多自由度仿生机械手的制作方法

本实用新型涉及机器人技术领域，具体涉及多自由度仿生机械手。

背景技术：

如今市场上已经出现了各种类型的机械手，大部分是通过软件进行操控，实现了自动化操作，整体来看，市面上的机械手造价昂贵，尤其是多自由度的机械手造价更高，此外，这些机械手需要匹配相应的操作软件，通常需要较高学历的熟练工人来操作，没有普遍适用性。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种结构简单，设计合理、使用方便的多自由度仿生机械手。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：它包含机械手、单片机转换电路、手指数据采集结构；其中，机械手包含转轴、舵机、手指节，手指数据采集结构包含关节和电位器；机械手的手指节上安装舵机，在机械手的手指节连接处安装转轴，单片机转换电路安装在机械手的手指节下方，在手指数据采集结构上安装关节，电位器安装在两个关节连接处，且电位器与单片机转换电路相连接，机械手以单片机转换电路为控制核心，通过电位器捕捉人手动作，将信息反馈至单片机转换电路，经过数据处理，控制机械手上的舵机的转动，从而实现机械手的控制。

电位器采用WL-B50K电位器，并且选用模拟的骨架结构固定，单片机转换电路采用Arduino MEGA 2560单片机，舵机采用SG90舵机，机械手外壳采用建模软件设计，利用3D打印机打印，纯手工装配，3D打印机原材料是轻质PLA材料；电位器随着人指关节的转动而转动，并且将采集的信息反馈给单片机转换电路，单片机转换电路是将单片机采集的动作信息和运动信号的数据，进行编码处理与信息的转换，并且输出舵机可以接受的脉冲信号，机械手在舵机接收单片机转换电路的脉冲信号后驱动机械手在指令指挥下做出相应的手势，实现机械手的同步运动，达到模仿人手的各种动作的效果。

在使用过程中先将手指数据采集结构固定在手套上，带上手套后，手指的运动可以带动着数据采集结构的运动，从而带动电位器的转动，然后，运动信息采集后传递至单片机转换电路，单片机转换电路编码后形成操作指令，最后，把舵机固定到机械手中，以便于当有数据传输时机械手部分进行对应的动作，单片机转换电路将操作指令传递给机械手上的舵机，最终在舵机的驱动下，机械手仿生人手做出相应的手势。

采用上述结构后，本实用新型有益效果为：本实用新型所述的多自由度仿生机械手，具有结构简单，设置合理，制作成本低等优点。实现了机械手与人手结构高度相似，有十四个手指节，且每个手指节都可以活动，实现了多自由度，通过对人手运动数据的采集，可实时实现机械手执行相同动作，实现了仿生。

本实用新型可实现机械手与人手动作的完全同步，不仅可以夹持物件，还可以做出各种人手可以做的动作，机械手部分采用舵机驱动，人手动作信号采集部分运用电位器，实现人手动作的角位移信号捕捉和机械手的转动；是一款任何人都能够操作的简易机械手，并且可以演示人手所做出来的手势，使其具有应用于机器人交通警察、盲语表达等手势演示工作的潜力。

附图说明

图1是本实用新型的机械手结构示意图；

图2是本实用新型的手指数据采集结构示意图；

图3是本实用新型的机械手原理示意图；

图4是本实用新型的手指数据采集结构原理示意图。

附图标记说明：

1、机械手；1-1、转轴；1-2、舵机；1-3、手指节；2、单片机转换电路；3、手指数据采集结构；3-1、关节；3-2、电位器。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

参看图1-图4所示，它包含机械手1、单片机转换电路2、手指数据采集结构3；其中，机械手1包含转轴1-1、舵机1-2、手指节1-3，手指数据采集结构3包含关节3-1和电位器3-2；机械手1的手指节1-3上安装舵机1-2，在机械手1的手指节1-3连接处安装转轴1-1，单片机转换电路2安装在机械手1的手指节1-3下方，在手指数据采集结构3上安装关节3-1，电位器3-2安装在两个关节3-1连接处，且电位器3-2与单片机转换电路2相连接；机械手1以单片机转换电路2为控制核心，通过电位器3-2捕捉人手动作，将信息反馈至单片机转换电路2，经过数据处理，控制机械手1上的舵机1-2的转动，从而实现机械手1的控制。

电位器3-2采用WL-B50K电位器，并且选用模拟的骨架结构固定，单片机转换电路2采用Arduino MEGA 2560单片机，舵机1-2采用SG90舵机，机械手1外壳采用建模软件设计，利用3D打印机打印，纯手工装配，3D打印机原材料是轻质PLA材料；电位器3-2随着人指关节的转动而转动，并且将采集的信息反馈给单片机转换电路2，单片机转换电路2是将单片机采集的动作信息和运动信号的数据，进行编码处理与信息的转换，并且输出舵机1-2可以接受的脉冲信号，机械手1在舵机1-2接收单片机转换电路2的脉冲信号后驱动机械手1在指令指挥下做出相应的手势，实现机械手1的同步运动，达到模仿人手的各种动作的效果。

在使用过程中先将手指数据采集结构3固定在手套上，带上手套后，手指的运动可以带动着数据采集结构的运动，从而带动电位器3-2的转动，然后，运动信息采集后传递至单片机转换电路2，单片机转换电路2编码后形成操作指令，最后，把舵机1-2固定到机械手1中，以便于当有数据传输时机械手1部分进行对应的动作，单片机转换电路2将操作指令传递给机械手1上的舵机1-2，最终在舵机1-2的驱动下，机械手1仿生人手做出相应的手势。

本具体实施方式实现了机械手1与人手结构高度相似，有十四个手指节1-3，且每个手指节1-3都可以活动，实现了多自由度，通过对人手运动数据的采集，可实时实现机械手1执行相同动作，实现了仿生，不仅可以夹持物件，还可以做出各种人手可以做的动作，机械手1部分采用舵机1-2驱动，人手动作信号采集部分运用电位器3-2，实现人手动作的角位移信号捕捉和机械手1的转动。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。