一种多用型机械手的末端结构的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种多用型机械手的末端结构，该机械手末端结构除了能够完成一般夹持型机械手的抓握动作，还能够完成拾取纸张操作按键、抓取小药片等细微动作，并配合机械手的手臂完成其他的像开关门等生活操作。本实用新型手指的所有动作仅需要一个电机完成，通过这种结构减少了机械手的驱动电机个数，能有效地减轻机械手的重量，减少不必要的能源损耗，并且在保持简单结构的前提下，完成多种操作功能。
【专利说明】一种多用型机械手的末端结构
【技术领域】
[0001]本实用新型是一种多用型机械手的末端结构，应用于智能轮椅系统，涉及机器人技术，属于医疗机械应用【技术领域】。
【背景技术】
[0002]人口老龄化已成为世界范围的重大社会问题。我国目前的老龄人口已经超过总人口的10%，预计未来20年，我国老年人口规模将会翻一番。社会老龄化进程的加速，使医疗和社会保险系统面临前所未有的压力。
[0003]老龄化进程与家庭小型化、空巢化相伴随，老年人独居形式愈加普遍，“空巢老人家庭”的日常生活照料问题将尤为突出。护理人员的缺乏、养老设施的不足，使家庭养老将成为我国主要的养老形式。帮助老年人及残障人士生活上自立，是实现家庭养老的重要保证。
[0004]近年来，随着国际社会对老年和残障人的重视程度越来越高，很多国家都致力于利用先进技术提升残障人士的自理能力，这既是符合社会发展的要求，也是人类在科技领域不断前进的需要。在这种背景下，各种有助于老年人和残障人生活自理的医疗器械也在各个领域不断发展成熟，尤其是智能轮椅的问世，其中，带作业臂的智能轮椅系统由于能代替人手执行简单的日常生活操作，为残障人士的生活带来了极大的方便。目前，世界上已经有了比较成熟的轮椅机械手产品，在国外有ExactDynamics公司开发的Manus、iARM系列，布莱梅大学的FRIENDS 1、II系列，南佛罗里达大学的WMRA系列等。我国在轮椅机械手方面的研究起步较晚，但也取得了很大的成绩。上海电气集团股份有限公司的助残轮椅机械臂(专利号:ZL200720077281.6)，华南理工大学的助残/助老用绳驱动机械臂(专利号申请公布号:CN102672715A)等。但是无论是国内的还是国外的轮椅机械手产品，其研究的重点往往放在机械臂的结构改进和控制上，而其末端执行结构多为简单的夹持型机械手，虽然结构简单，控制方便，但是其功能也往往十分单调，仅能够实施简单的抓握类操作，而不能够实施更细微、多样化的生活操作，越来越难以满足使用人群的需求。
[0005]轮椅机械臂安装于智能轮椅系统上，使用者通过轮椅的面板操作完成简单的动作，帮助身体不自由的老年人和残疾人完成日常生活的一些基本操作。作为智能轮椅上保障老年、伤残人士日常生活自理需要的关键部分-机械手末端，在其结构上应能配合机械臂完成日常生活动作，例如能握起杯子、饮料瓶，能按电梯，能捡起药片、纸张等。虽然仿人型机械手目前在世界范围内已经取得了很大的进展，最前沿的仿人型手，例如Rich Walker等开发的Shadow Hand系列，Lotti等研发的UBH3系列，日本岐阜大学的Kawasaki的GifuHand系列等，都能够很灵活的模仿人类的许多动作，但是其结构和控制往往非常复杂，成本很高，还无法真正进入人们的生活中。因此，设计一款应用于智能轮椅系统的结构简单、功能丰富、控制方便的机械人灵巧手，对改进智能轮椅产品，促进其在生活中的应用推广，帮助老年人和残疾人的生活自理有着重要的意义。实用新型内容
[0006]为了克服上述现有技术的缺点和不足，本实用新型的目的在于提供一种结构简单紧凑、功能丰富、控制方便的多用型机械手，解决目前轮椅机械手结构简单、功能单调以及普及性不高的问题。本实用新型通过下述技术方案实现:
[0007]一种多用型机械手的末端结构，包括夹持型机械手基本架构、末端指节凸台、末端指节钩状末端、自适应弯曲结构、前臂、机械手腕和末端指节凹槽。所述夹持型机械手基本架构固连于机械手腕，手指由电机通过滚珠丝杠副直接控制其运动。所述末端指节凸台衍生于末端指节，相当于机械手的附加小手指。所述末端指节钩状末端衍生于末端指节，所述自适应弯曲结构内嵌于夹持型机械手基本架构的手指中，其中近端指节和远端指节通过轮齿啮合完成耦合运动，所述前臂和机械手腕通过前臂内相对放置的两个圆锥滚子轴承连接，所述末端指节凹槽包含于末端指节。
[0008]上述一种多用型机械手的末端结构的更优方案是，所述机械手末端结构的基本架构采用平行四边形连杆机构的夹持型机械手，用滚珠丝杠副将电机的旋转运动变成机械手推杆的往复运动从而控制手指的开合，结构简单，控制方便，而且抓握力增大，提高了机械手对物体抓握的可靠性。
[0009]上述一种多用型机械手的末端结构的更优方案是，所述所述末端指节凸台包括长指凸台和短指凸台，所述长指凸台衍生于第一末端指节；所述短指凸台衍生于第二末端指节。所述末端指节凸台用于实现机械手的按按钮功能和抓捏小物体功能，长指凸台保证当机械手指合拢的时候机械手最前端也能有突出的凸台，使其能够完成按按钮及其他电器操作面板的操作。两个凸台相当于机械手的两个小手指，可以用于完成细小的抓捏工作。
[0010]上述一种多用型机械手的末端结构的更优方案是，所述末端指节钩状末端组合为仿造人类指甲的形式加以改进后的形状，用于拾取纸片，包括末端指节钩状末端和末端指节曲面末端，所述末端指节钩状末端衍生于第一末端指节；所述末端指节曲面末端衍生于弟~ 末端指节；所述末端指节钩状末端和末端指节曲面末端基本可以贴合。所述长指的末端指节钩状末端用于贴着纸张的支撑面刮起纸张，其内曲面与短指的内曲面贴合后夹紧纸张完成抓取动作。
[0011]上述一种多用型机械手的末端结构的更优方案是，所述自适应弯曲结构包括第一近端活动指节、第一末端活动指节、第二近端活动指节、第二末端活动指节、第三近端活动指节、第三末端活动指节、第四近端活动指节、第四末端活动指节、第一复位弹簧、第二复位弹簧、第三复位弹簧、第四复位弹簧；所述第一近端活动指节与第二近端活动指节内嵌于第一特殊平行条，绕着螺栓旋转；所述第三近端活动指节与第三近端活动指节内嵌于第二特殊平行条，绕着螺栓旋转；所述第一末端活动指节和第二末端活动指节内嵌于第一末端指节，绕着可以绕着螺栓旋转；所述第三末端活动指节和第四末端活动指节内嵌于第二末端指节，绕着可以绕着螺栓旋转；所述第一近端活动指节与第一末端活动指节通过轮齿啮合；所述第二近端活动指节与第二末端活动指节通过轮齿啮合；所述第三近端活动指节与第三末端活动指节通过轮齿啮合；所述第四近端活动指节与第四末端活动指节通过轮齿啮合；所述第一复位弹簧、第二复位弹簧、第三复位弹簧、第四复位弹簧各位于第一近端活动指节、第二近端活动指节、第三近端活动指节、第四近端活动指节与特殊平行条嵌入空间相对的位置，用于四个近端活动指节闲时的定位和复位，四个近端活动指节用圆头沉孔螺栓限制于特殊平行条上对应的轨道内运动。上述自适应弯曲结构因为各个近端活动指节和末端活动指节之间有轮齿啮合，当近端活动指节受到压迫力的时候，指节向外侧弯曲，同时末端指节向手纸内侧弯曲，两边的活动指节均执行所述操作从而对物体形成包络，增加抓取的
可靠性。
[0012]上述一种多用型机械手的末端结构的更优方案是，所述机械手腕与夹持型机械手基本架构通过沉头螺钉固连，所述机械手腕与前臂通过一个旋转关节连接；所述机械手腕包括第一手腕外壳、第二手腕外壳、滚珠丝杠副、L型板a、第一电机；所述第一电机由L型板固定于第一手腕外壳内；所述滚珠丝杠副连接第一电机和推杆将电机的转矩转变为推杆的推力；所述第一手腕外壳与第二手腕外壳闭合构成机械手腕外形；所述前臂包括第一前臂盖、第二前臂盖、第一圆锥滚子轴承、套筒、第二圆锥滚子轴承、端盖、联轴器、第二 L型板、第二电机；所述第一圆锥滚子轴承和第二圆锥滚子轴承反向相对装在前臂，中间用套筒隔开，手腕端部穿过前臂的端面孔、第一圆锥滚子轴承、套筒和第二圆锥滚子轴承，端面用端盖加螺丝固定在第二圆锥滚子轴承的内环，消除轴向自由度，使其固定在前臂上绕着前臂转动不会脱离；联轴器一端用螺丝穿过端盖连接在机械手腕的端面，另一端连接电机，由电机控制手腕转动；所述第二电机由第二 L型板固定于第一前臂盖内部；所述第一前臂盖和第二前臂盖闭合构成前臂外形。
[0013]上述一种多用型机械手的末端结构的更优方案是，所述末端指节凹槽组合用于机械手拾取小药片的操作，所述凹槽位于第二末端指节；所述第一末端指节与第二末端指节的凹槽对应的面为平面；手指合拢时第一末端指节的内平面将小药片推扫进入第一末端指节的凹槽中，然后两个手指合着将小药片包装在凹槽的小空间里面。
[0014]上述一种多用型机械手的末端结构的更优方案是，所述多用型机械手的末端执行机构仅需要一个电机完成驱动，手腕转动也需要一个电机，因此，本设计中的机械手供需两个电机完成基本的动作，从而有效减轻了机械手的重量，提高其控制响应性和安全性。所述机械手的手指合拢时末端结构的总长度为192mm,宽度为92mm,机械手腕长度为150mm,前臂长度为250mm,机械手的高度为50mm,手指张开内表面最大距离为120mm。
[0015]与现有技术相比，本实用新型具有如下优点和效果:
[0016]使用夹持型机械手作为整个末端执行结构的基架，可以发挥夹持型机械手结构简单又抓握稳定的优点，从根本上简化机械手的结构，同时，也可以很好地为其他的附加机构提供一个附着的基础。夹持型机械手采用平行四边形连杆机构的形式，可以使控制变得简单，结构灵活。在机械手中加入了前驱动自适应弯曲结构，可以提高轮椅机械手末端执行机构的抓取有效度，尤其是对于柱状物体能够形成包络，而该机构近端指节和末端指节两个指节之间采用轮齿啮合的形式，利用抓取物对近端指节的压力驱动末端指节，减少了驱动源，也有助于简化机械手的结构和重量。在原来面积较大的两个末端指节前端各自增加一个凸台，相当于为机械手增加了两个小手指，这样既提高了机械手的功能，又提高了机械手的抓取操作性能。在机械手的末端指节模仿人类指甲的形式，加入钩状末端组合，可以使机械手完成拾取纸张的操作；同时在机械手的末端指节上增加凹槽组合来包取药片，也是以简单的结构完成既定的操作。上述的两种结构形式既不会显得累赘，功能上又有其实用价值。本设计的多用型机械手在手腕部分增加的旋转自由度，很好的弥补了机械手末端执行机构结构灵活性上的缺陷，使机械手的抓握功能更加丰富，并能够完成其他的一些拧转类的操作。整个机械手的末端执行机构仅需要一个电机完成其所有的抓握操作，而加上手腕部分的电机，直接安装于机械手上的电机只有两个，使机械手的重量得到较好的控制，不仅提高了机械手的控制性和响应性，而且使机械手的手臂不必承受太大的转矩，能有助于延长机械手手臂的寿命，也能够提高机械手的安全性。纵观整个机械手，其机械结构原理简单，结构紧凑，重量较轻，控制方便，而且功能丰富实用，生活应用范围广，相信在市场方面也会有很好的潜力。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1为本实用新型实施例的整体结构示意图；
[0018]图2为本实用新型实施例的前视示意图；
[0019]图3为本实用新型实施例的俯视示意图；
[0020]图4为本实用新型实施例的仰视示意图；
[0021]图5为图2中A-A处首I]视不意图
[0022]图6为图2中B-B处剖视示意图
[0023]图7为图4中C-C处的剖视示意图；
[0024]图8为图7中F处的局部放大示意图；
[0025]图9为第一末端指节结构示意图；
[0026]图10为第二末端指节结构示意图；
[0027]图11为第二特殊平行条结构示意图；
[0028]图12为欠驱动自适应弯曲结构的结构原理示意图。
[0029]图中所示为:
[0030]1、 第一末端指节
[0031]101、长指凸台
[0032]102、第一末端指节钩状末端
[0033]2、 第一特殊平行条
[0034]3、 第一三角平行条
[0035]4、 第一近端活动指节
[0036]5、 基架
[0037]6、 第一手腕外壳
[0038]7、 第一前臂盖
[0039]8、 第一连接片
[0040]9、 第三近端活动指节
[0041]10、 第三三角平行条
[0042]11、 第二特殊平行条
[0043]12、 第二末端指节
[0044]121、 短指凸台
[0045]122、凹槽
[0046]123、 第二末端指节曲面末端
[0047]13、 第四三角平行条[0048]14、第二长平行条
[0049]15、第二连接片
[0050]16、第二手腕外壳
[0051]17、第二前臂盖
[0052]18、第一长平行条
[0053]19、第二三角平行条
[0054]20、第一末端活动指节
[0055]21、第一复位弹簧
[0056]22、第三复位弹簧
[0057]23、第三末端活动指节
[0058]24、第 二末端活动指节
[0059]25、第二复位弹簧
[0060]26、第二近端活动指节
[0061]27、第一连杆
[0062]28、推杆
[0063]29、丝杠
[0064]30、第二连杆
[0065]31、第四近端活动指节
[0066]32、第四复位弹簧
[0067]33、第四末端活动指节
[0068]34、第一 L 形版
[0069]35、第一电机
[0070]36、第一圆锥滚子轴承
[0071]37、第二圆锥滚子轴承
[0072]38、套筒
[0073]39、端盖
[0074]40、联轴器
[0075]41、第二 L 形版
[0076]42、第二电机
【具体实施方式】
[0077]下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细说明，但本实用新型的实施方式不限与此。
[0078]如图1，本实用新型是一种多用型机械手的末端结构，包括夹持型机械手基本架构43、末端指节凸台44、末端指节钩状末端45、自适应弯曲结构46、前臂47、机械手腕(48)和末端指节凹槽49，所述夹持型机械手基本架构43用90 °沉头螺钉固定于机械手腕48，长指和短指的驱动由电机通过滚珠丝杠副控制，所述末端指节凸台44衍生于第一末端指节1、第二末端指节12，所述末端指节钩状末端45衍生于第一末端指节1、第二末端指节12，所述自适应弯曲结构46内嵌于夹持型机械手基本架构43的手指中，其中第一近端活动指节4、第二近端活动指节9、第三近端活动指节26、第四近端活动指节31和第一末端活动指节20、第二末端活动指节23、第三末端活动指节24、第四末端活动指节33通过轮齿啮合以实施耦合运动，所述前臂47和机械手腕(48)通过前臂47内相对放置的第一圆锥滚子轴承36、第二圆锥滚子轴承38连接，所述末端指节凹槽49设置于第一末端指节1、第二末端指节12。
[0079]所述夹持型机械手基本架构43包括基架5、长指、短指、第一连杆27、第二连杆30、第一连接片8、第二连接片15、推杆28 ;所述长指包括第一特殊平行条2、第一长平行条18、第一三角平行条3、第二三角平行条19、第一末端指节I ;所述短指包括第二特殊平行条11、第二长平行条14、第三三角平行条10、第四三角平行条13、第二末端指节12 ;所述第一特殊平行条2的中间长条和第一长平行条18平行对齐，两头用螺栓铰接连接基架5和第一末端指节I ;所述第一三角平行条3和第二三角平行条19平行对齐，其中两个角用螺栓铰接连接基架5和第一末端指节1，与上述第一特殊平行条2和第一长平行条18与基架5和末端指节的连接一起构成双层平行四边形连杆结构；所述第一连杆27 —头与第一三角平行条
3、第二三角平行条19的角孔用圆头沉头螺栓铰接，另一头与第一连接片8、第二连接片15铰接；所述第二特殊平行条11的中间长条和第二长平行条14平行对齐，两头用螺栓铰接连接基架5和第二末端指节12 ;所述第三三角平行条10和第四三角平行条13平行对齐，其中两个角用螺栓铰接连接基架5和第二末端指节12，与上述第二特殊平行条11和第二长平行条14与基架和末端指节的连接一起构成双层平行四边形连杆结构；所述第二连杆30 —头与第三三角平行条10、第四三角平行条13的角孔用圆头沉头螺栓铰接，另一头与第一连接片8、第二连接片15铰接；所述第一连接片8和第二连接片15平行对齐，分别固定在推杆28的上下两个平行面上；所述推杆28前后移动时，通过第一连杆27和第二连杆30造成上述的两个平行四边形连杆结构变性从而形成机械手两个手指的张合。
[0080]所述末端指节凸台(44)包括长指凸台和短指凸台，所述长指凸台设置于第一末端指节I ;所述短指凸台设置于第二末端指节12。
`[0081]所述末端指节钩状末端45包括弟一末端指节钩状末端102和弟二末端指节曲面末端123，所述第一末端指节钩状末端102设置于第一末端指节I ;所述第二末端指节曲面末端123衍生于弟二末端指节12 ;所述弟一末端指节钩状末端102和弟二末端指节曲面末端123基本可以贴合。
[0082]所述自适应弯曲结构46包括第一近端活动指节4、第一末端活动指节20、第二近端活动指节26、第二末端活动指节24、第三近端活动指节9、第三末端活动指节23、第四近端活动指节31、第四末端活动指节33、第一复位弹簧21、第二复位弹簧25、第三复位弹簧22、第四复位弹簧32 ;所述第一近端活动指节4与第二近端活动指节26内嵌于第一特殊平行条2，绕着长螺栓旋转；所述第三近端活动指节9与第四近端活动指节31内嵌于第二特殊平行条11，绕着螺栓旋转；所述第一末端活动指节I和第二末端活动指节12内嵌于第一末端指节，可以绕着螺栓旋转；所述第三末端活动指节23和第四末端活动指节33内嵌于第二末端指节，绕着可以绕着螺栓旋转；所述第一近端活动指节4与第一末端活动指节I通过轮齿啮合；所述第二近端活动指节26与第二末端活动指节24通过轮齿啮合；所述第三近端活动指节9与第三末端活动指节23通过轮齿啮合；所述第四近端活动指节31与第四末端活动指节33通过轮齿啮合；所述第一复位弹簧21、第二复位弹簧25、第三复位弹簧22、第四复位弹簧32各位于第一近端活动指节4、第二近端活动指节26、第三近端活动指节9、第四近端活动指节31与特殊平行条嵌入空间相对的位置，用于四个近端活动指节闲时的定位和复位，四个近端活动指节用圆头沉孔螺栓限制于特殊平行条上对应的轨道内运动。
[0083]所述机械手腕48与夹持型机械手基本架构43通过沉头螺钉固连，所述机械手腕48与前臂47通过一个旋转关节连接；所述机械手腕48包括第一手腕外壳6、第二手腕外壳16、推杆28、丝杠29、第一 L型板34、第一电机35 ;所述第一电机35由第一 L型板34固定于第一手腕外壳6内；所述丝杠连接第一电机35和推杆28,将电机的转矩转变为推杆的推力；所述第一手腕外壳6与第二手腕外壳16闭合构成机械手腕外形；所述前臂47包括第一前臂盖7、第二前臂盖17、第一圆锥滚子轴承36、套筒38、第二圆锥滚子轴承37、端盖39、联轴器40、第二 L型板41、第二电机42 ;所述第一圆锥滚子轴承36和第二圆锥滚子轴承37反向相对装在前臂，中间用套筒38隔开，手腕端部穿过前臂的端面孔、第一圆锥滚子轴承36、套筒38和第二圆锥滚子轴承37，端面用端盖加螺丝固定消除轴向自由度，使其固定在前臂上绕着前臂转动不会脱离；联轴器40—端用螺丝穿过端盖39连接在机械手腕的端面，另一端连接第二电机42，由电机控制手腕转动；所述第二电机42由第二 L型板41固定于第一前臂盖7内部；所述第一前臂盖7和第二前臂盖17闭合构成前臂外形。
[0084]所述末端指节凹槽49设置于第一末端指节I和第二末端指节12，所述第一末端指节钩状末端102的内曲面和第二末端指节曲面末端123的内曲面在两指合拢时相贴合。
[0085]所述前臂47跟机械手腕48轴向相连，机械手腕48可绕着前臂47转动；手指的张合由推杆28前后移动，由第一连杆27和第二连杆30传递其变化造成两个平行四边形连杆结构的变形来完成；所述第一末端指节I和第二末端指节12的张开跟合拢时两个内表面平行；所述第一末端指节I和第二末端指节12的两个凸台高度不同，使机械手手指合拢的时候能有最顶尖突出的手指完成按按钮的操作。
[0086]多用型机械手的工作过程叙述如下:
[0087]第一电机转动时其转矩通过滚珠丝杠副转变成为推杆的来回运动，然后通过第一连杆和第二连杆，带动机械手的两个手指中的平行四边形连杆机构变形，于是机械手的手指得以张开跟合拢。
[0088]当机械手抓握柱状物体时，手指合拢的过程中，机械手的近端活动指节在柱状物体的反作用力下向外转动，通过与末端活动指节啮合的轮齿带动末端活动指节向机械手指内侧弯曲，从而对抓取物形成包络，提高抓取的有效性。
[0089]拾取纸张时，机械手的钩状末端组合位于下方，机械手下降调整使机械手的末端执行机构贴近纸张的支撑面，机械手的短指压紧纸张，长指不与纸张接触，然后，机械手的手指慢慢合拢。机械手的长指和短指合拢的过程中，长指的第一末端指节的钩状末端刮着支撑面慢慢进入纸张的下方，将纸张的一角刮进钩状末端的内曲面，接着手指合拢后将弯起的纸张夹紧，保持手指夹紧的姿势，通过调整手臂的夹角和高度，完成拾取纸张的操作。
[0090]拾取药片时，与拾取纸张的过程相仿。机械手末端执行机构紧贴着药片的支撑面，药片位于两个手指末端之间对着第二末端指节的凹槽的位置，然后手指合拢，第一末端指节的平面将小药片推入第二末端指节的凹槽中，然后保持手指的合拢姿势，将小药片包装于机械手的凹槽中，调成机械手手臂的角度和姿势，完成小药片的拾取操作。
[0091]机械手末端指节的凸台结构等同于机械手的两个小手指。在按操作面板的按钮或者开关时，通过调整机械手手臂的角度和高度，便可利用手指的凸台完成此类操作。对于比较细微的物体，通过旋转手腕与前臂连接处的旋转关节，将机械手的凸台旋转至末端执行机构的下方，手指实施正常张合动作，完成使用末端指节凸台对细微物体的抓捏操作。
[0092]机械手的旋转动作和手指的张合动作有电机驱动完成，欠驱动自适应弯曲结构的手指动作由抓取物对近端活动指节的反作用力驱动完成。
[0093]如上所述可较好地实现本实用新型。
[0094]上述实施例为本实用新型的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所做的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种多用型机械手的末端结构，其特征在于:包括夹持型机械手基本架构(43)、末端指节凸台(44)、末端指节钩状末端(45)、自适应弯曲结构(46)、前臂(47)、机械手腕(48)和末端指节凹槽(49)，所述夹持型机械手基本架构(43)用90 °沉头螺钉固定于机械手腕(48)，长指和短指的驱动由电机通过滚珠丝杠副控制，所述末端指节凸台(44)衍生于第一末端指节(I)、弟二末端指节(12),所述末端指节钩状末端(45)衍生于弟一末端指节(I)、第二末端指节(12)，所述自适应弯曲结构(46)内嵌于夹持型机械手基本架构(43)的手指中，其中第一近端活动指节(4)、第二近端活动指节(9)、第三近端活动指节(26)、第四近端活动指节(31)和第一末端活动指节(20)、第二末端活动指节(23、第三末端活动指节(24)、第四末端活动指节(33)通过轮齿啮合以实施耦合运动，所述前臂(47)和机械手腕(48)通过前臂(47)内相对放置的第一圆锥滚子轴承(36)、第二圆锥滚子轴承(38)连接，所述末端指节凹槽(49)设置于第一末端指节(I)、第二末端指节(12)。
2.根据权利要求1所述的多用型机械手的末端结构，其特征在于:所述夹持型机械手基本架构(43)包括基架(5)、长指、短指、第一连杆(27)、第二连杆(30)、第一连接片(8)、第二连接片(15)、推杆(28);所述长指包括第一特殊平行条(2)、第一长平行条(18)、第一三角平行条(3)、第二三角平行条(19)、第一末端指节(I);所述短指包括第二特殊平行条(11)、第二长平行条(14)、第三三角平行条(10)、第四三角平行条(13)、第二末端指节(12);所述第一特殊平行条(2)的中间长条和第一长平行条(18平行对齐，两头用螺栓铰接连接基架(5)和第一末端指节(I);所述第一三角平行条(3)和第二三角平行条(19)平行对齐，其中两个角用螺栓铰接连接基架(5)和第一末端指节(1)，与上述第一特殊平行条(2)和第一长平行条(18)与基架(5)和末端指节的连接一起构成双层平行四边形连杆结构；所述第一连杆(27) —头与第一三角平行条(3)、第二三角平行条(19)的角孔用圆头沉头螺栓铰接，另一头与第一连接片(8)、第二连接片(15)铰接；所述第二特殊平行条(11)的中间长条和第二长平行条(14)平行对齐，两头用螺栓铰接连接基架(5)和第二末端指节(12);所述第三三角平行条(10)和第四三角平行条(13)平行对齐，其中两个角用螺栓铰接连接基架(5)和第二末端指节(12)，与上述第二特殊平行条(11)和第二长平行条(14)与基架和末端指节的连接一起构成双层平行四边形连杆结构；所述第二连杆(30) —头与第三三角平行条(10)、第四三角平行条(13)的角孔用圆头沉头螺栓铰接，另一头与第一连接片(8))第二连接片(15)铰接；所述第一连接片(8)和第二连接片(15)平行对齐，分别固定在推杆(28)的上下两个平行面上；所述推杆(28前后移动时，通过第一连杆(27)和第二连杆(30)造成上述的两个平行四边形连杆结构变性从而形成机械手两个手指的张合。
3.根据权利要求1所述的多用型机械手的末端结构，其特征在于:所述末端指节凸台(44)包括长指凸台和短指凸台，所述长指凸台设置于第一末端指节(I);所述短指凸台设置于第二末端指节(12)。
4.根据权利要求1所述的多用型机械手的末端结构，其特征在于:所述末端指节钩状末端(45)包括弟一末端指节钩状末端(102)和弟二末端指节曲面末端(123),所述弟一末端指节钩状末端(102)设置于第一末端指节(I);所述第二末端指节曲面末端(123)衍生于弟~末端指节(12);所述弟一末端指节钩状末端(102)和弟二末端指节曲面末端(123)基本可以贴合。
5.根据权利要求1所述的多用型机械手的末端结构，其特征在于:所述自适应弯曲结构(46)包括第一近端活动指节(4)、第一末端活动指节(20)、第二近端活动指节(26)、第二末端活动指节(24)、第三近端活动指节(9)、第三末端活动指节(23)、第四近端活动指节(31)、第四末端活动指节(33)、第一复位弹簧(21)、第二复位弹簧(25)、第三复位弹簧(22)、第四复位弹簧(32);所述第一近端活动指节(4)与第二近端活动指节(26)内嵌于第一特殊平行条(2)，绕着螺栓旋转；所述第三近端活动指节(9与第四近端活动指节(31)内嵌于第二特殊平行条(11)，绕着螺栓旋转；所述第一末端活动指节(I)和第二末端活动指节(12)内嵌于第一末端指节，绕着可以绕着螺栓旋转；所述第三末端活动指节(23)和第四末端活动指节(33)内嵌于第二末端指节,绕着可以绕着螺栓旋转；所述第一近端活动指节(4)与第一末端活动指节(I)通过轮齿啮合；所述第二近端活动指节(26)与第二末端活动指节(24)通过轮齿啮合；所述第三近端活动指节(9)与第三末端活动指节(23)通过轮齿啮合；所述第四近端活动指节(31)与第四末端活动指节(33)通过轮齿啮合；所述第一复位弹簧(21)、第二复位弹簧(25)、第三复位弹簧(22)、第四复位弹簧(32)各位于第一近端活动指节(4)、第二近端活动指节(26)、第三近端活动指节(9)、第四近端活动指节(31)与特殊平行条嵌入空间相对的位置，用于四个近端活动指节闲时的定位和复位，四个近端活动指节用圆头沉孔螺栓限制于特殊平行条上对应的轨道内运动。
6.根据权利要求1所述的多用型机械手的末端结构，其特征在于:所述机械手腕(48)与夹持型机械手基本架构(43)通过沉头螺钉固连，所述机械手腕(48)与前臂(47)通过一个旋转关节连接；所述机械手腕(48)包括第一手腕外壳(6)、第二手腕外壳(16)、推杆(28)、丝杠(29)、第一 L型板(34)、第一电机(35);所述第一电机(35)由第一 L型板(34)固定于第一手腕外壳(6)内；所述丝杠连接第一电机(35)和推杆(28),将电机的转矩转变为推杆的推力；所述第一手腕外壳(6)与第二手腕外壳(16)闭合构成机械手腕外形；所述前臂(47)包括第一前臂盖(7)、第二前臂盖(17)、第一圆锥滚子轴承(36)、套筒(38)、第二圆锥滚子轴承(37)、端盖(39)、联轴器(40、第二 L型板(41、第二电机(42);所述第一圆锥滚子轴承(36)和第二圆锥滚子轴承(37)反向相对装在前臂，中间用套筒(38)隔开，手腕端部穿过前臂的端面孔、第一圆锥滚子轴承(36)、套筒(38)和第二圆锥滚子轴承(37)，端面用端盖加螺丝固定消除轴向自由度，使其固定在前臂上绕着前臂转动不会脱离；联轴器(40)一端用螺丝穿过端盖(39)连接在机械手腕的端面，另一端连接第二电机(42)，由电机控制手腕转动；所述第二电机(42)由第二 L型板(41)固定于第一前臂盖(7)内部；所述第一前臂盖(7)和第二前臂盖(17)闭合构成前臂外形。
7.根据权利要求1所述的多用型机械手的末端结构，其特征在于:所述末端指节凹槽(49)设置于第一末端指节(I)和第二末端指节(12)，所述第一末端指节钩状末端(102)的内曲面和第二末端指节曲面末端(123的内曲面在两指合拢时相贴合。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的多用型机械手的末端结构，其特征在于:所述前臂(47)跟机械手腕(48)轴向相连，机械手腕(48)可绕着前臂(47)转动；手指的张合由推杆(28前后移动，由第一连杆(27)和第二连杆(30)传递其变化造成两个平行四边形连杆结构的变形来完成；所述第一末端指节(I)和第二末端指节(12)的张开跟合拢时两个内表面平行；所述第一末端指节(I)和第二末端指节(12)的两个凸台高度不同，使机械手手指合拢的时候能有最顶尖突出的手指完成按按钮的操作。
【文档编号】B25J15/08GK203427044SQ201320539734
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年8月30日 优先权日:2013年8月30日
【发明者】张勤, 范长湘 申请人:华南理工大学