專利名稱：便攜式機械手的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用于替代人手工作的便攜式的機械手。
背景技術：
隨著科技的迅猛發(fā)展，在很多特殊的環(huán)境和場合下，都能夠利用機械手來 代替人手完成某些困難或危險的工作。目前的機械手一般可分為兩大類 一類 是固定式，即機械手固定不動，只能在固定地點的周圍作業(yè)，不能自由移動； 另一類是移動式，即將機械手安裝在可以移動的平臺上，通過平臺的移動來擴 大機械手的工作空間。移動式機械手非常適合代替人工作在各種危險場合，如 排除炸藥、處理放射性物質、太空作業(yè)等，它能處理各種復雜的工業(yè)問題。但 移動式機械手的適應性仍然較差，用于裝在該機械手的平臺一般只能在較平坦 的表面上移動， 一旦遇到凹凸不平路面或者是障礙物時就很難通過。因此，在 進行野外探險、搜救任務時往往難以使用機械手。
便攜式機械手的出現(xiàn)解決了上述問題。專利CN200420037222. 2就公開了一 種穿戴式外骨骼機械手，它采用仿生結構，能夠套在人體的手臂上，作為手臂 的外延使用。但該機械手還僅僅停留在科研用具的層面上，不能用于執(zhí)行實際 的工業(yè)任務。
發(fā)明內容
本實用新型的目的在于提供一種能夠進行工業(yè)化應用、適用范圍廣的便攜 式機械手。
本實用新型所采取的技術方案是
一種便攜式機械手，包含能固定在人體的前臂上的前臂組件、設置在該 前臂組件前端部的延伸臂組件、設置在所述延伸臂組件前端部的工作組件、控 制系統(tǒng)、動力系統(tǒng)。所述的前臂組件由相互間能沿該前臂組件的延伸方向滑動 地連接的至少2根節(jié)臂組成。
所述的前臂組件包含第一節(jié)臂、第二節(jié)臂、第一液壓油缸，所述第一液壓 油缸的缸體和活塞分別與所述第一節(jié)臂和第二節(jié)臂相連接，所述的液壓油缸由 所述的動力系統(tǒng)驅動。在所述前臂組件的前端部設置有第一轉動軸承，該第一轉動軸承的轉動軸 心線與所述前臂組件的延伸方向平行，所述的延伸臂組件通過該轉動軸承與所 述前臂組件相轉動連接。在所述的延伸臂組件與所述的前臂組件之間還設置有 第一屈伸關節(jié)，所述的延伸臂組件通過該第一屈伸關節(jié)繞垂直所述前臂組件延 伸方向的軸線轉動地設置在所述前臂組件的前端部上。
所述的工作組件與所述的延伸臂組件之間通過法蘭相能拆卸地連接。所述 的工作組件選自手爪、液壓剪、液壓鉗、焊槍中的任一種。
所述的便攜式機械手還包含能固定在人體的上臂上的上臂組件，該上臂組 件的前端部與所述前臂組件的后端部相能繞垂直所述前臂組件延伸方向的軸線 轉動地連接。
所述延長臂組件包含后端部與前臂組件相連接的本體、后端部與所述本 體的前端部相轉動連接的活動件、用于將所述活動件轉動連接至所述本體上的 第二屈伸關節(jié)。所述第二屈伸關節(jié)的轉動軸心線與所述本體的延伸方向相垂直， 所述的工作組件與所述活動件的前端部相連接。在所述本體的前端部設置有第 二轉動軸承，該第二轉動軸承的轉動軸心線與所述本體的延伸方向相平行；在 所述活動件的后端部設置有第三轉動軸承，該第三轉動軸承的轉動軸心線與所 述活動件的延伸方向相平行。
所述的控制系統(tǒng)包含單片機、固定設置在所述前臂組件上的控制面板、 固定設置在所述延長臂組件前端部上的攝像頭。 根據(jù)本實用新型實施的便攜機械手具有如下優(yōu)點
1、 結構簡單，通過多個關節(jié)之間的轉動、桿件的伸縮，實現(xiàn)在廣大的范圍 內的操作，比如能在狹小曲折的空間內完成切割、焊接等任務。
2、 安裝在人的手臂上，令使用者的攜帶和操作更方便，單手就能操作。
3、 通過機械與人的結合，擴大了其使用范圍，能在更復雜的環(huán)境中使用， 動作更為靈巧。比如能夠在地震的廢墟中搜救傷員，為遇險者遞送藥、水，排 除偏僻處的爆炸物等。


附圖1為本實用新型的結構示意附圖2為前臂組件與第一屈伸關節(jié)的結構剖視圖；附圖3為手爪的安裝結構剖視圖； 附圖4為液壓剪的安裝結構剖視圖。
其中1、手爪；2、法蘭；3、攝像頭；4、延伸臂組件；41、本體；42、 活動件；5、前臂組件；51、第一節(jié)臂；52、第二節(jié)臂；53、第一液壓油缸；6、 上臂組件；7、扎帶；8、第四屈伸關節(jié)；9、控制面板；10、第一轉動軸承；11、 第一屈伸關節(jié)；12、第二轉動軸承；13、第二屈伸關節(jié)；14、第三轉動軸承； 15、動力系統(tǒng)；101、離合器；102、轉子；103、定子；104、離合器；105、轉 子；106、定子；21、導向滑輪；22、第二液壓油缸；23、牽引繩；24、電巻筒。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型的具體實施方式
進行說明 如附圖l所示，根據(jù)本實用新型實施的便攜式機械手，包括 能通過扎帶7固定在人體前臂與上臂上的前臂組件5和上臂組件6; 設置在前臂組件5前端部的延伸臂組件4;
設置在延伸臂組件4前端部的工作組件，本實施例中為手爪l;
控制系統(tǒng)；
動力系統(tǒng)15。
其中，前臂組件5由第一節(jié)臂51、第二節(jié)臂52、第一液壓油缸53組成， 第一液壓油缸53由動力系統(tǒng)15驅動，其缸體和活塞分別與第一節(jié)臂51和第二 節(jié)臂52相連接，使得第一節(jié)臂51與第二節(jié)臂52能發(fā)生相對滑動。這樣前臂組 件5就能實現(xiàn)沿軸向的伸縮動作。
如附圖2所示，在前臂組件5的前端部設置有第一轉動軸承10，該第一轉 動軸承10由轉子102、定子103構成，其轉動軸心線與前臂組件5的軸心線重 合。該第一轉動軸承由伺服電機驅動，并設有離合器IOI,防止在斷電狀態(tài)下， 轉子102與定子103之間發(fā)生相對轉動。
在延伸臂組件4與前臂組件5之間，還設置有第一屈伸關節(jié)11。該第一屈 伸關節(jié)11同樣是一個由轉子105和定子106組成的轉動軸承，但其軸心線與前 臂組件5的軸心線垂直，這樣就使得延伸臂組件4能相對前臂組件5發(fā)生擺動。 該第一屈伸關節(jié)11同樣由伺服電機驅動，設置有離合器104。本實施例中，第一屈伸關節(jié)11朝兩側擺動的角度范圍均在0 150度之間，第一轉動軸承10的 轉動范圍為360度無限制，此范圍能夠滿足絕大部分作業(yè)的需要。
如附圖1所示，延伸臂組件4由本體41、活動件42、第二屈伸關節(jié)13、第 二轉動軸承12、第三轉動軸承14構成。其中，位于本體41前端部的第二轉動 軸承12和位于活動件42后端部的第三轉動軸承14,其結構均與第一轉動軸承 IO相同，均分別能繞軸心線實現(xiàn)360度的轉動。其中，第二轉動軸承12的轉動 軸心線與本體41的軸心線重合，第三轉動軸承14的轉動軸心線與活動件42的 軸心線重合。
而位于第二轉動軸承12和第三轉動軸承14之間的第二屈伸關節(jié)13的結構 與第一屈伸關節(jié)11的結構相同，能繞垂直延長臂組件4的軸心線的軸線發(fā)生擺 動。
第二屈伸關節(jié)13、第二轉動軸承12、第三轉動軸承14的存在，使得活動 件42能相對本體41全方位的運動。
工作組件通過法蘭2能拆卸地設置在活動件42上，故也能相對延伸臂組件 4的本體41全方位運動。因此，在不同的作業(yè)要求下，可以將工作組件從手爪 l替換成各種其他的工件。如液壓剪、液壓鉗、焊槍等，以滿足不同需要。
如附圖3和附圖4所示，為了方便工作組件的替換，在活動件42內設置有 導向滑輪21、第二液壓油缸22、牽引繩23、電巻筒24。當需夾持易碎物品時， 選擇手爪1作為工作組件時，通過牽引繩23和電巻筒24帶動手爪1的動作， 手爪l的夾持力不大，不會弄碎物品。當選擇液壓剪或液壓鉗作為工作組件時， 通過第二液壓油缸22的伸縮來實現(xiàn)剪部或鉗部的開閉。
在活動件42上還設置有攝像頭3,該攝像頭3與控制系統(tǒng)相連，能供使用 者隨時監(jiān)視工作組件的位置和工作狀況。
本實施例中的動力系統(tǒng)15包含蓄電池和液壓油泵，通過電路和油路分別給 各個關節(jié)部位輸送動力。將該動力系統(tǒng)制作成手提箱式或背包式，能方便使用 者隨身攜帶。
控制系統(tǒng)包括一個控制面板9，本實施例中，將控制面板9固定設置在前臂 組件5上，使用者的手能隨時通過該控制面9控制各關節(jié)部位的運動。如上所述，我們完全按照本實用新型的宗旨進行了說明，但本實用新型并 非局限于上述實施例和實施方法。相關技術領域的從業(yè)者可在本實用新型的技 術思想許可的范圍內進行不同的變化及實施。
權利要求1、一種便攜式機械手，其特征在于包含能固定在人體的前臂上的前臂組件(5)、轉動設置在該前臂組件(5)前端部的延伸臂組件(4)、轉動設置在所述延伸臂組件(4)前端部的工作組件、控制系統(tǒng)、動力系統(tǒng)(15)，所述的前臂組件(5)由相互間能沿該前臂組件(5)的延伸方向滑動地連接的至少2根節(jié)臂組成。
2、 根據(jù)權利要求l所述的便攜式機械手，其特征在于所述的前臂組件(5) 包含第一節(jié)臂(51)、第二節(jié)臂(52)、第一液壓油缸(53)，所述第一液壓油缸(53)的缸體和活塞分別與所述第一節(jié)臂(51)和第二節(jié)臂(52)相連接，所 述的液壓油缸(53)由所述的動力系統(tǒng)(15)驅動。
3、 根據(jù)權利要求1所述的便攜式機械手，其特征在于在所述前臂組件(5) 的前端部設置有第一轉動軸承(10)，該第一轉動軸承(10)的轉動軸心線與所 述前臂組件(5)的延伸方向平行，所述的延伸臂組件(4)通過該轉動軸承與 所述前臂組件(5)相轉動連接。
4、 根據(jù)權利要求3所述的便攜式機械手，其特征在于在所述的延伸臂組 件(4)與所述的前臂組件(5)之間還設置有第一屈伸關節(jié)(11)，所述的延伸 臂組件(4)通過該第一屈伸關節(jié)(11)繞垂直所述前臂組件(5)延伸方向的 軸線轉動地設置在所述前臂組件(5)的前端部上。
5、 根據(jù)權利要求1所述的便攜式機械手，其特征在于所述的工作組件與 所述的延伸臂組件(4)之間通過法蘭(2)相能拆卸地連接。
6、 根據(jù)權利要求5所述的便攜式機械手，其特征在于所述的工作組件選 自手爪(1)、液壓剪、液壓鉗、焊槍中的任一種。
7、 根據(jù)權利要求1所述的便攜式機械手，其特征在于所述的便攜式機械 手還包含能固定在人體的上臂上的上臂組件(6),該上臂組件(6)的前端部與 所述前臂組件(5)的后端部相能繞垂直所述前臂組件(5)延伸方向的軸線轉 動地連接。
8、 根據(jù)上述任一權利要求所述的便攜式機械手，其特征在于所述延長臂 組件包含后端部與前臂組件(5)相連接的本體(41)、 后端部與所述本體(41)的前端部相轉動連接的活動件(42)、 用于將所述活動件(42)轉動連接至所述本體(41)上的第二屈伸關節(jié)(13)， 所述第二屈伸關節(jié)(13)的轉動軸心線與所述本體(41)的延伸方向相垂直，所述的工作組件與所述活動件(42)的前端部相連接。
9、 根據(jù)權利要求8所述的便攜式機械手，其特征在于 在所述本體(41)的前端部設置有第二轉動軸承(12)，該第二轉動軸承(12)的轉動軸心線與所述本體(41)的延伸方向相平行；在所述活動件(42)的后端部設置有第三轉動軸承(14),該第三轉動軸承 (14)的轉動軸心線與所述活動件(42)的延伸方向相平行。
10、 根據(jù)權利要求1所述的便攜式機械手，其特征在于所述的控制系統(tǒng) 包含單片機、固定設置在所述前臂組件(5)上的控制面板(9)、固定設置在 所述延長臂組件前端部上的攝像頭(3)。
專利摘要本實用新型公開了一種便攜式機械手，包含能固定在人體的前臂上的前臂組件、設置在該前臂組件前端部的延伸臂組件、設置在所述延伸臂組件前端部的工作組件、控制系統(tǒng)、動力系統(tǒng)。所述的前臂組件由相互間能沿該前臂組件的延伸方向滑動地連接的至少2根節(jié)臂組成。該機械手結構簡單，通過多個關節(jié)之間的轉動以及桿件的伸縮，能實現(xiàn)在廣大的范圍內的操作。通過安裝在人的手臂上，能令使用者的攜帶和操作更方便，單手就能操作。
文檔編號B25J9/06GK201253851SQ20082003942
公開日2009年6月10日 申請日期2008年8月21日 優(yōu)先權日2008年8月21日
發(fā)明者李榮生 申請人:蘇州大方特種車輛有限公司