一种基于钢丝传动的多自由度机械手的制作方法
【专利说明】
所属技术领域
[0001]本发明属于机械手技术领域，尤其涉及一种基于钢丝传动的多自由度机械手。
【背景技术】
[0002]目前机械手的驱动方式多使用伺服电机驱动、钢丝驱动、液压驱动等，少部分使用人造肌肉驱动；其中人造肌肉驱动，虽然驱动的方式先进，但是制造成本目前很高，液压驱动需要强大的动力来对液压油增压驱动，将会增加设备的重量和对技术成熟度要求较高，所以成本也较高；那么在仿真机械手驱动上伺服电机驱动和钢丝驱动较为常见，伺服电机驱动为在每个关节上安装一个伺服电机，这将会导致机械手上的机构很不美观，伺服电机的尺寸外形将决定机械手的外形和功能；目前使用最多的、成本最低的是采用钢丝驱动，将伺服电机集中安装在手臂处，机械手机构较为简单，控制较为容易，但是钢丝驱动中容易出现机械指定位不准、手指虚位摆动等情况。
[0003]本发明设计一种基于钢丝传动的多自由度机械手解决如上问题。
【发明内容】
[0004]为解决现有技术中的上述缺陷，本发明公开一种基于钢丝传动的多自由度机械手，它是采用以下技术方案来实现的。
[0005]—种基于钢丝传动的多自由度机械手，其特征在于:它包括第二副指、第一副指、副指固定摆块、独立电源、主指、手指支撑板、机械手固定结构、机械手固定套、手指力量调节旋钮、副指摆动轴、主指固定摆块、主指固定摆块支撑，其中两个副指摆动轴安装在手指支撑板一侧的两端，第一副指和第二副指均通过副指固定摆块分别安装在两个副指摆动轴上，主指固定摆块支撑安装在手指支撑板上，主指固定摆块通过转轴安装在主指固定摆块支撑上，独立电源安装在手指支撑板上，副指与独立电源位于手指支撑板两侧，机械手固定结构安装在手指支撑板上且与独立电源紧贴，机械手固定套一端安装在机械手固定结构上；手指力量调节旋钮安装在独立电源上。
[0006]机械指通过电源带动电机控制，手指力量调节旋钮控制电源电流大小，进而控制电机的扭矩。
[0007]上述第一副指和第二副指具有相同的结构，对于任意一个副指，它包括固定环、glj指第一支架、副指第二支架、第一钢丝调节结构、机械指受力结构、副指第三支架、第二钢丝调节结构、副指第四支架、机械指驱动皮带轮、弯曲电机驱动皮带轮、副指第一支架圆柱销、第一钢丝驱动轮、第二钢丝驱动轮、钢丝调节结构支架、副指第三支架圆柱销、副指第四支架圆柱销、副指第四支架弯曲钢丝、副指第三支架弯曲钢丝、手指弯曲电机、弯曲电机固定结构，其中副指第一支架安装在副指固定摆块上，副指第二支架通过固定在副指第一支架上的副指第一支架圆柱销安装在副指第一支架上，副指第三支架通过固定在副指第三支架上的副指第三支架圆柱销安装在副指第二支架上，副指第四支架通过固定在副指第四支架上的副指第四支架圆柱销安装在副指第三支架上，第一钢丝驱动轮和第二钢丝驱动轮并排安装在副指第一支架圆柱销上，第一钢丝调节结构通过钢丝调节结构支架安装在副指第二支架上且靠近副指第三支架处，第二钢丝调节结构通过钢丝调节结构支架安装在副指第三支架上且靠近副指第四支架处；两个机械指受力结构分别安装在副指第三支架和副指第四支架上，且安装在副指第三支架上的机械指受力结构安装位置靠近副指第二支架，安装在副指第四支架上的机械指受力结构安装位置靠近副指第三支架；固定环安装在副指第二支架侧面，且轴线与副指第一支架圆柱销轴线重合，机械指驱动皮带轮安装在固定环上，手指弯曲电机通过弯曲电机固定结构安装在副指第一支架上，弯曲电机驱动皮带轮安装在手指弯曲电机转轴上，弯曲电机驱动皮带轮通过皮带与机械指驱动皮带轮连接；副指第三支架弯曲钢丝一端连接安装在副指第三支架上的机械指受力结构上端，穿过第一钢丝调节结构上端，从下侧缠绕在第二钢丝驱动轮上并从第二钢丝驱动轮上侧伸出，经过与之前的钢丝交叉后穿过第一钢丝调节结构下端，最后连接在安装在副指第三支架上的机械指受力结构下端；副指第四支架弯曲钢丝一端连接安装在副指第四支架上的机械指受力结构上端，经过第二钢丝调节结构上端、第一钢丝调节结构上端，从下侧缠绕在第一钢丝驱动轮上，并从第一钢丝驱动轮上侧伸出，经过与之前的钢丝交叉，穿过第一钢丝调节结构下侧，第二钢丝调节结构下侧，最后连接到安装在副指第四支架上的机械指受力结构下端。
[0008]本发明中通过弯曲电机带动弯曲电机驱动皮带轮，进而带动机械指皮带轮摆动，带动副指第二支架围绕副指第一支架圆柱销摆动一定的角度，缠绕在第二钢丝驱动轮上的钢丝相对于其他支架会有一定的位移，通过交叉布丝，经过第一钢丝调节结构，会对副指第三支架上的机械指受力结构产生拉力，使副指第三支架相对于副指第二支架弯曲的运动；同样缠绕在第一钢丝驱动轮上的钢丝相对于副指的其他支架会有相对移动，钢丝绳通过交叉布丝，经过第一钢丝调节机构和第二钢丝调节结构，对副指第四支架上的机械指固定结构产生拉力，使副指第四支架相对于副指第三支架弯曲。进而模仿人手。
[0009]上述主指包括主指第三支架、主指第二支架、主指第一支架、主指第一支架圆柱销、弯曲电机固定结构、第三钢丝驱动轮、主指固定摆块、主指第三支架圆柱销、固定环、机械指驱动皮带轮、弯曲电机驱动皮带轮、手指弯曲电机、机械指受力结构、第二钢丝调节结构、钢丝调节结构支架，其中主指第一支架安装在主指固定摆块上，主指第二支架通过固定在主指第一支架上的主指第一支架圆柱销安装在主指第一支架上，主指第三支架通过固定在主指第三支架上的主指第三支架圆柱销安装在主指第二支架上，第三钢丝驱动轮安装在主指第一支架圆柱销上；第二钢丝调节结构通过钢丝调节结构支架安装在主指第二支架上且靠近主指第三支架，机械指受力结构安装在主指第三支架上且靠近主指第二支架；固定环安装在主指第二支架侧面，且轴线与主指第一支架圆柱销轴线重合，机械指驱动皮带轮安装在固定环上，手指弯曲电机通过弯曲电机固定结构安装在主指第一支架上，弯曲电机驱动皮带轮安装在手指弯曲电机转轴上，弯曲电机驱动皮带轮通过皮带与机械指驱动皮带轮连接。
[0010]主指第一支架、主指第二支架和主指第三支架的布丝方式同副指第一支架、副指第二支架、副指第三支架的副指第三支架弯曲钢丝的布丝方式相似。
[0011]上述第一钢丝调节结构包括调节结构支撑、弹簧卡片、钢丝导环、弹簧、钢丝导环支撑、内套结构、外套结构、调节结构支撑套孔、外套结构导块滑槽、内套结构导块、外套结构导块、外套结构套孔、内套结构导块滑槽、导块限位环，其中调节结构支撑安装在钢丝调节机构支架上，调节结构支撑上开有调节结构支撑套孔，调节结构支撑套孔侧面开有外套结构导块滑槽；外套结构为空心圆柱体，外套结构上开有外套结构套孔，外套结构套孔侧面开有内套结构导块滑槽，外套结构外侧一端安装有外套结构导块，内套结构外侧一端安装有内套结构导块；内套结构外侧面、内套结构导块分别与外套结构套孔、内套机构导块滑槽配合；外套结构外侧面、外套结构导块分别与调节结构支撑套孔、外套结构导块滑槽配合；调节结构支撑套孔外安装有导块限位环，外套结构套孔外侧也安装有导块限位环；内套结构向调节结构支撑上侧滑出，外套结构向调节结构支撑下侧滑出；两个弹簧卡片分别安装在内套结构的一端和外套结构的一端，且两个弹簧卡片位于调节结构支撑两侧，在两个弹簧卡片和调节结构支撑之间安装有两个弹簧，且两弹簧分别外套在内套结构和外套结构上；两个钢丝导环分别安装在两个弹簧卡片上；钢丝导环支撑穿过并安装在调节结构支撑上，且与调节结构支撑套孔并列，两个钢丝导环分别安装在钢丝导环支撑两端。
[0012]本发明中增加了第一钢丝调节结构，而在第一钢丝调