專利名稱：機(jī)械手大臂裝置和五自由度機(jī)械手的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及機(jī)械手領(lǐng)域，尤其涉及一種機(jī)械手大臂裝置和五自由度機(jī)械手。
背景技術(shù)：
如今，機(jī)械手的作用越來越大，它能代替人的繁重勞動(dòng)以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)化，能在有害環(huán)境下操作以保護(hù)人身安全，因而廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門。機(jī)械手主要由手部和運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)組成。為了能抓取空間中的物體，機(jī)械手需要多個(gè)自由度。自由度越多，機(jī)械手的靈活性越大，通用性越廣，其結(jié)構(gòu)也越復(fù)雜。一般專用機(jī)械手有2或3個(gè)自由度，其種類按驅(qū)動(dòng)方式可分為液壓式、氣動(dòng)式、電動(dòng)式、機(jī)械式機(jī)械手。目前，電動(dòng)式機(jī)械手主要采用單舵機(jī)驅(qū)動(dòng)控制單個(gè)機(jī)械手臂。由于整個(gè)機(jī)械手臂的重量較大，所需驅(qū)動(dòng)力矩也較大，對所用的舵機(jī)要求較高。如若為了更大范圍的抓取空間物體，需要增加機(jī)械手臂的自由度，亦使機(jī)械手臂的機(jī)構(gòu)更加復(fù)雜，重量也隨之增加。現(xiàn)有的利用單舵機(jī)驅(qū)動(dòng)的機(jī)械大臂，其驅(qū)動(dòng)力有限，其自由度一般都比較少，當(dāng)自由度較多時(shí)，會(huì)出現(xiàn)大臂驅(qū)動(dòng)力不足和機(jī)械手抖動(dòng)的現(xiàn)象。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的主要目的是提出一種機(jī)械手大臂驅(qū)動(dòng)力穩(wěn)定的機(jī)械手大臂裝置和五自由度機(jī)械手。本實(shí)用新型提出一種機(jī)械手大臂裝置，包括機(jī)械手大臂和設(shè)置在所述機(jī)械手大臂底端兩側(cè)的第一舵機(jī)和第二舵機(jī)，所述第一舵機(jī)與第二舵機(jī)并聯(lián)控制所述機(jī)械手大臂運(yùn)轉(zhuǎn)。優(yōu)選地，所述第一舵機(jī)和第二舵機(jī)為180°角度舵機(jī)。優(yōu)選地，所述第一舵機(jī)與第二舵機(jī)相對設(shè)置，使同一時(shí)刻所述第一舵機(jī)控制所述機(jī)械手大臂一側(cè)運(yùn)轉(zhuǎn)的角度與所述第二舵機(jī)控制所述機(jī)械手大臂另一側(cè)運(yùn)轉(zhuǎn)的角度互補(bǔ)。本實(shí)用新型進(jìn)一步還提出一種五自由度機(jī)械手，包括上述機(jī)械手大臂裝置，此外，該五自由度機(jī)械手還包括與該機(jī)械手大臂裝置依次連接的機(jī)械手小臂、第一手腕、第二手腕和機(jī)械手手掌，以及分別用于帶動(dòng)所述機(jī)械手小臂運(yùn)動(dòng)的第三舵機(jī)、帶動(dòng)所述第一手腕運(yùn)動(dòng)的第四舵機(jī)、帶動(dòng)所述第二手腕運(yùn)動(dòng)的第五舵機(jī)和帶動(dòng)所述機(jī)械手手掌運(yùn)動(dòng)的第六舵機(jī)。優(yōu)選地，所述第三舵機(jī)和所述第四舵機(jī)設(shè)置在所述機(jī)械手小臂的內(nèi)側(cè)。優(yōu)選地，所述第五舵機(jī)設(shè)置在所述第一手腕與第二手腕之間，連接所述第一手腕
與第二手腕。優(yōu)選地，所述第六舵機(jī)設(shè)置在所述第二手腕上。優(yōu)選地，所述機(jī)械手手掌包括左手指與右手指，所述左手指與右手指上分別設(shè)置有用于帶動(dòng)該左手指與右手指運(yùn)動(dòng)的主動(dòng)齒輪與從動(dòng)齒輪，所述主動(dòng)齒輪與所述第六舵機(jī)連接。優(yōu)選地，所述主動(dòng)齒輪與從動(dòng)齒輪的規(guī)格相同。本實(shí)用新型通過設(shè)置第一舵機(jī)與第二舵機(jī)并聯(lián)驅(qū)動(dòng)機(jī)械手大臂，提高了機(jī)械手大臂的驅(qū)動(dòng)力，即使機(jī)械手手掌抓取的物體質(zhì)量很重，也不會(huì)出現(xiàn)機(jī)械手大臂驅(qū)動(dòng)力不足而導(dǎo)致機(jī)械手大臂抖動(dòng)的現(xiàn)象，同時(shí)縮小了力矩，增加了整個(gè)機(jī)械手控制的穩(wěn)定性和可靠性，此外，由于提高機(jī)械手大臂的驅(qū)動(dòng)力，相應(yīng)的可以對機(jī)械手增加自由度，在該機(jī)械手大臂基礎(chǔ)上設(shè)直多自由度機(jī)械手。

圖1為本實(shí)用新型五自由度機(jī)械手的結(jié)構(gòu)示意圖。本實(shí)用新型目的的實(shí)現(xiàn)、功能特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn)將結(jié)合實(shí)施例，參照附圖做進(jìn)一步說明。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖及具體實(shí)施例就本實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。本實(shí)用新型提出一種機(jī)械手大臂裝置。參照圖1，圖1為本實(shí)用新型五自由度機(jī)械手的結(jié)構(gòu)示意圖。在本實(shí)施例中，該機(jī)械手大臂裝置包括機(jī)械手大臂10和設(shè)置在機(jī)械手大臂10底端兩側(cè)的第一舵機(jī)101和第二舵機(jī)102，第一舵機(jī)101與第二舵機(jī)102并聯(lián)控制機(jī)械手大臂10運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)控制機(jī)械手大臂10運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，設(shè)定機(jī)械手大臂10需要轉(zhuǎn)動(dòng)的方向角度后，第一舵機(jī)101與第二舵機(jī)102并聯(lián)驅(qū)動(dòng)，使機(jī)械手大臂10的兩側(cè)保持同步運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)機(jī)械手大臂10達(dá)到設(shè)定角度的位置上。通過設(shè)置第一舵機(jī)101與第二舵機(jī)102并聯(lián)驅(qū)動(dòng)機(jī)械手大臂10，提高了機(jī)械手 大臂10的驅(qū)動(dòng)力，即使機(jī)械手手掌抓取的物體質(zhì)量很重，也不會(huì)出現(xiàn)機(jī)械手大臂10驅(qū)動(dòng)力不足而導(dǎo)致機(jī)械手大臂10抖動(dòng)的現(xiàn)象，同時(shí)縮小了力距，增加了整個(gè)機(jī)械手抓取物體的穩(wěn)定性和可靠性。此外，由于提高機(jī)械手大臂10的驅(qū)動(dòng)力，相應(yīng)的可以對機(jī)械手增加自由度，在該機(jī)械手大臂10的基礎(chǔ)上設(shè)置多自由度機(jī)械手。在上述實(shí)施例中，第一舵機(jī)101和第二舵機(jī)102為180°角度舵機(jī)，同時(shí)第一舵機(jī)101與第二舵機(jī)102需要相對設(shè)置，使同一時(shí)刻第一舵機(jī)101控制機(jī)械手大臂10 —側(cè)運(yùn)轉(zhuǎn)的角度與第二舵機(jī)102控制機(jī)械手大臂10另一側(cè)運(yùn)轉(zhuǎn)的角度互補(bǔ)。設(shè)定第一舵機(jī)101與第二舵機(jī)102在0°的位置為初始位置，當(dāng)需要控制機(jī)械手大臂10運(yùn)動(dòng)到α位置時(shí)，則控制器需發(fā)送轉(zhuǎn)動(dòng)角度為α的控制信號給第一舵機(jī)101,同時(shí)發(fā)送角度180 — α的控制信號給第二舵機(jī)102，這時(shí)，第一舵機(jī)101從0°逐漸轉(zhuǎn)動(dòng)到α位置，第二舵機(jī)102從O。逐漸轉(zhuǎn)動(dòng)到180 - α位置，同時(shí)要保證在同一時(shí)刻下第一舵機(jī)101與第二舵機(jī)102的轉(zhuǎn)動(dòng)角度是互補(bǔ)的，這樣，機(jī)械手大臂10在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，其左、右兩側(cè)的運(yùn)動(dòng)可以保持一致，從而使機(jī)械手大臂10運(yùn)轉(zhuǎn)到設(shè)定位置。通過設(shè)置180°角度舵機(jī)，同時(shí)第一舵機(jī)101與第二舵機(jī)102同一時(shí)刻的運(yùn)轉(zhuǎn)的角度為互補(bǔ)，實(shí)現(xiàn)了機(jī)械手大臂10左、右兩側(cè)同步運(yùn)動(dòng)。本實(shí)用新型進(jìn)一步還提出一種五自由度機(jī)械手，包括機(jī)械手大臂裝置，該機(jī)械手大臂裝置具體結(jié)構(gòu)參照上述實(shí)施例，在此不再贅述。該五自由度機(jī)械手還包括與該機(jī)械手大臂裝置依次連接的機(jī)械手小臂20、第一手腕30、第二手腕40和機(jī)械手手掌50，以及分別用于帶動(dòng)機(jī)械手小臂運(yùn)動(dòng)的第三舵機(jī)201、帶動(dòng)第一手腕運(yùn)動(dòng)的第四舵機(jī)301、帶動(dòng)第二手腕運(yùn)動(dòng)的第五舵機(jī)401和帶動(dòng)機(jī)械手手掌運(yùn)動(dòng)的第六舵機(jī)501。當(dāng)需要控制機(jī)械手手掌50抓取某物體時(shí)，通過計(jì)算機(jī)程序計(jì)算出每個(gè)舵機(jī)需要運(yùn)動(dòng)的角度，然后再通過控制第一舵機(jī)101至第六舵機(jī)501運(yùn)動(dòng)，使機(jī)械手到達(dá)指定位置并抓取物體。通過設(shè)置相應(yīng)的舵機(jī)并分別帶動(dòng)機(jī)械手大臂10、機(jī)械手小臂20、第一手腕30、第二手腕40和機(jī)械手手掌50運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了機(jī)械手的五自由度，相比2或3自由度機(jī)械手，五自由度機(jī)械手活動(dòng)更加靈活，同時(shí)也增大了機(jī)械手抓取物體的范圍。在上述實(shí)施例中，可以將第三舵機(jī)201和第四舵機(jī)301設(shè)置在機(jī)械手小臂20的內(nèi)側(cè)；第五舵機(jī)401設(shè)置在第一手腕30與第二手腕40之間，并連接第一手腕30與第二手腕40 ;第六舵機(jī)501設(shè)置在第二手腕40上。當(dāng)機(jī)械手抓取某一個(gè)物體時(shí)，通過程序的計(jì)算后，通過第一舵機(jī)101至第六舵機(jī)分別驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的機(jī)械手大臂10、機(jī)械手小臂20、第一手腕30、第二手腕40和機(jī)械手手掌50做相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)，從而到達(dá)指定位置上抓取該物體。通過設(shè)置單個(gè)舵機(jī)單獨(dú)控制機(jī)械手的一部分運(yùn)動(dòng)，使機(jī)械手大臂10、機(jī)械手小臂20、第一手腕30、第二手腕40和機(jī)械手手掌50可以單獨(dú)運(yùn)動(dòng)而不受其它部分的影響，從而使該五自由度機(jī)械手的性能更為可靠。在上述實(shí)施例中，機(jī)械手手掌50包括左手指與右手指，左手指與右手指上分別設(shè)置有用于帶動(dòng)該左手指與右手指運(yùn)動(dòng)的主動(dòng)齒輪與從動(dòng)齒輪，主動(dòng)齒輪與第六舵機(jī)501連接。左手指與右手指優(yōu)選用可拆連接螺釘，并相應(yīng)的可以設(shè)計(jì)不同的手爪，配合抓取不同形狀的物體，只用更換不同形狀的左手指與右手指即可。當(dāng)機(jī)械手手掌50抓取物體時(shí)，第六舵機(jī)501工作帶動(dòng)與左手指連接的主動(dòng)齒輪運(yùn)動(dòng)，主動(dòng)齒輪運(yùn)動(dòng)從而帶動(dòng)與之配合的從動(dòng)齒輪運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而使右手指也做相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)，左手指與右手指配合，實(shí)現(xiàn)抓取物體。通過主動(dòng)齒輪與從動(dòng)齒輪的配合來控制機(jī)械手手掌50的運(yùn)動(dòng)，不僅不用單獨(dú)對左、右手指單獨(dú)設(shè)置相應(yīng)的舵機(jī)，使整個(gè)五自由度機(jī)械手構(gòu)造簡單，同時(shí)，使用同一舵機(jī)控制左、右手指同步運(yùn)動(dòng)，而不需要使用單獨(dú)程序進(jìn)行左、右手指的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行控制。在上述實(shí)施例中，可以設(shè)置主動(dòng)齒輪與從動(dòng)齒輪的規(guī)格相同。這樣，主動(dòng)齒輪與從動(dòng)齒輪規(guī)格相同，當(dāng)?shù)诹鏅C(jī)501將驅(qū)動(dòng)力給到主動(dòng)齒輪時(shí)，因主動(dòng)齒輪與從動(dòng)齒輪的傳動(dòng)比為1，這樣當(dāng)抓取一個(gè)物體時(shí)，左手指與右手指所接收到的舵機(jī)的驅(qū)動(dòng)力相同，當(dāng)機(jī)械手手掌50抓取物體時(shí)左、右手指的受力均勻。通過將主動(dòng)齒輪與從動(dòng)齒輪的規(guī)格設(shè)置為相同，使該五自由度機(jī)械手抓取物體時(shí)更穩(wěn)定、物體不易掉落。以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，并非因此限制本實(shí)用新型的專利范圍，凡是利用本實(shí)用新型說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本實(shí)用新型的專利保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種機(jī)械手大臂裝置，其特征在于，包括機(jī)械手大臂和設(shè)置在所述機(jī)械手大臂底端兩側(cè)的第一舵機(jī)和第二舵機(jī)，所述第一舵機(jī)與第二舵機(jī)并聯(lián)控制所述機(jī)械手大臂運(yùn)轉(zhuǎn)。
2.如權(quán)利要求1所述的機(jī)械手大臂裝置，其特征在于，所述第一舵機(jī)和第二舵機(jī)為180°角度舵機(jī)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的機(jī)械手大臂裝置，其特征在于，所述第一舵機(jī)與第二舵機(jī)相對設(shè)置，使同一時(shí)刻所述第一舵機(jī)控制所述機(jī)械手大臂一側(cè)運(yùn)轉(zhuǎn)的角度與所述第二舵機(jī)控制所述機(jī)械手大臂另一側(cè)運(yùn)轉(zhuǎn)的角度互補(bǔ)。
4.一種五自由度機(jī)械手，其特征在于，包括權(quán)利要求1至3中任意一項(xiàng)所述的機(jī)械手大臂裝置，所述五自由度機(jī)械手還包括與該機(jī)械手大臂裝置依次連接的機(jī)械手小臂、第一手腕、第二手腕和機(jī)械手手掌，以及分別用于帶動(dòng)所述機(jī)械手小臂運(yùn)動(dòng)的第三舵機(jī)、帶動(dòng)所述第一手腕運(yùn)動(dòng)的第四舵機(jī)、帶動(dòng)所述第二手腕運(yùn)動(dòng)的第五舵機(jī)和帶動(dòng)所述機(jī)械手手掌運(yùn)動(dòng)的第六舵機(jī)。
5.如權(quán)利要求4所述的五自由度機(jī)械手，其特征在于，所述第三舵機(jī)和所述第四舵機(jī)設(shè)置在所述機(jī)械手小臂的內(nèi)側(cè)。
6.如權(quán)利要求5所述的五自由度機(jī)械手，其特征在于，所述第五舵機(jī)設(shè)置在所述第一手腕與第二手腕之間、連接所述第一手腕與第二手腕。
7.如權(quán)利要求6所述的五自由度機(jī)械手，其特征在于，所述第六舵機(jī)設(shè)置在所述第二手月: 上。
8.如權(quán)利要求7所述的五自由度機(jī)械手，其特征在于，所述機(jī)械手手掌包括左手指與右手指，所述左手指與右手指上分別設(shè)置有用于帶動(dòng)該左手指與右手指運(yùn)動(dòng)的主動(dòng)齒輪與從動(dòng)齒輪，所述主動(dòng)齒輪與所述第六舵機(jī)連接。
9.如權(quán)利要求4至8中任意一項(xiàng)所述的五自由度機(jī)械手，其特征在于，所述主動(dòng)齒輪與從動(dòng)齒輪的規(guī)格相同。
專利摘要本實(shí)用新型公開一種機(jī)械手大臂，包括機(jī)械手大臂和設(shè)置在機(jī)械手大臂底端兩側(cè)的第一舵機(jī)和第二舵機(jī)，第一舵機(jī)與第二舵機(jī)并聯(lián)控制機(jī)械手大臂運(yùn)轉(zhuǎn)。通過設(shè)置第一舵機(jī)與第二舵機(jī)并聯(lián)驅(qū)動(dòng)機(jī)械手大臂，提高了機(jī)械手大臂的驅(qū)動(dòng)力，即使機(jī)械手手掌抓取的物體質(zhì)量很重，也不會(huì)出現(xiàn)機(jī)械手大臂驅(qū)動(dòng)力不足而導(dǎo)致機(jī)械手大臂抖動(dòng)的現(xiàn)象，增加了整個(gè)機(jī)械手控制的穩(wěn)定性和可靠性，同時(shí)，由于提高機(jī)械手大臂的驅(qū)動(dòng)力，相應(yīng)的可以對機(jī)械手增加自由度，在該機(jī)械手大臂基礎(chǔ)上設(shè)置多自由度機(jī)械手。本實(shí)用新型進(jìn)一步還公開一種五自由度機(jī)械手。
文檔編號B25J9/00GK202878309SQ201220479550
公開日2013年4月17日 申請日期2012年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月19日
發(fā)明者秦志強(qiáng) 申請人:深圳市中科鷗鵬智能科技有限公司