具有感知能力的机械手的制作方法

本实用新型涉及一种具有感知能力的机械手，尤其当机械手碰到人体或物件，能采集阻力反馈，并阻止继续动作，起到保护作用。

背景技术：
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随着机器人技术的发展，越来越多的机器人被运用到工业、服务业等领域，进而使人类与机器人的交互越来频繁。机器人的人机交互分为物理性人-机器人交互和认知性人-机器人交互。物理性人-机交互主要用以解决人与机器人工作空间共享以及对操作者意图的快速准确响应，其面临的主要挑战是安全性和可靠性问题。一方面，服务机器人是以“人为中心”的，人与机器人处于共同的工作空间里，随着服务机器人应用的日益广泛，两者相互接触越来越不可避免。另一方面，工业领域出现了一类新型工业机器人——协作机器人,此类机器人能够利用人类的智能、灵活性、经验、知识，综合机器人自身的高精度、大负载、快速性，以解决在某些应用场合下的复杂任务。在这种背景下，人与机器人之间的物理性交互势必更加常见和必要，如何保证人与机器人交互时的安全性，确保交互过程中人类免受因碰撞、挤压等导致的伤害，将显得非常迫切；此外，为了使交互过程中机器人能够准确无误识别操作者意图，并做出合适的响应，研究物理性人-机器人交互问题也具有相当的理论和实际价值。为了获得物理性人-机器人交互实验的机器人平台，构建一个一种能够实时返回精确测定值的人机交互平台，并建立完善这样一种机器人机械本体及控制系统，显得尤为重要。

传统的工业机器人在运行时要求操作人员必须处于工作区之外，否则极易因碰撞、挤压对操作人员造成伤害。然而，在生产生活的众多应用场合需要操作员与机器人相互协作，通过综合人类的智能、灵活性、经验、知识和机器人的高精度、大负载、快速性，才能完成一些复杂度高的作业。

技术实现要素：
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本实用新型的目的是设计一种在电机输出端设置有力矩传感器，用来反馈运动中阻力的具有感知能力的机械手。

本实用新型技术方案是这样实现的：一种具有感知能力的机械手，自下而上依次包括有基座、端盖、第一转角接头、第二转角接头、管臂、第三转角接头和末端杆型关节，以及安装在基座上的第一电机，第一电机经谐波减速器驱动第一转角接头旋转；所述第一转角接头上安装有第二电机，第二电机经谐波减速器驱动第二转角接头旋转；所述第三转角接头上安装有第三电机，由第三电机经谐波减速器驱动末端杆型关节旋转；其特征是：在谐波减速器与第一转角接头、与第二转角接头、与第三转角接头间均设置有力矩传感器，该力矩传感器的电信号分别接入控制中心。

所述力矩传感器为圆形结构，具有圆心孔、第一圈定位孔和第二圈定位孔，第一圈定位孔和第二圈定位孔是以该圆心孔为圆心成圆周分布；所述第一圈定位孔与谐波减速器的柔性轮间通过螺栓锁定，所述第二圈定位孔提供与第一转角接头、第二转角接头、第三转角接头间的螺栓锁定；力矩传感器的圆心孔提供谐波减速器中心轴穿过。

本实用新型在电机输出端设置力矩传感器，既可适时反馈机械手各运动关节在运动中受力状况，保证运动控制精度，又能提供触碰到障碍的判断依据，及时阻止动作的继续，保护操作空间中人员的安全性，尤其适合人机协作的作业环境。

附图说明：

下面结合具体图例对本实用新型做进一步说明：

图1具有感知能力的机械手示意图

图2具有感知能力的机械手分解示意图

其中

1—基座 2—端盖 3—第一转角接头 4—第二转角接头

5—管臂 6—第三转角接头 7—杆型关节 8—谐波减速器

81—第一电机 82—第二电机 83—第三电机 9—力矩传感器

91—圆心孔 92—第一圈定位孔 93—第二圈定位孔 10—螺栓

具体实施方式：

参照图1和图2，具有感知能力的机械手，自下而上依次包括有基座1、端盖2、第一转角接头3、第二转角接头4、管臂5、第三转角接头6和末端杆型关节7，以及安装在基座1上的第一电机81，第一电机81经谐波减速器8驱动第一转角接头3旋转；所述第一转角接头3上安装有第二电机82，第二电机82经谐波减速器8驱动第二转角接头4旋转；所述第三转角接头6上安装有第三电机83，由第三电机83经谐波减速器8驱动末端杆型关节7旋转；每一级的电机都能够进行360°的旋转，末端杆型关节7末端能够到达以基座1为球心的工作空间内任一点，这也是现有机械手通用结构。

在谐波减速器8与第一转角接头3、与第二转角接头4、与第三转角接头6间均设置有力矩传感器9，该力矩传感器9的电信号分别接入控制中心。通过力矩传感器9适时检测，作业时各关节受力情况，用来判断是否碰到障碍物，并通过控制中心适时停止作业，满足人机交互环境中使用的安全。

力矩传感器9为圆形结构，具有圆心孔91、第一圈定位孔92和第二圈定位孔93，第一圈定位孔92和第二圈定位孔93是以该圆心孔91为圆心成圆周分布；第一圈定位孔92与谐波减速器8的柔性轮间通过螺栓10锁定，第二圈定位孔93提供与第一转角接头3、第二转角接头4、第三转角接头6间的螺栓10锁定；而力矩传感器9的圆心孔提供谐波减速器8中心轴穿过，传递旋转动力。