[发明专利]一种基于数据手套控制的机械手

说明书

技术领域

本发明涉及机器人领域，特别是涉及一种基于数据手套控制的机械手。

背景技术

随着现代化工业生产的发展和进步，工业机器人早已经被广泛地用来代替工人完成一些简单和重复性的劳动。然而，由于人们越来越关注机器人在复杂、危险、恶劣环境中的应用，而现有工业机器人又不能很好的应对多变的环境，因而如何使机器人能够灵活、智能的为人类服务，已成为现在机器人研究领域的焦点问题。

机器人有两个发展方向：一、全自主方式工作的机器人。二、遥控操作的机器人。全自主方式工作的机器人一直是科研工作者所追求的目标。然而上世纪八十年代以来对智能机器人的研究表明全自主式智能机器人的应用在今后可以预见的时间内是难以实现的，这是因为几项支撑技术——控制、传感和人工智能等目前还不能满足发展全自主式智能机器人的需要。但是，随着原子能技术、空间技术和海洋技术的迅速发展，迫切需要大量能在危险环境下工作的机器人，因而工作在交互方式下遥控操作的机器人是一种现实可行的选择。工作在交互方式下的遥控机器人是完成远程作业任务的有力手段，所谓交互技术包括人与机器人的交互以及机器人与环境的交互。前者的意义在于由人去完成机器人在空间未知环境或任务中难以做到的规划和决策，后者的意义在于由机器人去完成人所不宜到达或不能到达的空间环境中的作业任务。例如，在原子能利用、空间探测、海洋开发、排险、医疗、军事等领域的应用。

手是人与外界进行接触及意识表达的主要媒介。人与机器人进行交互的传统接口设备无非就是按钮、手柄等，只能是间断性的操作按钮进行简单运动控制的设备，然而作为表达意识的主体——手运动的灵巧性被牺牲了，不能让人脑更好的解放出来，阻碍了人对系统控制意识表达的全面性与灵活性，导致机器人难以在恶劣和危险的环境下迅速完成各种复杂的作业任务。

发明内容

本发明的目的是针对现有机械手不能及时、高效的表达人对机械手的控制意识；不能满足人对机械手各关节灵活性的要求。提出了一种基于数据手套控制的机械手。

该机械手主要包括：摆动油缸驱动的机械手手指、传感器、数据手套、PLC控制单元、控制阀组及动力单元。机械手手指由摆动油缸、万向连接块、近节指骨、中节指骨、远节指骨及联接螺栓等组成，万向连接块两端两个相互垂直的凹槽内各安装一个摆动油缸，其中一个摆动油缸和手掌或其他安装模块相联接，另一端的摆动油缸和近节指骨联接，使得万向连接块相对于手掌或其他安装模块、相对于近节指骨可以相互摆动；近节指骨和中节指骨、中节指骨和远节指骨之间通过摆动油缸联接，组成可以相互摆动的转动副。该机械手手指配有姿态传感器，实时将姿态信息传递给PLC控制单元。PLC控制单元将获取的机械手手指的姿态信息和数据手套传到PLC控制单元的姿态信息进行对比分析，如果两者姿态信息不一致，PLC控制单元发出控制信号，控制阀组根据控制信号进行动作，控制来自于动力单元的液压油驱动油缸，调整机械手手指的姿态，从而实现机械手跟随数据手套（人手）动作。实现抓取、松开等动作。

附图说明

图1为本发明机械手手指示意图。

图2为本发明工作原理示意框图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述。

附图标记说明：

1.摆动油缸2.万向连接块3.近节指骨4.中节指骨5.远节指骨。

如图1所示，机械手手指由摆动油缸1、万向连接块2、近节指骨3、中节指骨4、远节指骨5及联接螺栓等组成。在图纸方向，万向连接块2左端的摆动油缸1用于万向连接块2和手指安装架或手掌联接，使得手指可以在与手指弯曲平面相互垂直的平面内摆动；万向连接块2右端的摆动油缸1用于联接万向连接块2和近节指骨3，使之组成可以在手指弯曲平面内相互摆动的运动副；近节指骨3和中节指骨4、中节指骨4和远节指骨5之间通过摆动油缸1联接，使之组成可以在手指弯曲平面内相互摆动的运动副。该机械手手指配有姿态传感器，实时将姿态信息传递给PLC控制单元。PLC控制单元将获取的机械手手指的姿态信息和数据手套传到PLC控制单元的姿态信息进行对比分析，如果两者姿态信息不一致，PLC控制单元发出控制信号，控制阀组根据控制信号进行动作，控制来自于动力单元的液压油驱动油缸，调整机械手手指的姿态，从而实现机械手跟随数据手套（人手）动作。实现抓取、松开等动作。