片。
[0018]核心MCU为飞思卡尔MC9S12XS128单片机。使用现成购置的核心板，配备十六路硬件AD转换，12位AD转换时间3us，另外还有8路八位硬件PWM，减少占用MCU资源。
[0019]如图1，所述可控三指机械手，底座18为四个U形板件叠加组成，内填充具有一定质量的重物铁块，所述可控三指机械手的其余部分重量相对于底座18的重量基本可以忽略，使得底座18能够平稳的支撑整个机械手臂，能够保证机械手臂在一定小范围内的空间波动不会造成整个机械手系统的翻倾，同时也可以均衡机械手在抓取物件时机械手部分的重量增加，以保证整个系统的稳定均衡性。底座18通过第一舵机架12连接第一舵机6，第一舵机6又与第一 U形连接架11相连，通过第一舵机6的转动可以保证机械手臂上部在XY空间内的转动。同理，第一 U形连接架11另一端与第二舵机架10相连，进而连接第二 U形连接架9，通过第一舵机6的转动可以实现上部机械部分在XZ空间内的转动。第二 U形连接架9通过第二舵机16与机械手相连，即可看做是机械手的手腕部分。通过其上部的第二舵机16的转动可以实现机械手在XZ平面内的转动。所述第一 U形连接架11和第一 U形连接架9上端打有加强杆孔，安装加强杆以保证强度。
[0020]机械手通过第二舵机16与机械臂相连。该机械手是三指的，每个手指2又由两片机械手指组成，采用两片机械手指的目的是希望能够在手指2的两侧分别进行定位，保证手指2运动过程中的平稳性。两个手指2的定位孔内均安装有轴承4，轴承4能减轻运动过程中的摩擦阻力。机械手指是通过六个支杆I (每片机械手指各一个)和齿轮件5固定的，支杆1、齿轮件5、手指2构成平行四边形结构保证手指2的平面运动。支杆I下部通过轴承4与手支架相连，三个手支架相互贴合构成空间120度的三个夹角，配合120度锥齿轮14实现三手之后的同步控制和运动。锥齿轮14是与齿轮件5固定在一起，能随着齿轮件5的转动而转动。在两锥齿轮14的齿轮件5之间放置垫圈3，便于调节锥齿轮14的中心间距。使用锥齿轮14的目的是实现三手指的同步运动，三手指的动力源是第二舵机16，第三舵机15带动与其固连的齿轮件5和锥齿轮14转动，四个锥齿轮14相互啮合。将手指2与物体的接触面设计为牙齿形增加手指2与抓持物体的摩擦力，实现更好的工作效果。
[0021]如图2，控制架是安装于真人手臂上，用于控制机械手运动的协助装置。控制架主要由钣金件组装而成，肩杆34捆绑在人手臂腋部；第一大臂杆组件30和第二大臂杆组件32共同组成可以调节长度的大臂杆，顾名思义，它是捆绑在操作者大臂上的控制支架部分；第一小臂杆组件24和第二小臂杆26共同组成可以调节长度的小臂杆，是捆绑于小臂上的控制支架部分；手掌杆27是放于与操作者手掌内的控制支架；手指控制握把21用于获取人手指的动作，以便根据操作者动作使机械手作出相应反应；三个电位器29，当手臂转动时电位器29获取手臂运动的角度，并将获取信号传输和处理，用于控制机械手的相对应运动；第一滑动变阻器23和第二滑动变阻器28主要目是获取人手指动作以控制完成机械手的抓合动作；在肩杆34和大臂杆之间、大臂杆和小臂杆之间、手掌杆27和手指控制握把21之间均装有弹簧33，便于操作者控制。机械臂控制架整体捆缚在操作者手臂上，通过获取人手臂动作实时控制机械手臂的对应运动。
【主权项】
1.一种可控三指机械手，包括机械部分和控制架，机械部分包括手部、手腕和手臂，其特征在于:所述手部由手指和传力机构构成，所述手指由两片机械手指组成，所述传力机构由六个支杆、六个齿轮件和四个锥齿轮组成，所述手臂包括小臂连接架和大臂连接架，所述手部与小臂连接架连接处、小臂连接架与大臂连接架连接处、大臂连接架与底座连接处的摆动副各装有舵机；所述控制架装于操作者的手臂上，包括有电位器，所述电位器能获取人手臂和人手指的转动角度。2.根据权利要求1所述的可控三指机械手，其特征在于:所述手指的抓取面为锯齿状，传力机构由六个支杆、六个齿轮件和锥齿轮构成一内角120度的平行四边形；所述齿轮件用于固定锥齿轮，由其中一个锥齿轮驱动其他三个锥齿轮来驱动手指开合。3.根据权利要求1所述的可控三指机械手，其特征在于:所述小臂连接架和大臂连接架为直角U形件，所述小臂连接架和大臂连接架的上部分装有双头螺柱。4.根据权利要求1所述的可控三指机械手，其特征在于:所述控制架包括肩杆、大臂杆、小臂杆、手掌杆和手指控制杆，所述大臂杆、小臂杆上各设有一排用于根据操作者的手臂的长度调节臂杆控制架长度的定位孔，所述手掌杆内置滑动变阻器，所述肩杆和大臂杆之间、大臂杆和小臂杆之间、手掌杆和手指控制杆之间均装有弹簧和电位器。5.根据权利要求1所述的可控三指机械手，其特征在于:所述手腕由连接支架和舵机构成，所述连接支架成120度装配，所述舵机根据控制架的传输信号调节转动角度。6.一种可控三指机械手控制方法，包括上述可控三指机械手、A/D转换器和核心MCU，其特征在于:所述电位器获取的转动角度经过A/D器转换获得数字量，然后经核心MCU分析处理，转为控制可控三指机械手中各舵机实现同步运动的信号。
【专利摘要】本发明涉及一种可控三指机械手，包括机械部分和控制架，机械部分包括手部、手腕和手臂，所述手部由手指和传力机构构成，所述手指由两片机械手指组成，所述传力机构由六个支杆、六个齿轮件和四个锥齿轮组成，所述手臂包括小臂连接架和大臂连接架，所述手部与小臂连接架连接处、小臂连接架与大臂连接架连接处、大臂连接架与底座连接处的摆动副各装有舵机；所述控制架装于操作者的手臂上，包括有电位器，所述电位器能获取人手臂和人手指的转动角度。本发明还涉及一种可控三指机械手控制方法。本发明有益效果是提高了手指灵敏度与抓放速度，实现人机同步运动，更加人性化。
【IPC分类】B25J9/18, B25J15/10, B25J9/10
【公开号】CN104972478
【申请号】CN201410133708
【发明人】王超, 刘桐辛, 吴景, 方良骥
【申请人】东南大学
【公开日】2015年10月14日
【申请日】2014年4月4日