[发明专利]一种气动助力机械手

说明书

技术领域

本发明涉及机械领域的一种机械手，特别是一种气动助力机械手。

背景技术

改革开放以来，国民经济快速增长，科技创新、自主创新已成为国内工业发展的主流，我国工业正逐步向集约型、节能减排、低碳的方向发展。在工业生产中，人们经常要在高温、腐蚀及有毒气体等存在有害物质的环境下工作，增加了工人的劳动强度，危及到工人的生命安全。由于机械手为物料上下线和生产物品组装提供极理想的助力搬运和组装工具，可完成重物抓取、搬运、翻转、对接、微调角度等三维空间移载动作，因而得到广泛应用。国内现有技术一般采用电控驱动、液压驱动或气压控制，主要进行开关数字量检测和控制，多路模拟信号数据采集和分析的能力较差，处理速度慢，通信方式固定单一，难以适应多传感技术和智能化分析处理的需要，且这些产品在可移动、场地适应、安装灵活性、传感检测和智能分析控制等方面均存在一定的缺陷。科研单位与企业的技术人员在不断地探索、研究，希望研制出一种操作方便、性能优越的机械手，虽然取得了一定的进展，但在实际运用中仍然存在着尚未克服的技术难题。

发明内容

本发明的目的在于克服以上不足，提供一种气动助力机械手，该机械手结构简单、易实现无级调速、过载保护以及复杂的动作。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：含有机架、气动肌肉、肩关节I、肩关节II、机架臂、肩关节III、大臂、肘关节、小臂、腕关节、气爪，气动机械手主要由起固定支撑作用的机架、机械臂和气爪三部分组成，肩关节I与肩关节II连接，肩关节III与肩关节II连接，肩关节III与肘关节之间设有大臂，肘关节和腕关节之间设有小臂，腕关节上连接气爪，驱动肩关节I的运动有2根气动肌肉组成，机架臂有4根气动肌肉组成，大臂上安装有4根气动肌肉，小臂上安装有4根气动肌肉。

本发明所采用的技术原理是：该气动机械手能够实现4个自由度，由于机构运动确定，因此，机构的自由度等于机构的原动件数目，此机构有4个原动件，因此可有4个自由度的运动，其各自的自由度的驱动全部由气动肌肉来实现。最前端的气爪抓取物品，通过气动肌肉的驱动实现各自关节的转动，使物品在空间内运动，根据合理的控制，最终实现机械手的动作要求。驱动肩关节I的运动有2根气动肌肉组成，机架臂有4根气动肌肉组成，大臂上安装有4根气动肌肉，小臂上安装有4根气动肌肉。在气动机械手设计中，有4个自由度，相当于4个独立的关节，每个关节的驱动原理都是相同的，即由一对相当于人类拮抗的气动肌肉相互之间的对抗作用来驱动关节。这种方式驱动的关节，其刚度和两个肌肉的压力之和有关，而其位置则和2个肌肉的压力差有关，因此可以实现关节位置和刚度的独立控制。

本发明有益效果是：该机械手结构简单、易实现无级调速、过载保护以及复杂的动作，提高了产品的安全性和自动化水平。

附图说明

下面是结合附图和实施例对本发明进一步描述：

图中是一种气动助力机械手。

在图中，1机架、2气动肌肉、3肩关节I、4肩关节II、5机架臂、6肩关节III、7大臂、8肘关节、9小臂、10腕关节、11气爪。

具体实施方式

在图中，含有机架1、气动肌肉2、肩关节I3、肩关节II4、机架臂5、肩关节III6、大臂7、肘关节8、小臂9、腕关节10、气爪11，气动机械手主要由起固定支撑作用的机架1、机械臂5和气爪11三部分组成，肩关节I3与肩关节II4连接，肩关节III6与肩关节II4连接，肩关节III6与肘关节8之间设有大臂7，肘关节8和腕关节10之间设有小臂9，腕关节10上连接气爪11，驱动肩关节I3的运动有2根气动肌肉2组成，机架臂5有4根气动肌肉2组成，大臂7上安装有4根气动肌肉2，小臂9上安装有4根气动肌肉2。

该气动机械手能够实现4个自由度，由于机构运动确定，因此，机构的自由度等于机构的原动件数目，此机构有4个原动件，因此可有4个自由度的运动，其各自的自由度的驱动全部由气动肌肉2来实现。最前端的气爪11抓取物品，通过气动肌肉2的驱动实现各自关节的转动，使物品在空间内运动，根据合理的控制，最终实现机械手的动作要求。驱动肩关节I3的运动有2根气动肌肉2组成，机架臂5有4根气动肌肉2组成，大臂7上安装有4根气动肌肉2，小臂9上安装有4根气动肌肉2。在气动机械手设计中，有4个自由度，相当于4个独立的关节，每个关节的驱动原理都是相同的，即由一对相当于人类拮抗的气动肌肉2相互之间的对抗作用来驱动关节。这种方式驱动的关节，其刚度和两个肌肉的压力之和有关，而其位置则和2个肌肉的压力差有关，因此可以实现关节位置和刚度的独立控制。