仿生三指机械手的制作方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及仿生机器手技术领域，尤其是涉及一种仿生三指机械手。
【背景技术】
[0002]机器人飞速发展，已经成为工业4.0的核心技术之一，机械手是机器人与外界进行交互和操作的主要手段之一，起着不可替代的作用，特别是与人类的手一样具有通用性和灵活性的灵巧手已迫在眉睫。
[0003]当前，很多文献已经着力于机械手方面的研究，有针对具体问题的专用机械手，也有仿人手的5指机械手；比如:北航的bh系列手、清华的th系列手。但前者是针对具体操作对象而设计的专用性机械手，脱离具体目标后无法使用，无法充当机器人手这样一个高度仿生的部件；后者性能并不能满足通用、灵巧等实际需求。当然，有一些研究已经着力于仿生机械手的研究，比如国外的barretthand机械手。但是此机械手存在结构复杂、灵活性低、通用性差、力度掌控能力差等问题，尤其是对加工工艺、材料的耐磨性要求较高、对使用年限有较高限制的问题。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是为了克服已有技术的缺陷，基于barrettband机械手的外形，为了解决机器人手灵活性低、通用性差、力度掌控能力差等问题，提出一种仿生三指形封闭机械手。
[0005]为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的:
[0006]本发明提供的仿生三指机械手，包括:
[0007]手指，包括指根、指中、指尖、推杆驱动机构和手指驱动装置，所述指尖通过第一转轴与指中铰接，所述指中通过第二转轴与指根铰接，所述推杆驱动机构包括安装在指尖上的与所述第一转轴连接的被动摆臂、安装在第二转轴上的与所述驱动结构啮合连接的被动齿轮、安装在指中上的与所述被动齿轮啮合连接的主动摆臂以及分别与被动摆臂和主动摆臂相连接的两根连杆;手指驱动装置安装在指根内部，手指驱动装置通过驱动被动齿轮旋转进而驱使指中和指尖的联动；
[0008]圆柱形骨架，用于安装所述手指；
[0009]手掌控制装置，安装于所述圆柱形骨架内，所述手掌控制装置与所述指跟连接;所述手掌控制装置用于控制所述手指在水平方向进行旋转；
[0010]手掌，安装在指根与圆柱形骨架之间。
[0011]进一步的，所述手指驱动装置包括电机、扭矩保护器、离合器、减速齿轮组、丝杠、滑块和用于与被动齿轮啮合连接的主动齿条;所述电机依次通过离合器、减速齿轮组驱动丝杠旋转，所述滑块安装在丝杠上，所述主动齿条设置在滑块上。
[0012]进一步的，所述手掌为矩形壳体。
[0013]进一步的，所述在手掌中心位置安装有用于拍摄图像的高清摄像头。
[0014]进一步的，所述手掌的一组对角处分别设置有用于预判抓取目标或者环境深度信息的深度传感器。
[0015]进一步的，所述指尖表面安装有触觉传感器。
[0016]进一步的，所述手指包括一根安装在圆柱形骨架的固定手指以及分别安装在圆柱形骨架上并与手掌控制装置连接的两根活动手指。
[0017]进一步的，所述手掌控制装置包括底盘以及安装在所述底盘内的蜗杆、涡轮、与涡轮啮合第一齿轮以及通过齿轮系与涡轮啮合的第二齿轮;所述蜗杆驱动涡轮旋转，所述涡轮驱动所述第一齿轮和第二齿轮旋转。
[0018]进一步的，所述第一齿轮和第二齿轮分别与活动手指进行轴连接。
[0019]进一步的，还包括用于与外部机械臂连接的螺纹连接器，所述螺纹连接器安装于所述圆柱形骨架底部。
[0020]相对于现有技术，本发明具有以下优势:
[0021]1、采用手指驱动装置、手掌控制装置的新型传动方式，用国产化电机实现低成本设计完成高精度的控制需求；
[0022]2、本发明的指尖控制由平行四边形推杆驱动机构实现指中、指尖的固定比例摇摆，此设计传递效率高，传动精度高，不会出现因打滑产生的传动误差；
[0023]3、本发明采用齿轮传动、丝杠传动、齿轮齿条组合实现断电保护功能使得机械手成本进一步降低，效率进一步提升。
【附图说明】
[0024]为了更清楚地说明本发明【具体实施方式】或现有技术中的技术方案，下面将对【具体实施方式】或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0025]图1为本发明的结构不意图；
[0026]图2为本发明提供的手指的结构示意图；
[0027]图3为本发明提供的手掌控制装置的结构示意图；
[0028]其中:1、手指，2、圆柱形骨架，3、手掌控制装置;4、手掌;5、第一转轴，6、第二转轴，
7、高清摄像头，8、深度传感器，9、触觉传感器，1、螺纹连接器，11、指根，12、指中，13、指尖，14、推杆驱动机构，15、手指驱动装置，31、底盘，32、蜗杆，33、涡轮，34、第一齿轮，35、第二齿轮，141、被动摆臂，142、被动齿轮，143、主动摆臂，144、连杆，151、电机，152、扭矩保护器，153、离合器，154、减速齿轮组，155、丝杠，156、滑块。
【具体实施方式】
[0029]下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0030]在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0031]请参照图1-图3，本发明提供的仿生三指机械手，包括:手指1、圆柱形骨架2、手掌控制装置3和手掌4;
[0032]所述手指I设置有三根具有三个关节的手指，包括一根安装在圆柱形骨架2上的固定手指以及分别安装在圆柱形骨架2上并与手掌控制装置3活动连接的两根活动手指，所述两根活动手指可以在手掌控制装置3驱动下进行旋转;所述手掌4安装在指根11与圆柱形骨架2之间。
[0033]请参照图2，本实施例的手指I包括指根11、指中12、指尖13、推杆驱动机构14和手指驱动装置15。
[0034]所述指尖13通过第一转轴5与指中12铰接，所述指中12通过第二转轴6与指根11铰接，所述推杆驱动机构14包括被动摆臂141、被动齿轮142、主动摆臂143以及两根连杆144;
[0035]所述被动摆臂141安装在指尖13上，被动摆臂141与第一转轴5连接；
[0036]所述被动齿轮142安装在第二转轴6上，并且被动齿轮142与手指驱动装置15啮合连接；
[0037]所述主动摆臂143安装在指中12上，主动摆臂143与所述被动齿轮142啮合连接；
[0038]所述两根连杆144分别与被动摆臂141和主动摆臂143相连接;优选地，将两根连杆144分别设置在被动摆臂141和主动摆臂143左右两侧，形成平行四边形机构实现对指尖13关节定传动比的摇摆运动；
[0039]所述手指驱动装置15安装在指根11内部，手指驱动装置15包括电机151、扭矩保护器152、离合器153、减速齿轮组154、丝杠155、滑块156和用于与被动齿轮142啮合连接的主动齿条;所述电机151采用伺服电机，伺服电机151依次通过扭矩保护器152、离合器153、减速齿轮组154驱动丝杠155旋转，伺服电机151与减速齿轮组154之间采用离合器153，以保证手指抓紧并且压力传感器尚未动作时，电机151不会堵转。所述滑块156安装在丝杠155上，滑块156在丝杠155的带动在做水平运动，所述主动齿条设置在滑块156上，主动齿条与安装在指中12上的被动齿轮142啮合连接，该齿条将水平运动通过被动齿轮142转变成指中12的旋转摆动运动，所述指中