自定位精密机械手的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种自定位精密机械手，包括手指座和至少三个与手指座配合设置并成夹持状态结构设置的手指，每一所述手指根部均通过一手指驱动电机驱动旋转，每一所述手指均包括根部指节、中间指节和末端指节，根部指节与中间指节设置关节驱动机构Ⅰ，中间指节与末端指节之间设置关节驱动机构Ⅱ，形成双关节结构；还包括自动控制系统，所述自动控制系统包括中央控制器和视觉定位系统，所述视觉定位系统包括摄像头和激光测距传感器；视觉定位系统与三个双关节结构手指结合使用，能形成自适应空间定位，可根据具体夹持工件的具体形状，准确调整手指指节的夹持位置，并且手指根部通过手指驱动电机驱动，具有相当高的夹持精度和灵敏度。
【专利说明】自定位精密机械手
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及机械夹具领域，特别涉及一种自定位精密机械手。
【背景技术】
[0002]精密机械手作为重大装备制造业中最主要的工具而被广泛研究，应用于汽车、船舶、舰艇、飞机、卫星、火箭、宇宙飞船以及钢铁冶金等行业。然而，在重大装备的制造、安装/装配等生产环节，对工业机械手爪的灵敏性、精度性能提出了更高的要求，而且在一些特殊行业里对机械手安全性能也提出了更高要求。
[0003]但现有技术中，机械手爪的灵敏性和精度性能是一个很复杂的问题，机械手爪在空间工作过程中的协同工作能力低，效率较低，在医疗等特殊行业中对机械手爪的灵敏性、精度性能要求较高的领域，现有的机械手爪远远不能达到灵敏度和精度的双重要求。
[0004]因此需要一种自定位精密机械手，手指能够同时在空间协同工作，在保证高精度、灵敏度能力的同时也能够满足不同形状工件的夹持、高表面精度、高效率和安全性能要求。
实用新型内容
[0005]有鉴于此，本实用新型提供一种自定位精密机械手，手指能够同时在空间协同工作，在保证高精度、灵敏度能力的同时也能够满足不同形状。
[0006]本实用新型的自定位精密机械手，包括手指座和至少三个与手指座配合设置并成夹持状态结构设置的手指，每一所述手指根部均通过一手指驱动电机驱动旋转，每一所述手指均包括根部指节、中间指节和末端指节，根部指节与中间指节设置关节驱动机构I，中间指节与末端指节之间设置关节驱动机构II，形成双关节结构；
[0007]还包括自动控制系统，所述自动控制系统包括中央控制器和视觉定位系统，所述视觉定位系统包括:
[0008]摄像头，设置于手指座和每个手指的末端指节处并用于三维成像；
[0009]激光测距传感器，设置于手指座和每个手指的末端指节处并用于检测与工件的距离、调节手指的位置。
[0010]进一步，所述关节驱动机构I和所述关节驱动机构II均包括指节驱动电机、主动轴、从动轴和齿轮传动副，所述齿轮传动副包括相互啮合传动的主动齿轮和从动齿轮，所述主动轴与所述主动齿轮在圆周方向固定配合，所述从动齿轮在圆周方向与所述从动轴固定配合带动所述从动轴沿竖直平面转动，所述主动轴与所述指节驱动电机的输出轴传动配合，所述从动轴与被驱动指节通过键连接传动。
[0011]进一步，所述主动轴与所述指节驱动电机的输出轴通过一谐波齿轮传动配合。
[0012]进一步，每一手指的机械骨架上覆盖有由高分子弹性材料制成的表皮，每一手指的夹持面上设有由柔性材料制成的柔性夹持层。
[0013]进一步，还包括与手指座固定连接并用于安装到机械手臂上的末端安装座。
[0014]进一步，所述手指驱动电机机体固定设置于所述手指座，输出轴与手指根部传动连接。
[0015]进一步,所述自动控制系统还包括:
[0016]压力传感器，设置于指节的夹持面内部并用于检测每个指节的压力；
[0017]位移传感器，设置于每个关节机构处并用于检测手指各个部分的位置；
[0018]所述压力传感器和所述位移传感器均与所述中央控制器连接，向中央控制器发送检测信号和接收由中央控制器发出的命名信号。
[0019]本实用新型的有益效果:本实用新型的自定位精密机械手，不但三个双关节结构的手指可在空间协同作用，并采用多个摄像头和激光测距传感器构成视觉定位系统，摄像头能够三维成像，再通过激光测距传感器测出距工件距离，所有数据通过中央控制器处理，视觉定位系统与三个双关节结构手指结合使用，能形成自适应空间定位，可根据具体夹持工件的具体形状，准确调整手指指节的夹持位置，并且手指根部通过手指驱动电机驱动，具有相当高的夹持精度和灵敏度。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述。
[0021]图1为本实用新型结构示意图；
[0022]图2为图1A处放大结构示意图；
[0023]图3为自控制系统流程示意图。
【具体实施方式】
[0024]图1为本实用新型结构示意图，图2为图1A处放大结构示意图，图3为自控制系统流程示意图，如图所示:本实施例的自定位精密机械手，包括手指座I和至少三个与手指座I配合设置并成夹持状态结构设置的手指，如图所示，共有三个手指，分别为手指2、手指3和手指4，每一所述手指根部均通过一手指驱动电机5驱动旋转，每一所述手指均包括根部指节6、中间指节7和末端指节8，根部指节6与中间指节7设置关节驱动机构I，中间指节7与末端指节8之间设置关节驱动机构II，形成双关节结构；
[0025]还包括自动控制系统，所述自动控制系统包括中央控制器19和视觉定位系统，所述视觉定位系统包括:
[0026]摄像头9，设置于手指座和每个手指的末端指节处并用于三维成像，如图1所示，手指3末端指节、手指4末端指节和手指座I上均设有摄像头9，手指2的末端指节8处设置的摄像头在图中未示出；
[0027]激光测距传感器10，设置于手指座和每个手指的末端指节处并用于检测与工件的距离、调节手指的位置；如图1所示，手指3末端指节和手指4末端指节均设有激光测距传感器10，手指座I和手指2的末端指节上设置的激光测距传感图中未示出。
[0028]如图1和图2所示，本实施例中，所述关节驱动机构I包括指节驱动电机11、主动轴12、从动轴13和齿轮传动副，所述齿轮传动副包括相互啮合传动的主动齿轮14和从动齿轮15，所述主动轴12与所述主动齿轮14在圆周方向固定配合，所述从动齿轮15在圆周方向与所述从动轴13固定配合带动所述从动轴沿竖直平面转动,所述主动轴12与所述指节驱动电机11的输出轴传动配合，主动轴12以绕自身轴线转动的方式与根部指节6外壳连接，所述从动轴13与被驱动的中间指节7通过键连接传动；所述关节驱动机构II包括指节驱动电机11a、主动轴12a、从动轴13a和齿轮传动副，所述齿轮传动副包括相互啮合传动的主动齿轮14a和从动齿轮15a，所述主动轴12a与所述主动齿轮14a在圆周方向固定配合，所述从动齿轮15a在圆周方向与所述从动轴13a固定配合带动所述从动轴13沿竖直平面转动，所述主动轴12a与所述指节驱动电机Ila的输出轴传动配合，主动轴12a以绕自身轴线转动的方式与中间指节7外壳连接，所述从动轴12a与被驱动的末端指节8通过键连接传动；通过传动副的传动结构简单，体积紧凑，易于实现，传动效率大，便于拆卸安装，从动轴两端与被驱动指节的外壳通过花键连接或其它现有键连接结构，均可实现，驱动力稳定。
[0029]本实施例中，所述主动轴12与所述指节驱动电机11的输出轴通过一谐波齿轮16传动配合，所述主动轴12a与所述指节驱动电机Ila的输出轴通过一谐波齿轮16a传动配合；利用谐波齿轮传动精度高的优点，齿的承载能力大，进而实现大速比、小体积，且运动平稳,无冲击,噪声小,并且同轴性好。
[0030]本实施例中，每一手指的机械骨架上覆盖有由高分子弹性材料制成的表皮，每一手指的夹持面上设有由柔性材料制成的柔性夹持层；高分子弹性材料构成的表皮，能够有效降低因接触面粗糙造成的精度过低或损坏工件表面。
[0031]本实施例中，还包括与手指座固定连接并用于安装到机械手臂上的末端安装座20 ;安装拆卸方便，连接稳定。
[0032]本实施例中，所述手指驱动电机机体固定设置于所述手指座，输出轴与手指根部传动连接。
[0033]本实施例中，所述自动控制系统还包括:
[0034]压力传感器17，设置于指节的夹持面内部并用于检测每个指节的压力；可根据压力传感器的数据来调节力矩大小；
[0035]位移传感器18，设置于每个关节机构处并用于检测手指各个部分的位置；
[0036]所述压力传感器和所述位移传感器均与所述中央控制器19连接，向中央控制器发送检测信号和接收由中央控制器发出的命名信号；另外，自动控制系统的中央控制器用于接收各个传感器的信并向每个手指驱动电机和指节驱动电机的控制系统发送命令信号实施联动控制。
[0037]最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
【权利要求】
1.一种自定位精密机械手，其特征在于:包括手指座和至少三个与手指座配合设置并成夹持状态结构设置的手指，每一所述手指根部均通过一手指驱动电机驱动旋转，每一所述手指均包括根部指节、中间指节和末端指节，根部指节与中间指节设置关节驱动机构I，中间指节与末端指节之间设置关节驱动机构II，形成双关节结构； 还包括自动控制系统，所述自动控制系统包括中央控制器和视觉定位系统，所述视觉定位系统包括: 摄像头，设置于手指座和每个手指的末端指节处并用于三维成像； 激光测距传感器，设置于手指座和每个手指的末端指节处并用于检测与工件的距离、调节手指的位置。
2.根据权利要求1所述的自定位精密机械手，其特征在于:所述关节驱动机构I和所述关节驱动机构II均包括指节驱动电机、主动轴、从动轴和齿轮传动副，所述齿轮传动副包括相互啮合传动的主动齿轮和从动齿轮，所述主动轴与所述主动齿轮在圆周方向固定配合，所述从动齿轮在圆周方向与所述从动轴固定配合带动所述从动轴沿竖直平面转动，所述主动轴与所述指节驱动电机的输出轴传动配合，所述从动轴与被驱动指节通过键连接传动。
3.根据权利要求2所述的自定位精密机械手，其特征在于:所述主动轴与所述指节驱动电机的输出轴通过一谐波齿轮传动配合。
4.根据权利要求3所述的自定位精密机械手，其特征在于:每一手指的机械骨架上覆盖有由高分子弹性材料制成的表皮，每一手指的夹持面上设有由柔性材料制成的柔性夹持层。
5.根据权利要求4所述的自定位精密机械手，其特征在于:还包括与手指座固定连接并用于安装到机械手臂上的末端安装座。
6.根据权利要求5所述的自定位精密机械手，其特征在于:所述手指驱动电机机体固定设置于所述手指座，输出轴与手指根部传动连接。
7.根据权利要求6所述的自定位精密机械手，其特征在于:所述自动控制系统还包括: 压力传感器，设置于指节的夹持面内部并用于检测每个指节的压力； 位移传感器，设置于每个关节机构处并用于检测手指各个部分的位置； 所述压力传感器和所述位移传感器均与所述中央控制器连接，向中央控制器发送检测信号和接收由中央控制器发出的命名信号。
【文档编号】B25J9/18GK203712708SQ201420075260
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2014年2月21日 优先权日:2014年2月21日
【发明者】罗天洪, 陈才, 罗文军, 马翔宇, 刘淼, 罗家元, 郑讯佳 申请人:重庆交通大学