专利名称：便携式机械手的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于替代人手工作的便携式的机械手。
背景技术：
随着科技的迅猛发展，在很多特殊的环境和场合下，都能够利用机械手来 代替人手完成某些困难或危险的工作。目前的机械手一般可分为两大类 一类 是固定式，即机械手固定不动，只能在固定地点的周围作业，不能自由移动； 另一类是移动式，即将机械手安装在可以移动的平台上，通过平台的移动来扩 大机械手的工作空间。移动式机械手非常适合代替人工作在各种危险场合，如 排除炸药、处理放射性物质、太空作业等，它能处理各种复杂的工业问题。但 移动式机械手的适应性仍然较差，用于装在该机械手的平台一般只能在较平坦 的表面上移动， 一旦遇到凹凸不平路面或者是障碍物时就很难通过。因此，在 进行野外探险、搜救任务时往往难以使用机械手。
便携式机械手的出现解决了上述问题。专利CN200420037222. 2就公开了一 种穿戴式外骨骼机械手，它采用仿生结构，能够套在人体的手臂上，作为手臂 的外延使用。但该机械手还仅仅停留在科研用具的层面上，不能用于执行实际 的工业任务。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种能够进行工业化应用、适用范围广的便携 式机械手。
本实用新型所采取的技术方案是
一种便携式机械手，包含能固定在人体的前臂上的前臂组件、设置在该 前臂组件前端部的延伸臂组件、设置在所述延伸臂组件前端部的工作组件、控 制系统、动力系统。所述的前臂组件由相互间能沿该前臂组件的延伸方向滑动 地连接的至少2根节臂组成。
所述的前臂组件包含第一节臂、第二节臂、第一液压油缸，所述第一液压 油缸的缸体和活塞分别与所述第一节臂和第二节臂相连接，所述的液压油缸由 所述的动力系统驱动。在所述前臂组件的前端部设置有第一转动轴承，该第一转动轴承的转动轴 心线与所述前臂组件的延伸方向平行，所述的延伸臂组件通过该转动轴承与所 述前臂组件相转动连接。在所述的延伸臂组件与所述的前臂组件之间还设置有 第一屈伸关节，所述的延伸臂组件通过该第一屈伸关节绕垂直所述前臂组件延 伸方向的轴线转动地设置在所述前臂组件的前端部上。
所述的工作组件与所述的延伸臂组件之间通过法兰相能拆卸地连接。所述 的工作组件选自手爪、液压剪、液压钳、焊枪中的任一种。
所述的便携式机械手还包含能固定在人体的上臂上的上臂组件，该上臂组 件的前端部与所述前臂组件的后端部相能绕垂直所述前臂组件延伸方向的轴线 转动地连接。
所述延长臂组件包含后端部与前臂组件相连接的本体、后端部与所述本 体的前端部相转动连接的活动件、用于将所述活动件转动连接至所述本体上的 第二屈伸关节。所述第二屈伸关节的转动轴心线与所述本体的延伸方向相垂直， 所述的工作组件与所述活动件的前端部相连接。在所述本体的前端部设置有第 二转动轴承，该第二转动轴承的转动轴心线与所述本体的延伸方向相平行；在 所述活动件的后端部设置有第三转动轴承，该第三转动轴承的转动轴心线与所 述活动件的延伸方向相平行。
所述的控制系统包含单片机、固定设置在所述前臂组件上的控制面板、 固定设置在所述延长臂组件前端部上的摄像头。 根据本实用新型实施的便携机械手具有如下优点
1、 结构简单，通过多个关节之间的转动、杆件的伸縮，实现在广大的范围 内的操作，比如能在狭小曲折的空间内完成切割、焊接等任务。
2、 安装在人的手臂上，令使用者的携带和操作更方便，单手就能操作。
3、 通过机械与人的结合，扩大了其使用范围，能在更复杂的环境中使用， 动作更为灵巧。比如能够在地震的废墟中搜救伤员，为遇险者递送药、水，排 除偏僻处的爆炸物等。
附图1为本实用新型的结构示意附图2为前臂组件与第一屈伸关节的结构剖视图；附图3为手爪的安装结构剖视图； 附图4为液压剪的安装结构剖视图。
其中1、手爪；2、法兰；3、摄像头；4、延伸臂组件；41、本体；42、 活动件；5、前臂组件；51、第一节臂；52、第二节臂；53、第一液压油缸；6、 上臂组件；7、扎带；8、第四屈伸关节；9、控制面板；10、第一转动轴承；11、 第一屈伸关节；12、第二转动轴承；13、第二屈伸关节；14、第三转动轴承； 15、动力系统；101、离合器；102、转子；103、定子；104、离合器；105、转 子；106、定子；21、导向滑轮；22、第二液压油缸；23、牵引绳；24、电巻筒。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式
进行说明 如附图l所示，根据本实用新型实施的便携式机械手，包括 能通过扎带7固定在人体前臂与上臂上的前臂组件5和上臂组件6; 设置在前臂组件5前端部的延伸臂组件4;
设置在延伸臂组件4前端部的工作组件，本实施例中为手爪l;
控制系统；
动力系统15。
其中，前臂组件5由第一节臂51、第二节臂52、第一液压油缸53组成， 第一液压油缸53由动力系统15驱动，其缸体和活塞分别与第一节臂51和第二 节臂52相连接，使得第一节臂51与第二节臂52能发生相对滑动。这样前臂组 件5就能实现沿轴向的伸缩动作。
如附图2所示，在前臂组件5的前端部设置有第一转动轴承10，该第一转 动轴承10由转子102、定子103构成，其转动轴心线与前臂组件5的轴心线重 合。该第一转动轴承由伺服电机驱动，并设有离合器IOI,防止在断电状态下， 转子102与定子103之间发生相对转动。
在延伸臂组件4与前臂组件5之间，还设置有第一屈伸关节11。该第一屈 伸关节11同样是一个由转子105和定子106组成的转动轴承，但其轴心线与前 臂组件5的轴心线垂直，这样就使得延伸臂组件4能相对前臂组件5发生摆动。 该第一屈伸关节11同样由伺服电机驱动，设置有离合器104。本实施例中，第一屈伸关节11朝两侧摆动的角度范围均在0 150度之间，第一转动轴承10的 转动范围为360度无限制，此范围能够满足绝大部分作业的需要。
如附图1所示，延伸臂组件4由本体41、活动件42、第二屈伸关节13、第 二转动轴承12、第三转动轴承14构成。其中，位于本体41前端部的第二转动 轴承12和位于活动件42后端部的第三转动轴承14,其结构均与第一转动轴承 IO相同，均分别能绕轴心线实现360度的转动。其中，第二转动轴承12的转动 轴心线与本体41的轴心线重合，第三转动轴承14的转动轴心线与活动件42的 轴心线重合。
而位于第二转动轴承12和第三转动轴承14之间的第二屈伸关节13的结构 与第一屈伸关节11的结构相同，能绕垂直延长臂组件4的轴心线的轴线发生摆 动。
第二屈伸关节13、第二转动轴承12、第三转动轴承14的存在，使得活动 件42能相对本体41全方位的运动。
工作组件通过法兰2能拆卸地设置在活动件42上，故也能相对延伸臂组件 4的本体41全方位运动。因此，在不同的作业要求下，可以将工作组件从手爪 l替换成各种其他的工件。如液压剪、液压钳、焊枪等，以满足不同需要。
如附图3和附图4所示，为了方便工作组件的替换，在活动件42内设置有 导向滑轮21、第二液压油缸22、牵引绳23、电巻筒24。当需夹持易碎物品时， 选择手爪1作为工作组件时，通过牵引绳23和电巻筒24带动手爪1的动作， 手爪l的夹持力不大，不会弄碎物品。当选择液压剪或液压钳作为工作组件时， 通过第二液压油缸22的伸縮来实现剪部或钳部的开闭。
在活动件42上还设置有摄像头3,该摄像头3与控制系统相连，能供使用 者随时监视工作组件的位置和工作状况。
本实施例中的动力系统15包含蓄电池和液压油泵，通过电路和油路分别给 各个关节部位输送动力。将该动力系统制作成手提箱式或背包式，能方便使用 者随身携带。
控制系统包括一个控制面板9，本实施例中，将控制面板9固定设置在前臂 组件5上，使用者的手能随时通过该控制面9控制各关节部位的运动。如上所述，我们完全按照本实用新型的宗旨进行了说明，但本实用新型并 非局限于上述实施例和实施方法。相关技术领域的从业者可在本实用新型的技 术思想许可的范围内进行不同的变化及实施。
权利要求1、一种便携式机械手，其特征在于包含能固定在人体的前臂上的前臂组件(5)、转动设置在该前臂组件(5)前端部的延伸臂组件(4)、转动设置在所述延伸臂组件(4)前端部的工作组件、控制系统、动力系统(15)，所述的前臂组件(5)由相互间能沿该前臂组件(5)的延伸方向滑动地连接的至少2根节臂组成。
2、 根据权利要求l所述的便携式机械手，其特征在于所述的前臂组件(5) 包含第一节臂(51)、第二节臂(52)、第一液压油缸(53)，所述第一液压油缸(53)的缸体和活塞分别与所述第一节臂(51)和第二节臂(52)相连接，所 述的液压油缸(53)由所述的动力系统(15)驱动。
3、 根据权利要求1所述的便携式机械手，其特征在于在所述前臂组件(5) 的前端部设置有第一转动轴承(10)，该第一转动轴承(10)的转动轴心线与所 述前臂组件(5)的延伸方向平行，所述的延伸臂组件(4)通过该转动轴承与 所述前臂组件(5)相转动连接。
4、 根据权利要求3所述的便携式机械手，其特征在于在所述的延伸臂组 件(4)与所述的前臂组件(5)之间还设置有第一屈伸关节(11)，所述的延伸 臂组件(4)通过该第一屈伸关节(11)绕垂直所述前臂组件(5)延伸方向的 轴线转动地设置在所述前臂组件(5)的前端部上。
5、 根据权利要求1所述的便携式机械手，其特征在于所述的工作组件与 所述的延伸臂组件(4)之间通过法兰(2)相能拆卸地连接。
6、 根据权利要求5所述的便携式机械手，其特征在于所述的工作组件选 自手爪(1)、液压剪、液压钳、焊枪中的任一种。
7、 根据权利要求1所述的便携式机械手，其特征在于所述的便携式机械 手还包含能固定在人体的上臂上的上臂组件(6),该上臂组件(6)的前端部与 所述前臂组件(5)的后端部相能绕垂直所述前臂组件(5)延伸方向的轴线转 动地连接。
8、 根据上述任一权利要求所述的便携式机械手，其特征在于所述延长臂 组件包含后端部与前臂组件(5)相连接的本体(41)、 后端部与所述本体(41)的前端部相转动连接的活动件(42)、 用于将所述活动件(42)转动连接至所述本体(41)上的第二屈伸关节(13)， 所述第二屈伸关节(13)的转动轴心线与所述本体(41)的延伸方向相垂直，所述的工作组件与所述活动件(42)的前端部相连接。
9、 根据权利要求8所述的便携式机械手，其特征在于 在所述本体(41)的前端部设置有第二转动轴承(12)，该第二转动轴承(12)的转动轴心线与所述本体(41)的延伸方向相平行；在所述活动件(42)的后端部设置有第三转动轴承(14),该第三转动轴承 (14)的转动轴心线与所述活动件(42)的延伸方向相平行。
10、 根据权利要求1所述的便携式机械手，其特征在于所述的控制系统 包含单片机、固定设置在所述前臂组件(5)上的控制面板(9)、固定设置在 所述延长臂组件前端部上的摄像头(3)。
专利摘要本实用新型公开了一种便携式机械手，包含能固定在人体的前臂上的前臂组件、设置在该前臂组件前端部的延伸臂组件、设置在所述延伸臂组件前端部的工作组件、控制系统、动力系统。所述的前臂组件由相互间能沿该前臂组件的延伸方向滑动地连接的至少2根节臂组成。该机械手结构简单，通过多个关节之间的转动以及杆件的伸缩，能实现在广大的范围内的操作。通过安装在人的手臂上，能令使用者的携带和操作更方便，单手就能操作。
文档编号B25J9/06GK201253851SQ20082003942
公开日2009年6月10日 申请日期2008年8月21日 优先权日2008年8月21日
发明者李荣生 申请人:苏州大方特种车辆有限公司