一種基于鋼絲拉動(dòng)的仿真機(jī)械手指的制作方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】
所屬技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于機(jī)械手指驅(qū)動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于鋼絲拉動(dòng)的仿真機(jī)械手指O
【背景技術(shù)】
[0002]目前機(jī)械手的手指的驅(qū)動(dòng)方式多使用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)、鋼絲驅(qū)動(dòng)、液壓驅(qū)動(dòng)等，少部分使用人造肌肉驅(qū)動(dòng)；其中人造肌肉驅(qū)動(dòng)，雖然驅(qū)動(dòng)的方式先進(jìn)，但是制造成本目前很高，液壓驅(qū)動(dòng)需要強(qiáng)大的動(dòng)力來(lái)對(duì)液壓油增壓驅(qū)動(dòng)，將會(huì)增加設(shè)備的重量和對(duì)技術(shù)成熟度要求較高，所以成本也較高;那么在仿真機(jī)械手手指驅(qū)動(dòng)上伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)和鋼絲驅(qū)動(dòng)較為常見(jiàn)，伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)為在每個(gè)關(guān)節(jié)上安裝一個(gè)伺服電機(jī)，這將會(huì)導(dǎo)致機(jī)械手指上的機(jī)構(gòu)很不美觀，伺服電機(jī)的尺寸外形將決定機(jī)械手指的外形和功能；目前使用最多的、成本最低的是采用鋼絲驅(qū)動(dòng)，將伺服電機(jī)集中安裝在手臂處，機(jī)械手及手指機(jī)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，控制較為容易，但是鋼絲驅(qū)動(dòng)中容易出現(xiàn)機(jī)械指定位不準(zhǔn)、手指虛位擺動(dòng)等情況。
[0003]本發(fā)明通過(guò)針對(duì)鋼絲驅(qū)動(dòng)的機(jī)械手指的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)一種基于鋼絲拉動(dòng)的仿真機(jī)械手指解決如上問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺陷，本發(fā)明公開(kāi)一種基于鋼絲拉動(dòng)的仿真機(jī)械手指，它是采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
[0005]—種基于鋼絲拉動(dòng)的仿真機(jī)械手指，其特征在于:它包括機(jī)械指第四支架、機(jī)械指第三支架、鋼絲導(dǎo)板、鋼絲、機(jī)械指第二支架、機(jī)械指第一支架、機(jī)械指第一支架鋼絲孔、機(jī)械指支架拉簧、機(jī)械指第二復(fù)位彈簧、機(jī)械指第三復(fù)位彈簧、復(fù)位彈簧固定板、鋼絲引導(dǎo)槽、機(jī)械指拉板、機(jī)械指第一復(fù)位彈簧、機(jī)械指支架限位板，其中機(jī)械指第二支架通過(guò)圓柱銷(xiāo)安裝在機(jī)械指第一支架上，機(jī)械指第三支架通過(guò)圓柱銷(xiāo)安裝在機(jī)械指第二支架上，機(jī)械指第四支架通過(guò)圓柱銷(xiāo)安裝在機(jī)械指第三支架上，兩個(gè)鋼絲導(dǎo)板分別安裝在機(jī)械指第二支架上且靠近機(jī)械指第三支架處和機(jī)械指第三支架上且靠近機(jī)械指第四支架處，兩個(gè)鋼絲導(dǎo)板均安裝在機(jī)械指彎曲一側(cè);三個(gè)機(jī)械指拉板分別安裝在機(jī)械指第四支架上且靠近機(jī)械指第三支架處、機(jī)械指第三支架上且靠近機(jī)械指第二支架處和機(jī)械指第二支架上且靠近機(jī)械指第一支架處，三個(gè)機(jī)械指拉板均安裝在機(jī)械指彎曲一側(cè);鋼絲一端穿過(guò)機(jī)械指第一支架上的鋼絲孔，鋼絲中間安裝有三個(gè)機(jī)械指支架拉簧，三個(gè)機(jī)械指支架拉簧一端分別安裝在三個(gè)機(jī)械指拉板上;三個(gè)復(fù)位彈簧固定板分別安裝在機(jī)械指第四支架上且靠近機(jī)械指第三支架處、機(jī)械指第三支架上且靠近機(jī)械指第二支架處和機(jī)械指第二支架上且靠近機(jī)械指第一支架處;三個(gè)機(jī)械指支架限位板分別安裝在機(jī)械指第三支架末端、機(jī)械指第二支架末端和機(jī)械指第一支架末端;三個(gè)復(fù)位彈簧固定板和三個(gè)機(jī)械指支架限位板均安裝在機(jī)械指彎曲一側(cè)的背面;機(jī)械指第一復(fù)位彈簧一端安裝在機(jī)械指第一支架上的機(jī)械指支架限位板上，另一端安裝在機(jī)械指第二支架上的復(fù)位彈簧固定板上;機(jī)械指第二復(fù)位彈簧一端安裝在機(jī)械指第二支架上的機(jī)械指支架限位板上，另一端安裝在機(jī)械指第三支架上的復(fù)位彈簧固定板上;機(jī)械指第三復(fù)位彈簧一端安裝在機(jī)械指第三支架上的機(jī)械指支架限位板上，另一端安裝在機(jī)械指第四支架上的復(fù)位彈簧固定板上；
[0006]上述鋼絲導(dǎo)板中間開(kāi)有鋼絲引導(dǎo)槽；為了防止鋼絲受力拉動(dòng)過(guò)程中突然改變位置，而引起機(jī)械指突然的顫抖。
[0007]上述三個(gè)機(jī)械指支架拉簧為完全相同的彈簧;機(jī)械指抓取物體，當(dāng)某一個(gè)機(jī)械指支架受到物體阻力時(shí)，連接該支架的拉簧拉伸量將比其他未受到物體阻力的支架所連接的拉簧拉伸量大，而且受到物體阻力的支架拉簧拉伸量大，當(dāng)拉簧拉力與物體阻力平衡時(shí)，未受到物體阻力的支架在拉簧小拉伸量下繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，直到受到物體阻力并且與拉簧拉力平衡時(shí)為止，進(jìn)而使機(jī)械指抓取物體時(shí)支架將處于各自的阻力和彈簧拉力綜合平衡狀態(tài)下，能夠很好的適應(yīng)物體的形狀。
[0008]上述機(jī)械指第二復(fù)位彈簧彈性系數(shù)、機(jī)械指第三復(fù)位彈簧彈性系數(shù)、機(jī)械指第一復(fù)位彈簧彈性系數(shù)依次增大2倍。在基本完全模仿人手沒(méi)有抓取物體時(shí)，手指自然彎曲的運(yùn)動(dòng)，復(fù)位彈簧彈性系數(shù)設(shè)計(jì)如上。
[0009]作為本技術(shù)的進(jìn)一步改進(jìn)，上述鋼絲驅(qū)動(dòng)通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)。
[0010]作為本技術(shù)的進(jìn)一步改進(jìn)，上述電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括環(huán)孔蓋板、槽輪支撐輪、環(huán)孔蓋板支撐、撥盤(pán)、槽輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)、搖臂、機(jī)構(gòu)支板、六角板支柱、鋼絲孔、六角板、鋼絲轉(zhuǎn)輪、鋼絲轉(zhuǎn)輪支撐、鋼絲轉(zhuǎn)輪錐齒、傳動(dòng)齒輪錐齒、傳動(dòng)齒輪、鋼絲轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)軸、傳動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)軸、搖臂圓柱銷(xiāo)、鋼絲驅(qū)動(dòng)電機(jī)、槽輪、槽輪轉(zhuǎn)軸、鋼絲驅(qū)動(dòng)電機(jī)齒輪，其中槽輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝在機(jī)構(gòu)支板上，撥盤(pán)安裝在槽輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)軸上，搖臂安裝在撥盤(pán)上，搖臂圓柱銷(xiāo)安裝在搖臂一端；槽輪安裝在槽輪支撐輪上，槽輪和槽輪支撐輪通過(guò)槽輪轉(zhuǎn)軸安裝在機(jī)構(gòu)支板上，鋼絲驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝在槽輪支撐輪一側(cè)的偏心位置上，鋼絲驅(qū)動(dòng)電機(jī)齒輪安裝在鋼絲驅(qū)動(dòng)電機(jī)上;環(huán)孔蓋板通過(guò)兩個(gè)環(huán)孔蓋板支撐安裝在機(jī)構(gòu)支板上，環(huán)孔蓋板上開(kāi)有鋼絲孔，六角板支柱一端固定在環(huán)孔蓋板中心，另一端固定在六角板中心位置上，六角板六個(gè)角上均開(kāi)有圓孔；
[0011]上述六角板的每一個(gè)角上安裝有相同的結(jié)構(gòu)，對(duì)于六角板上的每一個(gè)角:鋼絲轉(zhuǎn)輪支撐安裝在六角板角上，鋼絲轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)軸安裝在鋼絲轉(zhuǎn)輪支撐上，鋼絲轉(zhuǎn)輪安裝在鋼絲轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)軸一端，鋼絲轉(zhuǎn)輪錐齒安裝在鋼絲轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)軸另一端，傳動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)軸安裝在六角板角上的圓孔中，傳動(dòng)齒輪錐齒安裝在傳動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)軸一端，傳動(dòng)齒輪安裝在傳動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)軸另一端，傳動(dòng)齒輪錐齒與鋼絲轉(zhuǎn)輪錐齒嚙合；
[0012]上述鋼絲驅(qū)動(dòng)電機(jī)齒輪與各個(gè)傳動(dòng)齒輪交替嚙合。
[0013]本發(fā)明中的僅設(shè)計(jì)了一根機(jī)械指，每根機(jī)械指需要一根鋼絲驅(qū)動(dòng)，本電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)能夠驅(qū)動(dòng)多個(gè)機(jī)械指組成的機(jī)械手。設(shè)計(jì)中使用了槽輪間隙運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，安裝在槽輪支撐輪上的鋼絲驅(qū)動(dòng)電機(jī)整體做間隙停留圓周運(yùn)動(dòng)。發(fā)明中設(shè)計(jì)的槽輪槽數(shù)為6個(gè)，在運(yùn)行一周內(nèi)，鋼絲驅(qū)動(dòng)電機(jī)在6個(gè)停留位置上停留一段時(shí)間，在六個(gè)停留位置上，相對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)六個(gè)傳動(dòng)齒輪與鋼絲驅(qū)動(dòng)電機(jī)齒輪配合。同一時(shí)間內(nèi)有且僅有一個(gè)傳動(dòng)齒輪被驅(qū)動(dòng)。將鋼絲一端纏繞在鋼絲轉(zhuǎn)輪上，鋼絲的另一端與機(jī)械手指的各個(gè)支架連接，鋼絲轉(zhuǎn)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)能夠拉動(dòng)鋼絲運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)機(jī)械手指的運(yùn)動(dòng)。
[0014]作為本技術(shù)的進(jìn)一步改進(jìn)，上述槽輪槽數(shù)可以為3-10個(gè)，根據(jù)所需驅(qū)動(dòng)的機(jī)械手指的自由度數(shù)量或者機(jī)械手的手指數(shù)可做對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)，可驅(qū)動(dòng)3-10個(gè)的自由度。槽數(shù)或者所驅(qū)動(dòng)的自由度數(shù)范圍根據(jù)以下方面確定，首先槽輪間隙機(jī)構(gòu)最小的槽數(shù)為3個(gè)，其次槽輪槽數(shù)很多時(shí)，在相同的時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)一周，每一次的停留時(shí)間將會(huì)縮短，這將影響驅(qū)動(dòng)的可靠性和可控制性，所以設(shè)計(jì)中給出槽數(shù)的取值范圍。
[0015]作為本技術(shù)的進(jìn)一步改進(jìn)，上述槽輪支撐輪上安裝有平衡柱，平衡柱軸線、鋼絲驅(qū)動(dòng)電機(jī)軸線和槽輪支撐輪軸線共面。設(shè)計(jì)平衡柱是為了抵消鋼絲驅(qū)動(dòng)電機(jī)整體做離心間隙轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)對(duì)機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的震動(dòng)。
[0016]作為本技術(shù)的進(jìn)一步改進(jìn)，上述鋼絲轉(zhuǎn)輪中纏繞有鋼絲，每個(gè)鋼絲孔對(duì)應(yīng)一個(gè)鋼絲轉(zhuǎn)輪，且每個(gè)鋼絲轉(zhuǎn)輪上的鋼絲穿過(guò)環(huán)孔蓋板上相對(duì)應(yīng)的鋼絲孔。設(shè)計(jì)與鋼絲轉(zhuǎn)輪相對(duì)應(yīng)的鋼絲孔為了保證鋼絲之間不出現(xiàn)相互纏繞和干涉。
[0017]作為本技術(shù)的進(jìn)一步改進(jìn)，上述六角板的角數(shù)與槽輪槽數(shù)一致，可以為3-10個(gè)。
[0018]相對(duì)于傳統(tǒng)的機(jī)械手指驅(qū)動(dòng)技術(shù)，本發(fā)明中機(jī)械指各個(gè)支架通過(guò)圓柱銷(xiāo)連接在一起組成機(jī)械手指，通過(guò)在各個(gè)支架彎曲一側(cè)背面安裝復(fù)位彈簧來(lái)保證機(jī)械手指原始豎直狀態(tài)，在各個(gè)支架彎曲一側(cè)鋼絲和各個(gè)支架通過(guò)拉簧連接，通過(guò)拉簧拉動(dòng)可以將機(jī)械指的各個(gè)支架拉動(dòng)發(fā)生相互轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)機(jī)械指的彎曲。本發(fā)明所設(shè)計(jì)的三個(gè)復(fù)位彈簧的彈性系數(shù)不同使得機(jī)械指各關(guān)節(jié)彎曲阻力不同，在一根鋼絲驅(qū)動(dòng)且機(jī)械手沒(méi)有外部阻力的情況下，根據(jù)復(fù)位彈簧彈性，機(jī)械指表現(xiàn)出與人的手指相同的彎曲程度的狀態(tài)，另外每個(gè)支架通過(guò)鋼絲拉動(dòng)拉簧驅(qū)動(dòng)，拉簧能夠保證機(jī)械指在抓取物體時(shí)隨著物體的形狀而改變各個(gè)機(jī)械指關(guān)節(jié)的彎曲程度。本發(fā)明中的每根機(jī)械指使用單動(dòng)力驅(qū)動(dòng)，具有抓取物體適應(yīng)力強(qiáng)和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的