0036]圖13是本發(fā)明實(shí)施方式的機(jī)械手指的拉絲連接示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0037]以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式作進(jìn)一步說明。附圖中相同或類似的標(biāo)號(hào)自始至終表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。
[0038]另外，下面結(jié)合附圖描述的本發(fā)明的實(shí)施方式是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明的實(shí)施方式，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0039]請(qǐng)參閱圖1及圖2，本發(fā)明實(shí)施方式的機(jī)械手1000包括手指基座200及機(jī)械手指100。機(jī)械手指100包括轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置于手指基座100的基指段10及驅(qū)動(dòng)裝置40。驅(qū)動(dòng)裝置40包括第一致動(dòng)器41及連接基指段10及第一致動(dòng)器41的變剛度拉伸連桿42。第一致動(dòng)器41用于通過變剛度拉伸連桿42驅(qū)動(dòng)基指段10相對(duì)于手指基座200轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0040]本實(shí)施方式中，第一致動(dòng)器41為用于驅(qū)動(dòng)機(jī)械手指100的基指段10相對(duì)于手指基座200轉(zhuǎn)動(dòng)的馬達(dá)及氣缸等動(dòng)力源。
[0041]本實(shí)施方式中的變剛度拉伸連桿42屬于變剛度連桿中的一種。變剛度連桿具有以下性能。
[0042]請(qǐng)參閱圖3，曲線L1表示變剛度連桿的X(受力)與Y(變形量)之間的關(guān)系，直線L2表示剛性連桿的X(受力)與Y(變形量)之間的關(guān)系。
[0043]如曲線L1所示，當(dāng)Χ(受力)為0時(shí)，變剛度連桿的Υ(變形量)為0，即保持原長(zhǎng)；當(dāng)x(受力)大于0時(shí)，即Χ(受力)為拉力時(shí)，變剛度連桿的Υ(變形量)隨著χ(受力)的增大呈曲線上升，而當(dāng)χ(受力)增大到一定值時(shí)，變剛度連桿的Υ(變形量)不再增大，呈水平直線；當(dāng)χ(受力)小于0時(shí)，即Χ(受力)為壓力時(shí)，變剛度連桿的Υ(變形量)的值隨著χ(受力)的值的增大呈曲線增大，而當(dāng)x(受力)的值增大到一定值時(shí)，變剛度連桿的Υ值(變形量)不再增大，呈水平直線。
[0044]如直線L2所示，當(dāng)X (受力)變化時(shí)，剛性連桿的Υ (變形量)保持不變。
[0045]如此，變剛度連桿具有受力伸縮的性能。
[0046]請(qǐng)參閱圖4，曲線L3表示變剛度拉伸連桿42的Χ(受力)與Υ(變形量)之間的關(guān)系。如曲線L3所示，當(dāng)Χ(受力)小于等于0時(shí)，變剛度拉伸連桿42的Υ(變形量)為0，即保持原長(zhǎng)，不隨Χ(受力)的變化而變化，即變剛度拉伸連桿42不受壓力的影響；當(dāng)乂(受力)大于0時(shí)，即Χ(受力)為拉力時(shí)，變剛度拉伸連桿42的Υ(變形量)隨著Χ(受力)的增大呈曲線上升，而當(dāng)Χ(受力)增大到一定值時(shí)，變剛度拉伸連桿42的Υ(變形量)不再增大，呈水平直線。
[0047]如此，變剛度拉伸連桿42可用于替換只承受拉力的剛性連桿，并具有緩沖受力的作用。同時(shí)，變剛度拉伸連桿42的變剛度方向穩(wěn)定，不會(huì)左右偏移，在拉伸緩沖受力的同時(shí)，穩(wěn)固方向。
[0048]本發(fā)明實(shí)施方式的機(jī)械手1000的機(jī)械手指100的基指段10通過變剛度拉伸連桿42與驅(qū)動(dòng)裝置40連接，由于變剛度拉伸連桿42具有緩沖受力的作用，因此可以緩沖驅(qū)動(dòng)裝置40施加在基指段10的拉力，使得機(jī)械手指100轉(zhuǎn)動(dòng)