一种双臂机械手的制作方法

本实用新型涉及机械手技术领域，具体地说，是一种双臂机械手。

背景技术：

机械手能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。机械手是最早出现的工业机器人，也是最早出现的现代机器人，它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。

然而，现有技术中关于应用在三防应急侦查救援机器人上的双臂机械手存在以下缺陷和不足：

首先，双臂机械手的手臂部自由度手局限，导致手臂部运动不灵活，远动范围狭窄，且手臂部不能满足所需要的力学性能。

其次，双臂机械手的手指部不能精确控制，不能达到精准抓取物体的目的。

中国专利文献CN201320129350.9，申请日20130320，专利名称为：双臂机械手，公开了一种双臂机械手，双臂机械手包括：分旋转座、主旋转座、升降伸缩腿、行走轮、主体平台、起吊臂，具体结构如下：主旋转座与主体平台通过轴连接，分旋转座与主旋转座通过轴连接，分旋转座上安装起吊臂；主体平台上安装通过油缸控制升降的升降伸缩腿，主体平台底部安装通过油缸控制升降的行走轮。

上述专利文献的双臂机械手，采用全液压控制，通过液压操纵台的控制，完成各种设备的安装拆除工作，为井下安装、拆除工作提供了可靠的保障。但是，关于一种自由度好，力学性能好，精准控制，且能精准抓取物体的技术方案则无相应的公开。

综上所述，需要一种自由度好，力学性能好，精准控制，且能精准抓取物体的双臂机械手，而关于这种双臂机械手目前还未见报道。

技术实现要素：

本实用新型的目的是，提供一种自由度好，力学性能好，精准控制，且能精准抓取物体的双臂机械手。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种双臂机械手，所述的双臂机械手包括手臂部和手指部；所述的手指部连接在手臂部的一端；所述的手臂部包括肩部动力机构、上臂部、肘部动力机构、下臂部、腕部动力机构；所述的上臂部一端连接肩部动力机构，另一端连接肘部动力机构；所述的下臂部一端连接肘部动力机构，另一端连接肘臂腕部动力机构；

所述的手指部包括大拇指、手指Ⅱ、手指Ⅲ、手指Ⅳ、手指Ⅴ、手掌部；所述的大拇指上设置有两个关节，每个关节具有一个自由度，并在在关节内设有舵机；所述的手指Ⅱ、手指Ⅲ、手指Ⅳ、手指Ⅴ均设有三个指节和四个关节，具有三个自由度，其中，前叁指节运动相关，共有一个自由度，并在关节内设有舵机。

作为一种优选的技术方案，所述的肩部动力机构、肘臂动力机构以及腕部动力机构均由电机和减速箱组成。

作为一种优选的技术方案，所述手指Ⅱ、手指Ⅲ、手指Ⅳ、手指Ⅴ上的相邻关节之间连接有钢丝绳，并通过钢丝绳耦合传动；所述的大拇指上设有拉杆，且拇指的自由度通过拉杆关节传动。

作为一种优选的技术方案，所述的手臂部长为270mm，其中上臂部和下臂部的长度为270mm，手臂部中心到手指部远端距离为800mm。

作为一种优选的技术方案，所述的手指部穿戴有手指套；所述的手指套上设有电位计；所述的电位计用于通过推动幅度来控制输出电压。

本实用新型优点在于：

1、本实用新型的一种双臂机械手，自由度好，力学性能好，精准控制，且能精准抓取物体的目的，不仅可以应用在三防应急侦查救援机器人上，还可用于其他机器人上，具有广阔的应用前景。

2、手臂部包括肩部动力机构、上臂部、肘部动力机构、下臂部、腕部动力机构；其中，肩部动力机构用于提供肩滚转，肩俯仰，肩肘滚转方向的自由度；肘部动力机构用于提供肘俯仰方向的自由度；所述的腕部动力机构用于提供腕滚转，腕俯仰方向的自由度。

3、肩部动力机构、肘臂动力机构以及腕部动力机构均由电机和减速箱组成，该设计方式一方面用为手臂部自由度，另一方面，能够获得良好的力矩，满足其力学性能。

4、指部包括大拇指、手指Ⅱ、手指Ⅲ、手指Ⅳ、手指Ⅴ上均设有关节，并在关节内设置舵机，通过舵机的转动从而控制各个部件的运动，实现抓取物体的目的。

5、手指部上设有安装槽，用于定位和固定各手指。手指部上设有机械接口，用于连接手掌和机器人肘臂手腕部。

6、手指部还设有手指套，并在手指套上设置电位计，电位计用于通过推动幅度来控制输出电压，通过控制输出电压就能控制运动幅度，控制精准。

附图说明

附图1是本实用新型的一种双臂机械手的结构框图。

附图2是本实用新型的一种双臂机械手的结构示意图。

附图3是手指部的结构示意图。

附图4为手指套与手指部穿戴模型结构示意图。

附图5为大拇指传动原理示意图。

附图6为手指Ⅱ传动原理示意图。

具体实施方式

下面结合实施例并参照附图对本实用新型作进一步描述。

附图中涉及的附图标记和组成部分如下所示：

1.手臂部 11.肩部动力机构

12.上臂部 13.肘部动力机构

14.下臂部 15.腕部动力机构

2.手指部 21.大拇指

22.手指Ⅱ 23.手指Ⅲ

24.手指Ⅳ 25.手指Ⅴ

26.手掌部 3.手指套

请参照图1-图2，图1是本实用新型的一种双臂机械手的结构框图。图2是本实用新型的一种双臂机械手的结构示意图。一种双臂机械手，所述的双臂机械手包括手臂部1和手指部2；所述的手指部2连接在手臂部1的一端；所述的手臂部1包括肩部动力机构11、上臂部12、肘部动力机构13、下臂部14、腕部动力机构15；所述的上臂部12一端连接肩部动力机构11，另一端连接肘部动力机构13；所述的下臂部14一端连接肘部动力机构13，另一端连接肘臂腕部动力机构15；所述的肩部动力机构11、肘臂动力机构以及腕部动力机构15均由电机和减速箱组成。

请参照图3，图3是手指部2的结构示意图。所述的手指部2包括大拇指21、手指Ⅱ22、手指Ⅲ23、手指Ⅳ24、手指Ⅴ25、手掌部26；所述的大拇指21上设置有两个关节，每个关节具有一个自由度，并在在关节内设有舵机；所述的手指Ⅱ22、手指Ⅲ23、手指Ⅳ24、手指Ⅴ25均设有三个指节和四个关节，具有三个自由度，其中，前叁指节运动相关，共有一个自由度，并在关节内设有舵机；所述的肩部动力机构11、肘臂动力机构、腕部动力机构15以及关节上均设有限位开关；所述的手掌部26上设有安装槽和机械接口。

所述手指Ⅱ22、手指Ⅲ23、手指Ⅳ24、手指Ⅴ25上的相邻关节之间连接有钢丝绳，并通过钢丝绳耦合传动；所述的大拇指21上设有拉杆，且拇指的自由度通过拉杆关节传动。

请参照图4，图4为手指套3与手指部2穿戴模型结构示意图。所述的手指部2穿戴有手指套3；所述的手指套3上设有电位计；所述的电位计用于通过推动幅度来控制输出电压。

需要说明的是：

所述的手臂部1包括肩部动力机构11、上臂部12、肘部动力机构13、下臂部14、腕部动力机构15；其中，肩部动力机构11用于提供肩滚转，肩俯仰，肩肘滚转方向的自由度；所述的肘部动力机构13用于提供肘俯仰方向的自由度；所述的腕部动力机构15用于提供腕滚转，腕俯仰方向的自由度。

所述的手臂部1长为270mm，其中上臂部12和下臂部14的长度为270mm，手臂部1中心到手指部2远端距离为800mm。

所述的肩部动力机构11、肘臂动力机构以及腕部动力机构15均由电机和减速箱组成，该设计方式一方面用为手臂部1自由度，另一方面，能够获得良好的力矩，满足其力学性能。作为一种优选，为了获得各部分最佳的力矩，其设计如下：肘部动力机构13：电机功率为：200w；额定输出扭矩：0.64Nm；额定输出转速：3000rpm；减速箱减速比：1：100。腕部动力机构15：电机功率：100w；额定输出扭矩：0.32Nm；额定输出转速：3000rpm；减速箱减速比：1：50。

所述的手指部2包括大拇指21、手指Ⅱ22、手指Ⅲ23、手指Ⅳ24、手指Ⅴ25上均设有关节，并在关节内设置舵机，通过舵机的转动从而控制各个部件的运动，实现抓取物体的目的。

请参照图5和图6，图5为大拇指21传动原理示意图。图6为手指Ⅱ22传动原理示意图。远指节关节与中指节关节以钢丝绳相连接，电机同时驱动中指节关节处的两个力作用点，分别带动远指节与中,小指节，实现耦合运动。为了达到抓时手指包络目标物体的目的，中指节关节处采用了自行设计的欠自由度机构，使两指节运动解耦，即当中指节受阻无法运动时，设定的传动比被打破，远指节仍能继续运动。

手指部2上设有安装槽，用于定位和固定各手指。手指部2上设有机械接口，用于连接手掌和机器人肘臂手腕部。

所述的手指部2还设有手指套3，并在手指套3上设置电位计，电位计用于通过推动幅度来控制输出电压，使用状态下，遥控端同时A\D采样可采到手套端电位计的推动幅度来控制输出电压，从而控制伺服电机转速，同理双臂机器手臂的左右方向和各个电位计有三对方向分别控制手臂的旋转、大臂、小臂的工作，在每个自由度上都装有限位开关，电位计摇杆的两对方向控制另外三个伺服电机，同时限制各自由度动作幅度。

本实用新型的一种双臂机械手，自由度好，力学性能好，精准控制，且能精准抓取物体的目的，不仅可以应用在三防应急侦查救援机器人上，还可用于其他机器人上；手臂部1包括肩部动力机构11、上臂部12、肘部动力机构13、下臂部14、腕部动力机构15；其中，肩部动力机构11用于提供肩滚转，肩俯仰，肩肘滚转方向的自由度；所述的肘部动力机构13用于提供肘俯仰方向的自由度；所述的腕部动力机构15用于提供腕滚转，腕俯仰方向的自由度；肩部动力机构11、肘臂动力机构以及腕部动力机构15均由电机和减速箱组成，该设计方式一方面用为手臂部1自由度，另一方面，能够获得良好的力矩，满足其力学性能；指部包括大拇指21、手指Ⅱ22、手指Ⅲ23、手指Ⅳ24、手指Ⅴ25上均设有关节，并在关节内设置舵机，通过舵机的转动从而控制各个部件的运动，实现抓取物体的目的；手指部2上设有安装槽，用于定位和固定各手指。手指部2上设有机械接口，用于连接手掌和机器人肘臂手腕部；手指部2还设有手指套3，并在手指套3上设置电位计，电位计用于通过推动幅度来控制输出电压，通过控制输出电压就能控制运动幅度，控制精准。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本实用新型的保护范围。