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四指柔性机械手

阅读:111发布:2023-02-17

专利汇可以提供四指柔性机械手专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且一种气压驱动的四指柔性机械手一种四指柔性机械手,包括一个手掌和四根 手指 ,每个手指由一个关节构成,除拇指以外的三指和手掌分布在同一平面内,相邻手指轴线之间的夹 角 为15°,拇指轴线与手掌平面夹角60°,自由状态拇指‑中指轴线平面与手掌平面夹角90°,四指轴线延伸相交于同一点,手掌近似扇形,圆心角方向一端设置连接 法兰 ,可以连接 机械臂 ,手掌平面上设置拇指安装法兰,弧长方向一端设置三个手指安装法兰,用于安装除拇指外的三个手指,四根手指能够向掌心方向正屈动作,所述拇指关节采用三驱动型单向弯曲关节,正屈动作最大弯曲角度218°,其余三指的结构完全一致,采用双驱动型单向弯曲关节,正屈动作最大弯曲角度277°,通过手指各 气动 柔性关节本体受控弯曲运动组合,实现类人手抓握捏等基本功能,各手指关节末端设有指尖。,下面是四指柔性机械手专利的具体信息内容。

1.一种四指柔性机械手,其特征在于,设有一个手掌和四根手指,手掌和手指与人手尺寸相当;所述四指柔性机械手有4个关节,4个自由度,每个手指由一个关节构成,除拇指以外的三指和手掌分布在同一平面内,所述三指轴线延伸交于一点,相邻手指轴线之间的夹为15°,拇指轴线延伸与三指轴线延伸相交于同一点,所述拇指轴线与手掌平面夹角60°,自由状态拇指-中指轴线平面与手掌平面夹角90°;四根手指能够向掌心方向正屈动作,所述拇指关节采用三驱动型单向弯曲关节,正屈动作最大弯曲角度218°,所述三驱动型单向弯曲关节的气源管路从手指根部引出;其余三指的结构完全一致,采用双驱动型单向弯曲关节,正屈动作最大弯曲角度277°,所述双驱动型单向弯曲关节的控制气源管路从手指根部引出,通过手指各气动柔性关节本体受控弯曲运动组合,实现类人手抓握捏基本功能,各手指远关节末端设有指尖;
所述手掌近似扇形,圆心角方向一端设置连接法兰,可以连接机械臂,所述连接法兰形心与各手指轴线延伸交点重合,手掌平面上设置拇指安装法兰,拇指安装法兰法线与手掌平面夹角60°,拇指安装法兰法线-中指安装法兰法线平面与手掌平面夹角90°,弧长方向一端设置三个手指安装法兰,用于安装除拇指外的三个手指,法兰法线与各手指轴线重合,法兰形心点到各手指轴线交点距离相等,所述各手指安装法兰平面设置安装孔和手指气源管路引出孔;
所述拇指关节采用三驱动型单向弯曲关节,所述三驱动型单向弯曲关节由三根胶管、一片矩形弹簧板和多片约束元件组成,三根胶管正三角形分布,轴线平行,矩形弹簧钢板平面平行于三角形一条边,矩形弹簧钢板中心线平行于三根胶管轴线,每片约束元件上设有与品字形设置的胶管和矩形弹簧钢板形状位置完全一致的通孔,多片约束元件串联套在胶管和弹簧钢板上,向胶管内充气,由于约束元件和弹簧钢板的约束作用,三驱动型单向弯曲关节向弹簧钢板侧弯曲。

说明书全文

四指柔性机械手

技术领域

[0001] 本发明涉及一种机器人末端执行器,更具体地说,涉及一种气压驱动的四指柔性机械手。

背景技术

[0002] 在机器人领域,机械手作为末端执行器有着广泛的应用,为了适应不同的工作任务,制造出能够像人手一样灵活的柔性机械手来代替人类去完成工作具有广阔市场前景,柔性机械手正是为了适应这一需要而提出的发展目标。
[0003] 目前,国内外开发的具有部分柔性功能的机械手很多,驱动元件主要有两大类,一类伺服电机驱动,被广泛应用于各种机械和机器人中,但其体积较大、机械手关节本体柔性不足。另一类是采用流体驱动,主要驱动元件是气动人工肌肉,通过丝绳牵拉手指关节,实现手的基本功能,但关节本体仍为刚性,机械手的综合柔性不足,难于满足机械手可用性和适应性要求,制约了机械手在家庭服务机器人、医疗机器人和农业机器人中应用与发展。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于克服现有技术之不足,提供一种四指柔性机械手,针对不同形状的物体,可完成抓、握、捏、夹等人手基本功能。
[0005] 一种四指柔性机械手,其特征在于,设有一个手掌和四根手指,手掌和手指与人手尺寸相当;所述四指柔性机械手有4个关节,4个自由度,每个手指由一个关节构成,除拇指以外的三指和手掌分布在同一平面内,所述三指轴线延伸交于一点,相邻手指轴线之间的夹为15°,拇指轴线延伸与四指轴线延伸相交于同一点,所述拇指轴线与手掌平面夹角60°,自由状态拇指-中指轴线平面与手掌平面夹角90°;手掌近似扇形,圆心角方向一端设置连接法兰,可以连接机械臂,所述连接法兰形心与各手指轴线延伸交点重合,手掌平面上设置拇指安装法兰,拇指安装法兰法线与手掌平面夹角60°,拇指安装法兰法线-中指安装法兰法线平面与手掌平面夹角90°,弧长方向一端设置三个手指安装法兰,用于安装除拇指外的三个手指,法兰法线与各手指轴线重合,法兰形心点到各手指轴线交点距离相等,所述各手指安装法兰平面设置安装孔和手指控制气管引出孔;四根手指能够向掌心方向正屈动作,所述拇指关节采用三驱动型单向弯曲关节,正屈动作最大弯曲角度218°,所述三驱动型单向弯曲关节所述双驱动型单向弯曲关节由三根胶管、一片矩形弹簧钢板和多片约束元件组成,三根胶管正三角形分布,轴线平行,矩形弹簧钢板平面平行于三角形一条边,矩形弹簧钢板中心线平行于三根胶管轴线,每片约束元件上设有与品字形设置的胶管和矩形弹簧钢板形状位置完全一致的通孔,多片约束元件串联套在胶管和弹簧钢板上,向胶管内充气,由于约束元件和弹簧钢板的约束作用,三驱动型单向弯曲关节向弹簧钢板侧弯曲,所述三驱动型单向弯曲关节的气源管路从手指根部引出;其余三指的结构完全一致,采用双驱动型单向弯曲关节,正屈动作最大弯曲角度277°,所述双驱动型单向弯曲关节由两根胶管、一片矩形弹簧钢板和多片约束原件组成,两根胶管和一片矩形弹簧钢板,品字形分布,轴线平行,每片约束元件上设有与品字形设置的胶管和矩形弹簧钢板形状位置完全一致的通孔,多片约束元件串联套在胶管和弹簧钢板上,向胶管内充气,由于约束元件和弹簧钢板的约束作用,双驱动型单向弯曲关节向弹簧钢板侧弯曲,所述双驱动型单向弯曲关节的控制气源管路从手指根部引出;通过手指各气动柔性关节受控弯曲组合,实现类人手抓握捏等基本功能,各手指关节末端设有指尖。
附图说明
[0006] 图1为四指柔性机械手构成示意图。
[0007] 图2为四指柔性机械手手掌形状示意图。
[0008] 图3为四指柔性机械手拇指构成示意图。
[0009] 图4为四指柔性机械手食指、中指、无名指构成示意图。

具体实施方式

[0010] 下面结合附图和具体实例对本发明作出进一步地详细描述。
[0011] 如图所示,一种四指柔性机械手,设有一个手掌1和拇指2、食指3、中指4、无名指5四根手指,手掌和手指与人手尺寸相当;四根手指延伸线交于一点,手掌1、食指3、中指4、无名指5位于同一平面手掌1内,食指3、中指4、无名指5中相邻手指轴线之间的夹角为15°,大拇指2轴线与手掌平面夹角75°,自由状态,拇指2-中指4轴线平面与手掌1平面夹角90°;手掌1近似扇形,圆心角方向一端设置连接法兰11,可以连接机械臂,弧长方向设置三个手指安装法兰,法兰13用于安装食指3、法兰14用于安装中指4、法兰15用于安装无名指5,手掌1平面上设置拇指2安装法兰12,法兰12法线与手掌平面夹角75°,法兰12法线-法兰14法线平面与手掌平面夹角90°,法兰12、13、14、15平面设置安装孔和气源管路引出孔,法兰11、12、13、14、15法线与手掌平面平行,法兰12、13、14、15法线交于法兰11形心点,法兰13、14、15形心点到交点距离相等,所述各手指安装法兰平面设置安装孔和手指控制气管引出孔;手指
2、3、4、5能够向掌心方向正屈动作,所述拇指关节采用三驱动型单向弯曲关节,正屈动作最大弯曲角度218°,所述三驱动型单向弯曲关节所述双驱动型单向弯曲关节22由三根胶管
222、一片矩形弹簧钢板223和多片约束原件221组成,三根胶管222正三角形分布,轴线平行,矩形弹簧钢板223平面平行于三角形一条边,矩形弹簧钢板223中心线平行于三根胶管轴线,每片约束元件221上设有与品字形设置的胶管222和矩形弹簧钢板223形状位置完全一致的通孔,多片约束元件221串联套在胶管222和矩形弹簧钢板223上,向胶管222内充气,由于约束元件221和矩形弹簧钢板223的约束作用,三驱动型单向弯曲关节22向弹簧钢板
223侧弯曲;所述食指3、中指4、无名指5的结构完全一致,采用双驱动型单向弯曲关节31、
41、51,所述双驱动型单向弯曲关节31由两根胶管312、一片矩形弹簧钢板313和多片约束原件311组成,两根胶管312和一片矩形弹簧钢板313,品字形分布,轴线平行,每片约束元件
311上设有与品字形设置的胶管312和矩形弹簧钢板313形状位置完全一致的通孔,多片约束元件311串联套在胶管312和矩形弹簧钢板313上,向胶管312内充气,由于约束元件311和矩形弹簧钢板313的约束作用,双驱动型单向弯曲关节31向弹簧钢板313侧弯曲,所述双驱动型单向弯曲关节的控制气源管路从手指根部引出;通过手指各气动柔性关节受控弯曲组合,实现类人手抓握捏等基本功能,各手指关节末端设有指尖23、33、43、53。
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