机械手的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及机械手，特别是涉及一种具有机械手指的机械手。
【背景技术】
[0002]具有机械手指的机械手，在工业和生活等领域已经有非常重要的应用。
[0003]现有机械手的机械手指有两种示教再现方式:
1、示教者通过控制端控制机械手指的运动，对机械手进行示教，再现时机械手指根据控制端记录的数据再现。这种方式，示教麻烦，但再现和示教都是机械手指执行动作，示教准确。
[0004]2、人手戴上用来采集人手指运动数据的示教手套执行动作，控制模块记忆下来相关的数据并控制机械手指运动，机械手指根据示教手套采集的数据模仿人手指运动。这种控制方式的优点是:示教方便；缺点是:示教时，人手通过机械手套执行动作，而再现时，机械手执行动作，示教不准确。或者，示教时人手戴上示教手套运动，机械手执行示教动作，再现时机械手执行再现动作，这样示教和再现都是机械手执行动作，示教准确，但因为示教时人手和机械手的位置差异，示教不方便。
【发明内容】
[0005]本发明要解决的技术问题是提供一种能够方便和准确示教的具有机械手指的机械手，以及一种能够对具有手指的机械手方便和准确示教的示教方法。
[0006]为解决上述技术问题，本发明的机械手包括:一种机械手，包括:至少一个具有至少一个机械指节的机械手指、与机械手指连接的机械手掌、用于直接或间接测量机械指节间和/或机械指节与机械手掌间相对运动位置的位移传感器、用于驱动机械指节间和/或机械指节与机械手掌间相对运动的动力模块、用于控制动力模块运动的控制模块；位移传感器将检测的位置信号传递给控制模块；还包括:设置在机械指节上用于将示教指节和机械指节连接的指连接结构。这样示教时，示教指节通过指连接结构带动机械指节运动，使具有机械手指的机械手的示教方便准确；同时示教指节可以通过指连接结构感受到指连接结构或机械指节所受外力，形成负反馈，使示教更方便准确。
[0007]进一步的，指连接结构为用于套接示教指节的指套；指套为套装结构；指套固定在第一机械指节上，或指套固定在其它机械指节上，或多个指套分别固定在不同的机械指节上。连接结构为套状结构的指套，结构简单。
[0008]进一步的，指连接结构还用于动作执行，其主体结构的材料为受力不易变形的硬材料。指连接结构连接示教手指，将其用于动作执行可使示教进一步的方便准确。
[0009]进一步的，指连接结构还包括固定在主体结构上的用于缩紧连接示教手指的弹性结构。弹性结构具有弹性，可以缩紧示教指节，这样指连接结构不易与示教指节脱离。
[0010]进一步的，机械手还包括包裹在指连接结构外层的软体结构。这样避免硬材料的主体结构直接对物体施加力，使力过大或过小。
[0011]进一步的，机械手还包括固定在第一机械指节上的执行结构；执行结构呈一定弧度或角度弯向机械掌心。这样更利于机械手执行抠、抓等需要多个指节向掌心弯曲的动作，减少了机械手指节不足的缺点。
[0012]进一步的，机械手还包括设置在机械手掌上用于连接示教手掌的掌连接结构。掌连接结构可以是示教手掌和机械手掌连接，从而将示教手整体的动作示教给机械手。
[0013]进一步的，掌连接结构和指连接结构连为一体。这样方便示教手穿戴指连接结构和掌连接结构。
[0014]进一步的，机械手还包括与机械手掌连接的机械手臂；机械手臂包括至少一个机械肢节；位移传感器还用于直接或间接测量机械肢节间和/或机械肢节与机械手掌间的相对运动位置；动力模块还用于驱动机械肢节间和/或机械肢节与机械手掌间的相对运动。这样不仅机械手指的运动可以被方便准确示教，机械手掌的运动也可以被方便准确的示教，由于机械手指连接在机械手掌上，从而机械手指的整体运动也可以被方便准确的示教。
[0015]一种具有手指的机械手的示教再现方法，包括下述步骤:
示教时，将设置在机械指节上的指连接结构和示教指节连接；示教指节通过指连接结构带动机械指节运动；位移传感器直接或间接测量机械指节间和/或机械指节与机械手掌间相对运动位置信息，并传给控制模块，控制模块记录多个时间点的各位置信息；再现时，控制模块根据记录的位置信息控制各机械指节运动。这种示教再现方法，示教指节通过指连接结构带动机械指节运动，使具有机械手指的机械手的示教方便准确；同时示教指节可以通过指连接结构感受到指连接结构或机械指节所受外力，形成负反馈，使示教更方便准确。
【附图说明】
[0016]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明。
[0017]图1是机械手结构图。
[0018]图2是机械手和人手的配合图。
[0019]图3是具有手臂的机械手和人手的配合图。
[0020]图4是指套剖面图。
[0021]图5是指套和掌套连为一体的机械手结构图。
[0022]图6是指套和掌套连为一体的机械手结构图。
[0023]图7是第一和第二机械指节上都固定有指套的机械手简化图。
[0024]图8是第一、第二和第三机械指节上都固定有指套的机械手简化图。
[0025]图9是只有第一和第二两个机械指节的机械手简化图。
【具体实施方式】
[0026]在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“固定”应做广义理解，指两个零部件固定连接或两个零部件一体化。
[0027]如图1和图2所示，人手8作为示教手，人手指801作为示教手指，人手指节801a作为示教指节，人手掌802作为示教手掌(也可以动物手等作为示教手)。指套601作为指连接结构，指连接结构还可以是夹子等结构。机械手包括101、102、103、104、105五个机械手指，五个机械手指分别装在机械手掌2上的不同位置。五个机械手指有相似的结构，以位于食指位置的机械手指101为例，机械手指101包括第一机械指节101a、第二机械指节101b、第三机械指节101c、第四机械指节101d，第一机械指节1la和第二机械指节101b、第二机械指节1lb和第三机械指节101c、第三机械指节1lc和第四机械指节1ld分别在关节101e、101f、101g处组成转动副，第四机械指节1ld与机械手掌2在关节1lh处组成转动畐IJ，关节101e、101f、101g处的转动副轴线互相平行且都与关节1lh处的转动副轴线垂直。在关节101e、1lf、1lgUOlh处分别装有电机3 (可以使电机定子和转子分别固定在两个相连的零部件上)，它们分别用于驱动第一机械指节1la与第二机械指节101b、第二机械指节1lb与第三机械指节101c、第三机械指节1lc与第四机械指节101d、第四机械指节1ld与机械手掌2相互转动。在电机3上装有用于检测电机3的转子角度位移的编码器4。第一机械指节1la上固定有指套601，指套601用于套接食指上的第一人手指节801a。机械手掌2上固定有掌套7，掌套7用于套接人手掌802，从而将机械手掌2与人手掌802连接(机械手掌2也可不与人手掌802连接，机械手掌2可与其它物体通过铰链或固定等方式连接)。
[0028]示教时，第一人手指节801a通过指套601带动第一机械指节1la运动，机械手指101各指节运动，进而带动各关节位置的电机3转动，各编码器4采集各时间点各电机3的转子角位移信息并传递给控制模块5，控制模块5记录各时间点各电机3的转子角位移。机械手工作时，第一人手指节801a退出指套601，控制模块5根据记录的各时间点各电机3的转子角位移信息控制各电机3转动，从而再现示教时机械手指101的运动。
[0029]其它手指与机械手指101的结构、示教及工作原理相似。机械手指105的第四机械指节105d与机械手掌2在关节105h处组成转动副，因为机械手指105位于拇指位置，所以105h处的转动轴线与关节1lh处的转动轴线成一角度a，这样可以使机械手指105更好的跟随人手拇指的动作，优选a值的范围20~90度。
[0030]如图3所示，掌套7作为掌连接结构。机械手还包括机械手臂9，机械手掌2和机械手臂9连接关节处装有电机3，机械手臂9各关节处也装有电机3，机械手臂9和基座10连接，它们的连接关节处也有电机3，每个电机3上都装有编码器4。基座10固定在墙体、桌面或操作台等上。示教时，人手掌802插入掌套7，第一人手指节801a插入指套601，第一人手指节801a运动带动机械手指101运动，人手掌802运动带动