一種機(jī)械手的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種機(jī)械手，機(jī)械手包括基座、機(jī)械臂和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，機(jī)械臂由至少兩個(gè)關(guān)節(jié)件串聯(lián)而成，每一關(guān)節(jié)件具有一轉(zhuǎn)動(dòng)軸，相鄰關(guān)節(jié)件的轉(zhuǎn)動(dòng)軸平行或正交，每一所述關(guān)節(jié)件對(duì)應(yīng)配置有拉繩，拉繩在驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)下獨(dú)立拉動(dòng)對(duì)應(yīng)關(guān)節(jié)件使該關(guān)節(jié)件繞其自身的轉(zhuǎn)動(dòng)軸正反轉(zhuǎn)動(dòng)，本實(shí)用新型的機(jī)械手優(yōu)點(diǎn)在于利用正交或平行關(guān)節(jié)件的連接及使用拉繩以控制關(guān)節(jié)件的擺動(dòng)，增加了工作空間范圍，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單而且易于控制。
【專利說(shuō)明】
一種機(jī)械手
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種機(jī)械手。
【背景技術(shù)】
[0002]相比早期機(jī)器人只為替代單一的工種，或者在指定的環(huán)境下完成單一的動(dòng)作而言，如今對(duì)于機(jī)器人的研究更多的是基于復(fù)雜乃至未知的環(huán)境下，多任務(wù)的結(jié)合。在這種非結(jié)構(gòu)化的、未知的環(huán)境下作業(yè)的大趨勢(shì)下，以輪式或者履帶式作為移動(dòng)方式的傳統(tǒng)的移動(dòng)機(jī)器人，其運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性差、在特殊環(huán)境中運(yùn)動(dòng)不靈活等弊病日益暴露出來(lái)。這就使得以新的運(yùn)動(dòng)方式代替?zhèn)鹘y(tǒng)移動(dòng)形式的機(jī)器人的研究成為了熱點(diǎn)。
[0003]與傳統(tǒng)的輪式或行走式機(jī)器人相比，蛇形機(jī)器臂由于其天生的多關(guān)節(jié)、多冗余自由度，可以有多種運(yùn)動(dòng)模式，這就為蛇形機(jī)器臂在不同領(lǐng)域的使用與推廣成為可能；同時(shí)，與目前使用廣泛的工業(yè)多軸機(jī)械臂相比(如六軸機(jī)械臂)，蛇形機(jī)器臂結(jié)構(gòu)上更加靈活，更適用于空間狹小、情況復(fù)雜的工作環(huán)境。然而另一個(gè)現(xiàn)實(shí)是，鮮有研究機(jī)構(gòu)對(duì)蛇形機(jī)器臂進(jìn)行深入廣泛的研究，尤其是在國(guó)內(nèi)，更遑論將蛇形機(jī)器臂與實(shí)際的工業(yè)作業(yè)相結(jié)合。
[0004]目前蛇形機(jī)器人(臂)的主要設(shè)計(jì)方式有以下幾種:一是關(guān)節(jié)平行連接，這樣的方式控制雖然簡(jiǎn)單，但最大的問(wèn)題在于不能實(shí)現(xiàn)三維空間的運(yùn)動(dòng)，極大限制了使用范圍；二是關(guān)節(jié)正交連接，這種方式可實(shí)現(xiàn)幾乎三維空間內(nèi)的任意角度的運(yùn)動(dòng)，控制方式簡(jiǎn)便，但按照現(xiàn)有的技術(shù)，使用這種方式需要的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)較多;三是關(guān)節(jié)萬(wàn)向節(jié)連接，能夠?qū)崿F(xiàn)三維空間內(nèi)的360度旋轉(zhuǎn)，但加工復(fù)雜，控制難度高。如何設(shè)計(jì)出加工難度低、運(yùn)動(dòng)范圍廣、控制簡(jiǎn)單、驅(qū)動(dòng)精簡(jiǎn)的機(jī)械結(jié)構(gòu)，是蛇形機(jī)械臂的熱點(diǎn)與難點(diǎn)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型的目的在于針對(duì)現(xiàn)有機(jī)械手中普遍存在的驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、和控制復(fù)雜的不足，提出了一種機(jī)械手的結(jié)構(gòu)，以達(dá)到簡(jiǎn)單易控制，而且能夠?qū)嶋H運(yùn)用于工業(yè)作業(yè)中的目的。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案:
[0007]—種機(jī)械手，包括基座、機(jī)械臂和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征在于，機(jī)械臂由至少兩個(gè)關(guān)節(jié)件串聯(lián)而成，每一關(guān)節(jié)件具有一轉(zhuǎn)動(dòng)軸，相鄰關(guān)節(jié)件的轉(zhuǎn)動(dòng)軸平行或正交，機(jī)械臂第一端最末的關(guān)節(jié)件能夠以其轉(zhuǎn)動(dòng)軸為轉(zhuǎn)動(dòng)中心轉(zhuǎn)動(dòng)的方式連結(jié)于所述基座，其余各關(guān)節(jié)件能夠以其轉(zhuǎn)動(dòng)軸為轉(zhuǎn)動(dòng)中心與相鄰的關(guān)節(jié)件相轉(zhuǎn)動(dòng)連結(jié)，機(jī)械臂第二端最末的關(guān)節(jié)件安裝有終端執(zhí)行器;每一所述關(guān)節(jié)件對(duì)應(yīng)配置有拉繩，拉繩在驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)下獨(dú)立拉動(dòng)對(duì)應(yīng)關(guān)節(jié)件使該關(guān)節(jié)件繞其自身的轉(zhuǎn)動(dòng)軸正反轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0008]本實(shí)用新型優(yōu)點(diǎn)在于利用正交或平行關(guān)節(jié)件的連接及使用拉繩以控制關(guān)節(jié)件的擺動(dòng)，增加了工作空間范圍，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單而且易于控制。
[0009]本實(shí)用新型可通過(guò)如下方案進(jìn)行改進(jìn):
[0010]所述的一種機(jī)械手，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)由若干驅(qū)動(dòng)單元組成，每一所述關(guān)節(jié)件對(duì)應(yīng)配置有一驅(qū)動(dòng)單元和兩根拉繩，所述驅(qū)動(dòng)單元包括驅(qū)動(dòng)支架、推動(dòng)機(jī)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)杠桿，所述驅(qū)動(dòng)支架安裝在所述基座上，所述驅(qū)動(dòng)杠桿具有兩個(gè)拉繩連接部，所述驅(qū)動(dòng)杠桿鉸接在所述驅(qū)動(dòng)支架上且其鉸接位置處于所述兩個(gè)拉繩連接部之間，所述推動(dòng)機(jī)構(gòu)鉸接于所述驅(qū)動(dòng)支架上，推動(dòng)機(jī)構(gòu)具有可伸縮運(yùn)動(dòng)的輸出軸，輸出軸與所述驅(qū)動(dòng)杠桿鉸接，輸出軸的伸縮運(yùn)動(dòng)使所述驅(qū)動(dòng)杠桿繞其鉸接中心軸正反轉(zhuǎn)動(dòng)，兩根所述拉繩的一端與關(guān)節(jié)件相連接且分列在對(duì)應(yīng)關(guān)節(jié)件之轉(zhuǎn)動(dòng)軸的兩側(cè)，另一端與對(duì)應(yīng)的拉繩連接部連接。從理論上來(lái)說(shuō)，當(dāng)用直線型驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)來(lái)驅(qū)動(dòng)一個(gè)萬(wàn)向節(jié)連接關(guān)節(jié)時(shí)，至少需要三根驅(qū)動(dòng)拉線、三個(gè)電機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)，因此，采用上述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，一個(gè)驅(qū)動(dòng)單元即能驅(qū)動(dòng)兩根拉線，也即兩個(gè)正交型關(guān)節(jié)件只需要用四根拉線來(lái)驅(qū)動(dòng)，即所需推動(dòng)機(jī)構(gòu)數(shù)量?jī)H為兩個(gè)，因此，相比平行連接方式而言，上述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)增加了工作空間的范圍，又相比萬(wàn)向節(jié)連接方式而方，述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)減少了驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的數(shù)量、降低了加工、控制難度。
[0011 ]所述的一種機(jī)械手，其特征在于，每一拉繩還配置有拉繩預(yù)緊裝置，拉繩預(yù)緊裝置包括設(shè)置在拉繩之與拉繩連接部連接的一端周壁上的外螺紋、可與所述外螺紋螺合的調(diào)節(jié)螺母，及調(diào)節(jié)彈簧，所述拉繩依次穿過(guò)所述拉繩連接部和調(diào)節(jié)彈簧后與調(diào)節(jié)螺母螺合，調(diào)節(jié)彈簧兩端分別抵頂調(diào)節(jié)螺母和拉繩連接部。拉繩預(yù)緊裝置可以在拉繩不緊的時(shí)候調(diào)節(jié)其松緊度。
[0012]所述的一種機(jī)械手，其特征在于，所述機(jī)械臂由至少兩種不同規(guī)格大小的關(guān)節(jié)件所組成，關(guān)節(jié)件依其尺寸由大到小從機(jī)械臂第一端排布到機(jī)械臂第二端，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)根據(jù)所驅(qū)動(dòng)的關(guān)節(jié)件的大小而具備有至少兩種不同規(guī)格的驅(qū)動(dòng)單元，相同規(guī)格的驅(qū)動(dòng)單元其驅(qū)動(dòng)杠桿的鉸接中心分布在同一圓心的同一圓周上，并且在該圓周上呈等角分布，不同規(guī)格的驅(qū)動(dòng)單元其驅(qū)動(dòng)杠桿的鉸接中心分布在同一圓心的不同直徑的圓周上。機(jī)械臂采用至少兩種不同規(guī)格大小的關(guān)節(jié)件所組成可使拉繩之間擁有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的空間，同時(shí)又為了盡量減輕機(jī)械臂本身重量。驅(qū)動(dòng)杠桿采用長(zhǎng)度不等的兩種形式，采用了短臂的杠桿可以提高了驅(qū)動(dòng)單元的響應(yīng)速度，從而提高機(jī)械手的靈活程度
[0013]所述的一種機(jī)械手，其特征在于，關(guān)節(jié)件包括有關(guān)節(jié)柱，關(guān)節(jié)柱的兩端分別設(shè)置上鉸接部和下鉸接部，所述下鉸接部形成有所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸，上鉸接部可與相鄰關(guān)節(jié)件的下鉸接部相鉸接。
[0014]所述的一種機(jī)械手，其特征在于，關(guān)節(jié)柱與上鉸接部之間設(shè)置有與關(guān)節(jié)柱同中心軸的上圓盤，上圓盤上設(shè)置若干供拉繩連接或拉繩通過(guò)上過(guò)孔，上過(guò)孔的中心軸分布在以上圓盤的中心軸為圓心的同一圓周上，并且在該圓周上呈等角分布。
[0015]所述的一種機(jī)械手，其特征在于，關(guān)節(jié)柱與下鉸接部之間設(shè)置有與關(guān)節(jié)柱同中心軸的下圓盤，下圓盤上設(shè)置若干供拉繩通過(guò)的下過(guò)孔，下過(guò)孔的中心分布在以下圓盤的中心為圓心的同一圓周上，并且在該圓周上呈等角分布。
[0016]所述的一種機(jī)械手，其特征在于，所述機(jī)械手還包括有控制器，每一所述關(guān)節(jié)件配置有用以實(shí)時(shí)檢測(cè)該關(guān)節(jié)件相對(duì)以該關(guān)節(jié)件之轉(zhuǎn)動(dòng)軸為轉(zhuǎn)動(dòng)中心相連接相鄰關(guān)節(jié)件的轉(zhuǎn)動(dòng)角度的角度檢測(cè)裝置，所述角度檢測(cè)裝置將所檢測(cè)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度信息反饋至控制器，控制器做出停止或調(diào)節(jié)的驅(qū)動(dòng)指令作用于所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
[0017]所述的一種機(jī)械手，其特征在于，角度檢測(cè)裝置包括角度檢測(cè)傳感器模塊和關(guān)節(jié)連接滾軸，所述角度檢測(cè)傳感器模塊安裝在對(duì)應(yīng)的關(guān)節(jié)件上并具有一檢測(cè)孔，所述關(guān)節(jié)連接滾軸連接相鄰兩個(gè)關(guān)節(jié)件且其中心軸作為所述其對(duì)應(yīng)的關(guān)節(jié)件的轉(zhuǎn)動(dòng)軸，關(guān)節(jié)連接滾軸跟隨關(guān)節(jié)件相對(duì)以該關(guān)節(jié)件之轉(zhuǎn)動(dòng)軸為轉(zhuǎn)動(dòng)中心相連接相鄰關(guān)節(jié)件的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)，關(guān)節(jié)連接滾軸的一端延伸設(shè)置有檢測(cè)頭，檢測(cè)頭伸進(jìn)所述檢測(cè)通孔實(shí)時(shí)測(cè)量轉(zhuǎn)動(dòng)角。
【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1是實(shí)施例之機(jī)械手的二維狀態(tài)不意圖；
[0019]圖2是只顯示一個(gè)驅(qū)動(dòng)單元、兩個(gè)關(guān)節(jié)件及拉繩間相互關(guān)系的三維狀態(tài)示意圖；
[0020]圖3是顯示兩個(gè)關(guān)節(jié)件及角度檢測(cè)裝置安裝關(guān)系的三維狀態(tài)示意圖；
[0021 ]圖4是圖3所示結(jié)構(gòu)的三維分解狀態(tài)示意圖；
[0022]圖5是圖3所示結(jié)構(gòu)的一個(gè)縱向剖面結(jié)構(gòu)示意圖(經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)軸)；
[0023]圖6是圖3所示結(jié)構(gòu)的一個(gè)橫向剖面結(jié)構(gòu)示意圖(經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)軸)；
[0024]圖7是只顯示一個(gè)驅(qū)動(dòng)單元及拉繩間相互關(guān)系的三維狀態(tài)示意圖；
[0025]圖8是圖7所示結(jié)構(gòu)的一個(gè)縱向剖面結(jié)構(gòu)示意圖(經(jīng)過(guò)拉繩的中心軸)；
[0026I圖9是驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的三維狀態(tài)示意圖；
[0027]圖1O是圖9所示結(jié)構(gòu)的俯視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0029]如附圖1所述的一種機(jī)械手，包括基座1、機(jī)械臂2和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)3，機(jī)械臂2由至少兩個(gè)關(guān)節(jié)件4串聯(lián)而成，每一關(guān)節(jié)件4具有一轉(zhuǎn)動(dòng)軸41，相鄰關(guān)節(jié)件4的轉(zhuǎn)動(dòng)軸41平行或正交(本實(shí)施例只采用相鄰關(guān)節(jié)件4的轉(zhuǎn)動(dòng)軸41正交的形式)。機(jī)械臂第一端21最末的關(guān)節(jié)件4能夠以其轉(zhuǎn)動(dòng)軸41為轉(zhuǎn)動(dòng)中心轉(zhuǎn)動(dòng)的方式連結(jié)于所述基座1，其余各關(guān)節(jié)件4能夠以其轉(zhuǎn)動(dòng)軸41為轉(zhuǎn)動(dòng)中心與相鄰的關(guān)節(jié)件4相轉(zhuǎn)動(dòng)連結(jié)，機(jī)械臂第二端22最末的關(guān)節(jié)件4安裝有終端執(zhí)行器5;每一所述關(guān)節(jié)件4對(duì)應(yīng)配置有拉繩6，拉繩6在驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)3的驅(qū)動(dòng)下獨(dú)立拉動(dòng)對(duì)應(yīng)關(guān)節(jié)件4使該關(guān)節(jié)件4繞其自身的轉(zhuǎn)動(dòng)軸41正反轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0030]所述關(guān)節(jié)件4如附圖4所示，其包括有關(guān)節(jié)柱42，關(guān)節(jié)柱42的兩端分別設(shè)置上鉸接部43a和下鉸接部43b，所述下鉸接部43b形成有所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸41，上鉸接部43a可與相鄰關(guān)節(jié)件4的下鉸接部43b相鉸接。關(guān)節(jié)柱42與上鉸接部43a之間設(shè)置有與關(guān)節(jié)柱42同中心軸的上圓盤44a，上圓盤44a上設(shè)置若干供拉繩6連接或拉繩6通過(guò)上過(guò)孔45a，上過(guò)孔45a的中心分布在以上圓盤44a的中心為圓心的同一圓周上，并且在該圓周上呈等角分布。關(guān)節(jié)柱42與下鉸接部43b之間設(shè)置有與關(guān)節(jié)柱42同中心軸的下圓盤44b，下圓盤44b上設(shè)置若干供拉繩6通過(guò)的下過(guò)孔45b，下過(guò)孔45b的中心分布在以下圓盤44b的中心為圓心的同一圓周上，并且在該圓周上呈等角分布。
[0031]具體而言，本實(shí)施中機(jī)械臂2采用了共20個(gè)關(guān)節(jié)件4，基座I具有一個(gè)結(jié)構(gòu)類似關(guān)節(jié)件4的結(jié)構(gòu)以供機(jī)械臂第一端21最末的關(guān)節(jié)件4與其鉸接，即該類似關(guān)節(jié)件4的結(jié)構(gòu)只由關(guān)節(jié)柱42、上圓盤44a和上鉸接部43a所組成。
[0032]終端執(zhí)行器5可采用諸如夾爪等一些可以執(zhí)行任務(wù)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，在此不展開(kāi)闡述。
[0033]如附圖2、附圖7和附圖8所示，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)3由若干驅(qū)動(dòng)單元31組成，每一所述關(guān)節(jié)件4對(duì)應(yīng)配置有一驅(qū)動(dòng)單元31和兩根拉繩6，所述驅(qū)動(dòng)單元31包括驅(qū)動(dòng)支架311、推動(dòng)機(jī)構(gòu)312和驅(qū)動(dòng)杠桿313，所述驅(qū)動(dòng)支架311安裝在所述基座I上，所述驅(qū)動(dòng)杠桿313具有兩個(gè)拉繩連接部314，所述驅(qū)動(dòng)杠桿313鉸接在所述驅(qū)動(dòng)支架311上且其鉸接位置處于所述兩個(gè)拉繩連接部314之間，所述推動(dòng)機(jī)構(gòu)312鉸接于所述驅(qū)動(dòng)支架311上，推動(dòng)機(jī)構(gòu)312具有可伸縮運(yùn)動(dòng)的輸出軸315，輸出軸315與所述驅(qū)動(dòng)杠桿313鉸接，輸出軸315的伸縮運(yùn)動(dòng)使所述驅(qū)動(dòng)杠桿313繞其鉸接中心軸正反轉(zhuǎn)動(dòng)，兩根所述拉繩6的一端與關(guān)節(jié)件4相連接且分列在對(duì)應(yīng)關(guān)節(jié)件4之轉(zhuǎn)動(dòng)軸41的兩側(cè)，另一端與對(duì)應(yīng)的拉繩連接部314連接。具體而言，拉繩6的一端設(shè)置有卡帽61，卡帽61可將拉繩6鉗住在對(duì)應(yīng)關(guān)節(jié)件4上的其中一個(gè)上過(guò)孔45a中，每一關(guān)節(jié)件4供兩個(gè)拉繩6—端鉗住的兩個(gè)上過(guò)孔45a的中心連線與該關(guān)節(jié)件4的轉(zhuǎn)動(dòng)軸41正交，以達(dá)到最省力的目的。
[0034]所述推動(dòng)機(jī)構(gòu)312可以是一種電推桿驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，該電推桿驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括電機(jī)和減速齒輪組，電機(jī)的正反轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)減速齒輪，最終實(shí)現(xiàn)推動(dòng)機(jī)構(gòu)312的輸出軸315的伸縮運(yùn)動(dòng)，所述推動(dòng)機(jī)構(gòu)312也可以是一種氣缸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)3，氣缸的缸體鉸接在所述驅(qū)動(dòng)支架311上，而氣缸的推動(dòng)軸即為所述輸出軸315，也可以實(shí)現(xiàn)推動(dòng)機(jī)構(gòu)312的輸出軸315的伸縮運(yùn)動(dòng)。
[0035]由于前(即相對(duì)靠近機(jī)械臂第二端22—端位置)一個(gè)關(guān)節(jié)件4的所對(duì)應(yīng)的拉繩6必定會(huì)穿過(guò)后(即相對(duì)遠(yuǎn)離機(jī)械臂第二端22—端位置)一個(gè)關(guān)節(jié)件4的過(guò)孔(包括上過(guò)孔45a和下過(guò)孔45b)，因此越靠近機(jī)械臂第一端21的關(guān)節(jié)件4其穿過(guò)的拉繩6數(shù)量越多，為了使拉繩6之間擁有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的空間，同時(shí)又為了盡量減輕機(jī)械臂2本身重量，所以所述機(jī)械臂2由至少兩種不同規(guī)格大小的關(guān)節(jié)件4所組成。關(guān)節(jié)件4依其尺寸由大到小從機(jī)械臂第一端21排布到機(jī)械臂第二端22，本實(shí)施中，機(jī)械臂2優(yōu)選兩種不同規(guī)格大小的關(guān)節(jié)件4(分為46a和46b)所組成。同一關(guān)節(jié)件4的上圓盤44a和下圓盤44b采用相同直徑的圓盤，而兩種不同規(guī)格大小的關(guān)節(jié)件4的主要區(qū)別在于圓盤的直徑不同，當(dāng)然，其關(guān)節(jié)柱42的直徑也是可以不同的。圓盤直徑較大的關(guān)節(jié)件4靠近機(jī)械臂第一端21，而圓盤直徑較小的關(guān)節(jié)件4遠(yuǎn)離機(jī)械臂第一端
21ο
[0036]另外，雖然不同的關(guān)節(jié)件4因其位置決定了其為其它關(guān)節(jié)件4提供的過(guò)孔(包括上過(guò)孔45a和下過(guò)孔45b)的數(shù)量不同，因而各關(guān)節(jié)件4其過(guò)孔(包括上過(guò)孔45a和下過(guò)孔45b)的數(shù)量是可以不一樣的，不過(guò)為了便于生產(chǎn)，每一關(guān)節(jié)件4仍采用相同數(shù)量的過(guò)孔(包括上過(guò)孔45a和下過(guò)孔45b)。
[0037]如附圖9和附圖10所示，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)3根據(jù)所驅(qū)動(dòng)的關(guān)節(jié)件4的大小而具備有至少兩種不同規(guī)格的驅(qū)動(dòng)單元31，相同規(guī)格的驅(qū)動(dòng)單元31其驅(qū)動(dòng)杠桿313的鉸接中心分布在同一圓心的同一圓周(如附圖10虛線圓圈所示)上，并且在該圓周上呈等角分布，不同規(guī)格的驅(qū)動(dòng)單元31其驅(qū)動(dòng)杠桿313的鉸接中心分布在同一圓心的不同直徑的圓周(如附圖10兩個(gè)虛線圓圈71、72所示)上。在本實(shí)施例中，對(duì)應(yīng)上述所述兩種不同規(guī)格的關(guān)節(jié)件4配置兩種不同規(guī)格的驅(qū)動(dòng)單元31，兩種不同規(guī)格的驅(qū)動(dòng)單元31的區(qū)別主要在于各自的驅(qū)動(dòng)杠桿313的尺寸不同。具體地而言是驅(qū)動(dòng)杠桿313采用長(zhǎng)度不等的兩種形式，采用了短臂的杠桿可以提高了驅(qū)動(dòng)單元31的響應(yīng)速度，從而提高機(jī)械手的靈活程度。
[0038]結(jié)合附圖2、附圖7、附圖8所示，每一拉繩6還配置有拉繩預(yù)緊裝置62，拉繩預(yù)緊裝置62包括設(shè)置在拉繩6之與拉繩連接部314連接的一端周壁上的外螺紋、可與所述外螺紋螺合的調(diào)節(jié)螺母621，及調(diào)節(jié)彈簧622，所述拉繩6依次穿過(guò)所述拉繩連接部314和調(diào)節(jié)彈簧622后與調(diào)節(jié)螺母621螺合，調(diào)節(jié)彈簧622兩端分別抵頂調(diào)節(jié)螺母621和拉繩連接部314。通過(guò)旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)螺母621對(duì)拉繩6進(jìn)行預(yù)緊設(shè)置。特別地，拉繩6還外套63設(shè)有外套63，外套63能夠有效的降低拉繩6運(yùn)動(dòng)時(shí)，對(duì)其他無(wú)關(guān)的關(guān)節(jié)件4造成的運(yùn)動(dòng)耦合影響。
[0039]如附圖3至附圖6所示，所述機(jī)械手還包括有控制器，每一所述關(guān)節(jié)件4配置有用以實(shí)時(shí)檢測(cè)該關(guān)節(jié)件4相對(duì)以該關(guān)節(jié)件4之轉(zhuǎn)動(dòng)軸41為轉(zhuǎn)動(dòng)中心相連接相鄰關(guān)節(jié)件4的轉(zhuǎn)動(dòng)角度的角度檢測(cè)裝置8，所述角度檢測(cè)裝置8將所檢測(cè)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度信息反饋至控制器，控制器做出停止或調(diào)節(jié)的驅(qū)動(dòng)指令作用于所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)3。角度檢測(cè)裝置8包括角度檢測(cè)傳感器模塊81和關(guān)節(jié)連接滾軸82，所述角度檢測(cè)傳感器模塊81安裝在對(duì)應(yīng)的關(guān)節(jié)件4上并具有一檢測(cè)孔811，所述關(guān)節(jié)連接滾軸82連接相鄰兩個(gè)關(guān)節(jié)件4且其中心軸作為所述其對(duì)應(yīng)的關(guān)節(jié)件4的轉(zhuǎn)動(dòng)軸41，關(guān)節(jié)連接滾軸82跟隨關(guān)節(jié)件4相對(duì)以該關(guān)節(jié)件4之轉(zhuǎn)動(dòng)軸41為轉(zhuǎn)動(dòng)中心相連接相鄰關(guān)節(jié)件4的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)，關(guān)節(jié)連接滾軸82的一端延伸設(shè)置有檢測(cè)頭821，檢測(cè)頭821伸進(jìn)所述檢測(cè)通孔實(shí)時(shí)測(cè)量轉(zhuǎn)動(dòng)角度。
[0040]另外，采用上述所機(jī)械手的一種蛇形機(jī)器臂系統(tǒng)裝置的實(shí)現(xiàn)方法包括以下步驟:
[0041]A:根據(jù)控制器設(shè)定的參數(shù)，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)3工作，拉繩6在驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)3的驅(qū)動(dòng)下獨(dú)立拉動(dòng)對(duì)應(yīng)關(guān)節(jié)件4使該關(guān)節(jié)件4繞其自身的轉(zhuǎn)動(dòng)軸41正反轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)對(duì)應(yīng)的關(guān)節(jié)件4能夠進(jìn)行擺動(dòng)；
[0042]B:關(guān)節(jié)件4運(yùn)動(dòng)時(shí)，角度檢測(cè)裝置8將所檢測(cè)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度是否到達(dá)預(yù)定位置信息反饋至控制器，控制器實(shí)時(shí)做出相應(yīng)的停止指令或者調(diào)節(jié)控制驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)3的指令，以使最終控制終端執(zhí)行器5到達(dá)指定位置執(zhí)行任務(wù)。
[0043]對(duì)于執(zhí)行上面步驟B的過(guò)程中，后一關(guān)節(jié)件4的動(dòng)作是跟隨前一關(guān)節(jié)件4的動(dòng)作的，即在前一關(guān)節(jié)件4動(dòng)作的基礎(chǔ)上再做擺動(dòng)角度的調(diào)整，這樣能大大降低控制上的難度。例如避障時(shí)，第一個(gè)關(guān)節(jié)件4向上抬起kl度，避開(kāi)障礙物后再向下旋轉(zhuǎn)k2度，那么后面的每個(gè)關(guān)節(jié)件4中，與前一個(gè)關(guān)節(jié)件4有相同擺動(dòng)方向的關(guān)節(jié)件4的動(dòng)作都控制使其形成先向上抬起kl度，后向下低頭k2度的姿態(tài)，這樣機(jī)械手整體就能順利避開(kāi)障礙物。一個(gè)簡(jiǎn)單的動(dòng)作是當(dāng)機(jī)械手的預(yù)定動(dòng)作為一個(gè)環(huán)狀動(dòng)作時(shí)，此時(shí)第一個(gè)關(guān)節(jié)件4的俯仰方向旋轉(zhuǎn)一定角度，其余后面的每個(gè)關(guān)節(jié)件4中關(guān)于俯仰方向的關(guān)節(jié)件4均依次旋轉(zhuǎn)相同角度，即可實(shí)現(xiàn)預(yù)定動(dòng)作。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種機(jī)械手，包括基座、機(jī)械臂和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征在于，機(jī)械臂由至少兩個(gè)關(guān)節(jié)件串聯(lián)而成，每一關(guān)節(jié)件具有一轉(zhuǎn)動(dòng)軸，相鄰關(guān)節(jié)件的轉(zhuǎn)動(dòng)軸平行或正交，機(jī)械臂第一端最末的關(guān)節(jié)件能夠以其轉(zhuǎn)動(dòng)軸為轉(zhuǎn)動(dòng)中心轉(zhuǎn)動(dòng)的方式連結(jié)于所述基座，其余各關(guān)節(jié)件能夠以其轉(zhuǎn)動(dòng)軸為轉(zhuǎn)動(dòng)中心與相鄰的關(guān)節(jié)件相轉(zhuǎn)動(dòng)連結(jié)，機(jī)械臂第二端最末的關(guān)節(jié)件安裝有終端執(zhí)行器;每一所述關(guān)節(jié)件對(duì)應(yīng)配置有拉繩，拉繩在驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)下獨(dú)立拉動(dòng)對(duì)應(yīng)關(guān)節(jié)件使該關(guān)節(jié)件繞其自身的轉(zhuǎn)動(dòng)軸正反轉(zhuǎn)動(dòng)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種機(jī)械手，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)由若干驅(qū)動(dòng)單元組成，每一所述關(guān)節(jié)件對(duì)應(yīng)配置有一驅(qū)動(dòng)單元和兩根拉繩，所述驅(qū)動(dòng)單元包括驅(qū)動(dòng)支架、推動(dòng)機(jī)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)杠桿，所述驅(qū)動(dòng)支架安裝在所述基座上，所述驅(qū)動(dòng)杠桿具有兩個(gè)拉繩連接部，所述驅(qū)動(dòng)杠桿鉸接在所述驅(qū)動(dòng)支架上且其鉸接位置處于所述兩個(gè)拉繩連接部之間，所述推動(dòng)機(jī)構(gòu)鉸接于所述驅(qū)動(dòng)支架上，推動(dòng)機(jī)構(gòu)具有可伸縮運(yùn)動(dòng)的輸出軸，輸出軸與所述驅(qū)動(dòng)杠桿鉸接，輸出軸的伸縮運(yùn)動(dòng)使所述驅(qū)動(dòng)杠桿繞其鉸接中心軸正反轉(zhuǎn)動(dòng)，兩根所述拉繩的一端與關(guān)節(jié)件相連接且分列在對(duì)應(yīng)關(guān)節(jié)件之轉(zhuǎn)動(dòng)軸的兩側(cè)，另一端與對(duì)應(yīng)的拉繩連接部連接。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種機(jī)械手，其特征在于，每一拉繩還配置有拉繩預(yù)緊裝置，拉繩預(yù)緊裝置包括設(shè)置在拉繩之與拉繩連接部連接的一端周壁上的外螺紋、可與所述外螺紋螺合的調(diào)節(jié)螺母，及調(diào)節(jié)彈簧，所述拉繩依次穿過(guò)所述拉繩連接部和調(diào)節(jié)彈簧后與調(diào)節(jié)螺母螺合，調(diào)節(jié)彈簧兩端分別抵頂調(diào)節(jié)螺母和拉繩連接部。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種機(jī)械手，其特征在于，所述機(jī)械臂由至少兩種不同規(guī)格大小的關(guān)節(jié)件所組成，關(guān)節(jié)件依其尺寸由大到小從機(jī)械臂第一端排布到機(jī)械臂第二端，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)根據(jù)所驅(qū)動(dòng)的關(guān)節(jié)件的大小而具備有至少兩種不同規(guī)格的驅(qū)動(dòng)單元，相同規(guī)格的驅(qū)動(dòng)單元其驅(qū)動(dòng)杠桿的鉸接中心分布在同一圓心的同一圓周上，并且在該圓周上呈等角分布，不同規(guī)格的驅(qū)動(dòng)單元其驅(qū)動(dòng)杠桿的鉸接中心分布在同一圓心的不同直徑的圓周上。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種機(jī)械手，其特征在于，關(guān)節(jié)件包括有關(guān)節(jié)柱，關(guān)節(jié)柱的兩端分別設(shè)置上鉸接部和下鉸接部，所述下鉸接部形成有所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸，上鉸接部可與相鄰關(guān)節(jié)件的下鉸接部相鉸接。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種機(jī)械手，其特征在于，關(guān)節(jié)柱與上鉸接部之間設(shè)置有與關(guān)節(jié)柱同中心軸的上圓盤，上圓盤上設(shè)置若干供拉繩連接或拉繩通過(guò)上過(guò)孔，上過(guò)孔的中心軸分布在以上圓盤的中心軸為圓心的同一圓周上，并且在該圓周上呈等角分布。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種機(jī)械手，其特征在于，關(guān)節(jié)柱與下鉸接部之間設(shè)置有與關(guān)節(jié)柱同中心軸的下圓盤，下圓盤上設(shè)置若干供拉繩通過(guò)的下過(guò)孔，下過(guò)孔的中心分布在以下圓盤的中心為圓心的同一圓周上，并且在該圓周上呈等角分布。8.根據(jù)權(quán)利要求1至7任一權(quán)利要求所述的一種機(jī)械手，其特征在于，所述機(jī)械手還包括有控制器，每一所述關(guān)節(jié)件配置有用以實(shí)時(shí)檢測(cè)該關(guān)節(jié)件相對(duì)以該關(guān)節(jié)件之轉(zhuǎn)動(dòng)軸為轉(zhuǎn)動(dòng)中心相連接相鄰關(guān)節(jié)件的轉(zhuǎn)動(dòng)角度的角度檢測(cè)裝置，所述角度檢測(cè)裝置將所檢測(cè)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度信息反饋至控制器，控制器做出停止或調(diào)節(jié)的驅(qū)動(dòng)指令作用于所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種機(jī)械手，其特征在于，角度檢測(cè)裝置包括角度檢測(cè)傳感器模塊和關(guān)節(jié)連接滾軸，所述角度檢測(cè)傳感器模塊安裝在對(duì)應(yīng)的關(guān)節(jié)件上并具有一檢測(cè)孔，所述關(guān)節(jié)連接滾軸連接相鄰兩個(gè)關(guān)節(jié)件且其中心軸作為所述其對(duì)應(yīng)的關(guān)節(jié)件的轉(zhuǎn)動(dòng)軸，關(guān)節(jié)連接滾軸跟隨關(guān)節(jié)件相對(duì)以該關(guān)節(jié)件之轉(zhuǎn)動(dòng)軸為轉(zhuǎn)動(dòng)中心相連接相鄰關(guān)節(jié)件的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)，關(guān)節(jié)連接滾軸的一端延伸設(shè)置有檢測(cè)頭，檢測(cè)頭伸進(jìn)所述檢測(cè)通孔實(shí)時(shí)測(cè)量轉(zhuǎn)動(dòng)角度。
【文檔編號(hào)】B25J13/08GK205466236SQ201620089457
【公開(kāi)日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年1月29日
【發(fā)明人】龍曉斌, 冬雷, 焦大勇, 蘇雪
【申請(qǐng)人】中山市博奧控制技術(shù)有限公司