本實(shí)用新型屬于屬于自動(dòng)化領(lǐng)域，涉及一種遠(yuǎn)程操作線牽引式機(jī)械手。

背景技術(shù)：

在當(dāng)今社會(huì)中，在很多危險(xiǎn)的環(huán)境中，人無法進(jìn)行工作，但是可以通過現(xiàn)代技術(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控操作；并且由于人工智能技術(shù)現(xiàn)在也還不成熟，全自主的機(jī)械手在實(shí)驗(yàn)中的表現(xiàn)出無法應(yīng)對大多突發(fā)情況的問題，暫時(shí)無法達(dá)到在工程中實(shí)用的要求。在這種背景下，遠(yuǎn)程遙控操作機(jī)械手的優(yōu)勢十分明顯，它既可以讓操作人員遠(yuǎn)離危險(xiǎn)的情況，又可以應(yīng)對工程中的各中突發(fā)情況。

在很多危急的時(shí)候，操作員經(jīng)常面臨巨大的壓力，容易出現(xiàn)操作失誤。在現(xiàn)有的遙控操作裝置中，大多結(jié)構(gòu)不太容易被大眾熟悉，這樣需要對操作手進(jìn)行長期的訓(xùn)練?，F(xiàn)有的機(jī)械手中，大多為二指或三指機(jī)構(gòu)，基本只能完成特定的夾取、推倒等少數(shù)簡單動(dòng)作，所以應(yīng)用面較窄；而且與人手差別比較大，操作人員需要大量的訓(xùn)練后，才能熟練操作，這樣費(fèi)時(shí)費(fèi)力。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型解決的技術(shù)問題是：為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，設(shè)計(jì)一種遠(yuǎn)程操作線牽引式機(jī)械手，節(jié)約成本，操作簡單，同時(shí)保證了人員的安全。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案是：一種遠(yuǎn)程操作線牽引式機(jī)械手，包括控制手套和機(jī)械手體，所述機(jī)械手體包括手掌4、五根手指、彈簧5、牽引線7、引線槽8、若干數(shù)字舵機(jī)6 和電路板11；五根手指均與手掌4連接，大拇指包括第一指節(jié)1和第二指節(jié)2，其余四個(gè)手指從掌心上方到掌心依次包括連接有第一指節(jié)1、第二指節(jié)2和第三指節(jié)3；指節(jié)與指節(jié)之間通過鉸鏈連接，且指節(jié)與指節(jié)之間設(shè)有彈簧，在最靠近手掌4的指節(jié)與手掌之間設(shè)有角度傳感器；第一指節(jié)1和第二指節(jié)2之間、第二指節(jié)2和第三指節(jié)3之間、第三指節(jié)3和手掌4之間、手掌4上均設(shè)有安放牽引線的牽引槽；牽引線安放在牽引槽中，一端與第一指節(jié)1固連，另一端與外部數(shù)字舵機(jī)固連；在機(jī)械手體五根手指張開的初始狀態(tài)下，牽引線處于原長；所述控制手套內(nèi)設(shè)有角度傳感器，手掌5后端設(shè)有控制電路和數(shù)字舵機(jī)6；控制手套內(nèi)的角度傳感器感知人手運(yùn)動(dòng)，通過電路板11上的藍(lán)牙模塊和微處理器接收處理人手運(yùn)動(dòng)信息，控制數(shù)字舵機(jī)6拉緊牽引線7，從而控制整個(gè)機(jī)械手的彎曲運(yùn)動(dòng)。

本實(shí)用新型的進(jìn)一步技術(shù)方案是：所述第一指節(jié)1呈圓錐體，下方設(shè)有鉸鏈。

本實(shí)用新型的進(jìn)一步技術(shù)方案是：所述第二指節(jié)2和第三指節(jié)3整體為柱狀體，柱狀體一端設(shè)有凸起，凸起連同柱狀體本身均開有牽引槽；第一指節(jié)1下方的鉸鏈和第二指節(jié)2的凸起相連接，第二指節(jié)2下方的鉸鏈和第三指節(jié)3的凸起相連接，第三指節(jié)3下方的鉸鏈和手掌4上的凸起相連接。

本實(shí)用新型的進(jìn)一步技術(shù)方案是：所述機(jī)械手體采用鋁合金材料制成。

本實(shí)用新型的進(jìn)一步技術(shù)方案是：所述數(shù)字舵機(jī)為Dynamixel AX-18A數(shù)字舵機(jī)。

本實(shí)用新型的進(jìn)一步技術(shù)方案是：所述牽引線為鋼絲魚線。

本實(shí)用新型的進(jìn)一步技術(shù)方案是：所述大拇指運(yùn)動(dòng)為三個(gè)自由度，其余四個(gè)手指運(yùn)動(dòng)為四個(gè)自由度。

本實(shí)用新型的進(jìn)一步技術(shù)方案是：所述電路板11上的藍(lán)牙模塊接收操作手套采集到的人手的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)信息并將信息傳送到微處理器。

本實(shí)用新型的進(jìn)一步技術(shù)方案是：所述電路板11上的微處理器控制數(shù)字舵機(jī)6的轉(zhuǎn)動(dòng)從而控制整個(gè)機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)。

本實(shí)用新型的進(jìn)一步技術(shù)方案是：所述牽引槽軸線相互重合。

發(fā)明效果

本實(shí)用新型的技術(shù)效果在于：1.用新型通過操作手套將人手的動(dòng)作變成機(jī)械手的動(dòng)作，操作方便簡單。2.采用牽引線的方式來使機(jī)械手收放，減少了電機(jī)數(shù)目節(jié)約了成本，并且控制簡單。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型機(jī)械手舒展?fàn)顟B(tài)的主視圖；

圖2是機(jī)械手手指彎曲狀態(tài)的側(cè)視圖；

圖3是機(jī)械手手手指彎曲時(shí)牽引線和牽引線槽的細(xì)節(jié)圖；

附圖標(biāo)記說明：1-第一指節(jié)；2—第二指節(jié)；3—第三指節(jié)；4—手掌；5—彈簧；6—數(shù)字舵機(jī)；7—牽引線；8-牽引線槽；9-角度傳感器；10-牽引圓柱；11-機(jī)械手電路板。

具體實(shí)施方式

參見圖1—圖3，一種可遠(yuǎn)程操作線牽引式機(jī)械手，該機(jī)械手包括控制手套和機(jī)械手體。

操作手套是在人手關(guān)節(jié)處裝有角度傳感器的一普通手套，可以通裝在關(guān)節(jié)處的角度傳感器來采集人手的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)信息，運(yùn)動(dòng)姿態(tài)信息即為人手的關(guān)節(jié)的彎曲角度。采集完運(yùn)動(dòng)姿態(tài)信息后，通過裝有技術(shù)十分成熟的藍(lán)牙發(fā)射模塊，將運(yùn)動(dòng)姿態(tài)信息發(fā)送給控制機(jī)械手的電路板。

如圖1所示，機(jī)械手包括大拇指、食指、中指、無名指、小拇指；其中小拇指、無名指、中指、食指均包括三個(gè)指節(jié)，大拇指包括兩個(gè)指節(jié)；以及仿生的平面為拋物面的手掌，并且有五個(gè)舵機(jī)以及一塊電路板與手掌固連。指節(jié)和指節(jié)之間通過鉸鏈連接，鉸鏈兩旁兩個(gè)指節(jié)之間連接有彈簧，在指節(jié)端部設(shè)有圓臺(tái)狀凸起，彈簧兩端固定在凸起上。

如圖2圖3所示，每個(gè)手指的關(guān)節(jié)之間都設(shè)有彈簧，并連接有牽引線，如圖3所示，在每個(gè)指節(jié)的牽引槽的中部都設(shè)有一個(gè)牽引圓柱，手掌上每個(gè)手指對應(yīng)的牽引槽中也設(shè)有一個(gè)圓柱；如圖1所示在每根手指第三指節(jié)和手掌連接的關(guān)節(jié)處有角度傳感器(大拇指為第二指節(jié)和手掌連接的關(guān)節(jié)處)，角度傳感器用來采集機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)。如圖1所示，電路板固連與手掌末端，電路板上主要集成有藍(lán)牙接收模塊和微處理器，其中藍(lán)牙接收模塊的作用是接收操作手套采集到的人手的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)信息并將信息傳送到微處理器處，微處理器的作用是對比接收到的人手的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)信息和接收到的機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)信息并控制舵機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)從而控制整個(gè)機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)。

在該裝置工作時(shí)，操作人員該變其手的動(dòng)作，操作手套通過裝在操作手套關(guān)節(jié)處的角度傳感器采集到操作員手的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)信息，即為人手關(guān)節(jié)處彎曲的角度，并通過技術(shù)已經(jīng)十分成熟的藍(lán)牙發(fā)送模塊將采集到的人手運(yùn)動(dòng)姿態(tài)信息傳送到機(jī)械手的電路板上的藍(lán)牙接收模塊上。機(jī)械手上的電路板上的藍(lán)牙接收模塊通過電路將人手的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)信息傳送給電路板上的微處理器。微處理器通過比較采集到的人手的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)信息和采集到的機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)信息，發(fā)出信息控制數(shù)字舵機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)。數(shù)字舵機(jī)通過轉(zhuǎn)動(dòng)，縮短了牽引線的長度，如圖2圖3所示，牽引線變短使機(jī)械手手指各關(guān)節(jié)彎曲，安裝在關(guān)節(jié)處的彈簧發(fā)生變形。安裝在機(jī)械手各手指連接第三指節(jié)和手掌關(guān)節(jié)處的角度傳感器可以實(shí)時(shí)采集機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)信息，并且通過杜邦線把運(yùn)動(dòng)字條信息傳送到微處理器處。當(dāng)微處理器接收到的機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)信息和人手的姿態(tài)運(yùn)動(dòng)信息相同的時(shí)候，微處理器發(fā)出指令讓舵機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)機(jī)械手運(yùn)動(dòng)姿態(tài)和人手運(yùn)動(dòng)姿態(tài)相同。當(dāng)動(dòng)作結(jié)束，需要機(jī)械手復(fù)位的時(shí)候，微處理器發(fā)出指令讓舵機(jī)反向轉(zhuǎn)動(dòng)，牽引線變長，由于關(guān)節(jié)處的彈簧有恢復(fù)原來形狀的彈力作用，關(guān)節(jié)復(fù)位。

以下將結(jié)合附圖對本實(shí)用新型各實(shí)施例的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本實(shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所得到的所有其它實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型所保護(hù)的范圍。

電路板采用當(dāng)下技術(shù)成熟的stm32F103ZET6開發(fā)板，此電路板主要集成了 stm32F103ZET6微處理器和藍(lán)牙接收模塊，此電路板通過杜邦線連接機(jī)械手上的角度傳感器來采集手的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)，通過現(xiàn)有的12C協(xié)議給數(shù)字舵機(jī)下達(dá)指令，從而控制舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。

參見圖1和圖2。通過遠(yuǎn)程的舵機(jī)旋轉(zhuǎn)拉緊牽引線，使得手指關(guān)節(jié)彎曲，彈簧發(fā)生形變，整個(gè)手掌收縮。手掌舒張時(shí)，通過放松牽引線，借助彈簧的彈力關(guān)節(jié)發(fā)生復(fù)位。

優(yōu)選地，為了確保牽引線結(jié)實(shí)可靠，牽引線采用鋼絲魚線。

優(yōu)選地，為了確保機(jī)械手強(qiáng)度剛度可靠且質(zhì)量較輕方便驅(qū)動(dòng)，采用鋁合金材料制作。

本實(shí)用新型的工作原理是，操作人員該變其手的動(dòng)作，操作手套通過裝在操作手套關(guān)節(jié)處的角度傳感器采集到操作員手的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)信息，即為人手關(guān)節(jié)處彎曲的角度，并通過技術(shù)已經(jīng)十分成熟的藍(lán)牙發(fā)送模塊將采集到的人手運(yùn)動(dòng)姿態(tài)信息傳送到機(jī)械手的電路板上的藍(lán)牙接收模塊上。機(jī)械手上的電路板上的藍(lán)牙接收模塊通過電路將人手的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)信息傳送給電路板上的微處理器。微處理器通過比較采集到的人手的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)信息和采集到的機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)信息，發(fā)出信息控制數(shù)字舵機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)。數(shù)字舵機(jī)通過轉(zhuǎn)動(dòng)，縮短了牽引線的長度，如圖2圖3所示，牽引線變短使機(jī)械手手指各關(guān)節(jié)彎曲，安裝在關(guān)節(jié)處的彈簧發(fā)生變形。安裝在機(jī)械手各手指連接第三指節(jié)和手掌關(guān)節(jié)處的角度傳感器可以實(shí)時(shí)采集機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)信息，并且通過杜邦線把運(yùn)動(dòng)字條信息傳送到微處理器處。當(dāng)微處理器接收到的機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)信息和人手的姿態(tài)運(yùn)動(dòng)信息相同的時(shí)候，微處理器發(fā)出指令讓舵機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)機(jī)械手運(yùn)動(dòng)姿態(tài)和人手運(yùn)動(dòng)姿態(tài)相同。當(dāng)動(dòng)作結(jié)束，需要機(jī)械手復(fù)位的時(shí)候，微處理器發(fā)出指令讓舵機(jī)反向轉(zhuǎn)動(dòng)，牽引線變長，由于關(guān)節(jié)處的彈簧有恢復(fù)原來形狀的彈力作用，關(guān)節(jié)復(fù)位。在操作人員人手運(yùn)動(dòng)姿態(tài)改變后，操作手套通過裝在操作手套上的角度傳感器采集到人手運(yùn)動(dòng)字條的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)信息后通過藍(lán)牙發(fā)送模塊將信息傳送到接收電腦端，接收電腦通過寬帶傳動(dòng)信息到發(fā)送電腦端，由于使用寬帶傳送，所以接收電腦端和發(fā)送電腦端距離可以10000公里。發(fā)送電腦端通過藍(lán)牙將接收的人手運(yùn)動(dòng)姿態(tài)信息發(fā)送給機(jī)械手上的藍(lán)牙接收模塊。

以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非對本實(shí)用新型作任何形式上的限制，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容作出些許更動(dòng)或修飾為等同變化的等效實(shí)施例，但凡是未脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的范圍內(nèi)。