专利名称：形状自适应小型二指机械手的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种机器人装置，具体涉及一种可通过机械手实现对物体形状自适应夹持的机电装置。
背景技术：
随着自动化、机电控制等科技的发展，机器人在工业、科研等部门得到了广泛的应用，例如自动装配、自动焊接、安装机械零件等。在这些应用中，机器人需要通过机械手实现对物体的拾取、夹持、搬运、放置等操作。现有的机械手一般是根据夹持特定物体、完成特定操作设计的，如果改变物体的形状或改变操作，机械手一般就需要更换。机械手一般根据任务设定了运动，无法根据情况实时调整。
实用新型内容为了克服现有的机械手只能根据特定的设计来完成操作，而无法适应不同物体形状和各种操作任务的不足，本实用新型的目的在于提供一种形状自适应小型二指机械手，该机械手可以适应不同物体的形状，对运动实时控制，从而可实现对不同形状的物体进行拾取、夹持、搬运、放置等操作。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案如下一种形状自适应小型二指机械手，它包括计算机、串行通讯、控制电路、电机、减速器、机械手、编码器、力传感器以及连接电路，所述的力传感器集成在机械手上，该机械手设有两个机械手指；所述的计算机通过串行通讯接口与控制电路通讯，控制电路通过连接电路和电机相连，由电机通过减速器驱动机械手运动；与电机相连的编码器的信号通过连接电路反馈到控制电路，机械手上的力传感器将力信号通过连接电路反馈到控制电路。
所述的机械手指为两个独立运动、相互之间没有运动耦合的机械手指，分别由各自的轴连接在底座上，可以分别绕各自的轴转动，并由控制电路控制两个机械手指运动。
在两个机械手指末端可各装一可更换的接触块，接触块的夹持面可设计为不同的几何形状。在夹持物体时，机械手指末端的接触块可根据物体形状通过绕饺链旋转进行位置的自适应调整。
在本实用新型的设计中，力传感器可以检测到机械手的受力情况，编码器可以检测到机械手的位置信号。当机械手运动到指定位置或接触到被夹持物体时，控制电路和计算机上的软件将根据机械手的受力情况和位置信号做出相应的反应。由于两个机械手指独立运动，即使物体不处于机械手的中心、物体形状不规则，机械手指也能适应物体的形状夹持物体。机械手指末端的接触块可以依照被夹持物体的形状，被动进行自适应调整。根据物体形状的不同，操作任务的不同，接触块可以更换。通过力传感器检测力信号，通过编码器检测位置信号，可以对机械手的运动和受力情况进行实时检测。计算机软件、串行通讯、控制电路、力信号和位置信号的实时检测，确保了对形状自适应小型二指机械手的运动实时控制，可以根据情况控制机械手的运动，实现了对物体的形状自适应拾取、夹持、搬运、放置等操作。
本实用新型的有益效果是1、两个机械手指分别控制，各自可以实现独立运动，在夹持物体时适应物体的形状。
2、可根据不同的被夹持物体的形状，将机械手指末端的接触块作相应的更换，接触块在夹持物体时可进行位置的自适应调整。与现有技术中需更换机械手相比，本实用新型可自适应地抓持不同形状的物体，完成所需操作，且结构简单。
3、力传感器和编码器、串行通讯、控制电路、计算机的运用，实现了对形状自适应小型二指机械手受力情况和运动情况的实时检测，并实时控制其运动。
图1是本实用新型形状自适应小型二指机械手的结构简图图2是图1中的机械手指的结构示意图图3是本实用新型形状自适应小型二指机械手的操作流程框图图中，1.计算机 2.串行通讯 3.控制电路 4.电机 5.减速器 6.机械手指 7.接触块 8.编码器 9.力传感器10.连接电路 11.底座具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1 所示为本实用新型形状自适应小型二指机械手的一个实施例，该形状自适应小型二指机械手包括计算机1、串行通讯2、控制电路3、电机4、减速器5、机械手、编码器8、力传感器9以及相应的连接电路10，该机械手可以安装在机器人臂的末端。如图2所示，本实用新型设有两个机械手指6，该两个机械手指6通过各自的轴分别连接在底座11上，可分别绕各自的轴转动。两个机械手指6各自独立运动，相互间没有运动耦合。在每个机械手指6末端通过铰链各安装一接触块7。在夹持物体时，接触块7和物体接触，接触块7可以根据物体接触面的形状，在一定的角度内绕铰链旋转，进行自适应调整。根据不同的被夹持物、不同的操作任务，接触块7可以进行更换。接触块7可以设计成V形、平面或其它几何形状。
如图1所示，本实用新型中的控制电路3通过连接电路10分别和两台电机4相连，两台电机4分别与两个减速器5相连，两个减速器5分别与两个机械手指6相连。
本实用新型中的两个机械手指6的运动由电机4通过各自的减速器5分别驱动，两台电机4均由控制电路3控制。计算机1通过串行通讯2接口与控制电路3通讯。控制电路3通过连接电路10与电机4相连。在两台电机4后端各安装一编码器8，编码器8的信号通过连接电路10反馈到控制电路3。在机械手指6接触到物体时，其接触面和手指上会产生力，机械手上的力传感器9可以检测力的大小，并通过连接电路10将力信号反馈到控制电路3。控制电路3通过串行通讯2将力信号和位置信号返回到计算机1，使操作者可以实时监控机械手的受力情况和运动情况。
本实用新型的操作流程如图3所示。先在计算机1上运行运动控制软件，操作者可以通过软件设定机械手的运动，通过软件显示的信息了解机械手的运动位置、速度、受力情况等，实时监视、控制机械手的运动。不同的计算机1可能有不同的串行通讯接口，控制电路3可以设计一种串行通讯接口和多种串行通讯接口。计算机1使用IEEE1394标准、USB标准、RS232标准、RS485标准或其它串行通讯标准中的一种，或者同时使用两种或两种以上的串行通讯标准，和控制电路3进行通讯。通过串行通讯2，计算机1向控制电路3发送控制信号，控制电路3向计算机1发送受力情况和运动情况的信息。控制电路3使用了数字信号处理器(DSP)、单片机、CPU或者其他处理器中的一种，或者同时使用两种或两种以上的处理器，以及相关的电子元器件构成控制电路，控制电机4的运动。减速器5的输出轴和机械手指6的轴相连，减速器5的输出轴带动机械手指6运动。力传感器9检测到机械手的受力情况，通过连接电路10将力信号发送到控制电路3。两个电机4上的编码器8可以检测各自电机4轴的转动位置，通过连接电路10将位置信号发送到控制电路3。控制电路3根据编码器8的信号确定两个电机4的运行情况，根据力传感器9的信号确定机械手指6的受力情况，并通过串行通讯2向计算机1发送运动情况和受力情况的信息。
权利要求1.一种形状自适应小型二指机械手，其特征在于它包括计算机、串行通讯、控制电路、电机、减速器、机械手、编码器、力传感器以及连接电路，所述的力传感器集成在机械手上，该机械手设有两个机械手指；所述的计算机通过串行通讯接口与控制电路通讯，控制电路通过连接电路和电机相连，由电机通过减速器驱动机械手运动；与电机相连的编码器的信号通过连接电路反馈到控制电路，机械手上的力传感器将力信号通过连接电路反馈到控制电路。
2.根据权利要求1所述的形状自适应小型二指机械手，其特征在于所述的机械手指为两个独立运动、相互之间没有运动耦合的机械手指，分别由各自的轴连接在底座上，可以分别绕各自的轴转动。
3.根据权利要求2所述的形状自适应小型二指机械手，其特征在于通过铰链安装于两个机械手指末端的接触块是可更换的。
4.根据权利要求3所述的形状自适应小型二指机械手，其特征在于所述的接触块的夹持面可为V形、平面。
5.根据权利要求1所述的形状自适应小型二指机械手，其特征在于控制电路通过连接电路分别和两台电机相连，两台电机分别与两个减速器相连，两个减速器分别与两个机械手指相连。
6.根据权利要求1所述的形状自适应小型二指机械手，其特征在于控制电路可以是基于数字信号处理器、单片机、CPU及其他处理器中的一种，或者同时使用两种或两种以上处理器。
专利摘要一种形状自适应小型二指机械手，它包括计算机、串行通讯、控制电路、电机、减速器、机械手、编码器、力传感器以及连接电路。计算机通过串行通讯和控制电路交换信息。控制电路运用了处理器，控制电机的运动。电机通过减速器带动机械手指运动。机械手指上的力传感器将力信号反馈到控制电路，电机上的编码器将位置信号反馈到控制电路。控制电路分别控制两个机械手指独立运动。本实用新型可以对机械手的运动实时检测和实时控制，两个机械手指运动的独立性、机械手指末端的接触块设计，使机械手指可以依照被夹持物体的形状进行自适应调整，夹持各种形状的物体，完成所需操作。
文档编号B25J9/18GK2726837SQ20032013152
公开日2005年9月21日 申请日期2003年12月29日 优先权日2003年12月29日
发明者丁希仑, 张俊强 申请人:北京航空航天大学