[发明专利]基于液压的仿生机械手

说明书

技术领域

本发明涉及一种机械装置，尤其是一种基于液压的仿生机械手。

背景技术

手臂是人体必不可少的部件，同时也是人类作为灵长类高等生物的优势展现，为了代替人工作，机械手臂被研发出来进而交付使用。但是，现在的机械手臂大多行为呆板，很难做出与人一样的动作。且目前的机械手臂大多数都是工业用途，仅仅可以重复固定的机械动作，很难实现灵活的动作，而且为了节省成本，设计很多了很多较落后的机械部件，形体复杂臃肿。

现有的仿生机械手多数为多指联动，无法实现单个手指的弯曲和伸直，不能精确的控制手指动作，使仿生机械手的灵活性大大降低。而且现有的仿生机械手主要控制手指执行相关动作，手腕和前臂等无法实现精确控制，功能单一，只能执行较简单的动作，无法成为真正的仿生机械手。

国家知识产权局于2016年08月03日公开了一份申请名称为“仿生三指机械手”的发明专利（公布号为：CN 205415678 U），该发明专利的仿生三指机械手，包括指根、指中、指尖三个关节组成手指，手指设置有三根，指尖通过第一转轴与指中铰接，指中通过第二转轴与指根铰接，手指驱动装置通过驱动推杆驱动机构使指中和指尖进行联动；还包括，用于安装手指的圆柱形骨架，用于控制手指在水平方向进行旋转的手掌控制装置；安装在指根与圆柱形骨架之间的手掌。该发明在一定程度上实现了低成本设计完成高精度的控制需求；但是由于其采用指尖控制由平行四边形推杆驱动机构实现指中、指尖的固定比例摇摆，因此虽然传递效率高，但是在传动精确度以及复杂动作的执行上存在许多不足，误差较大。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种结构完整，动能利用率高，复杂动作执行精确度高，能实现单指弯曲和伸直的基于液压的真正能被称之为仿生机械的仿生机械手。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于液压的仿生机械手，包括：机械手，机械手腕，机械前臂，机械肘关节，支撑装置，转向架。

为了更好的模仿人类的动作，所述的机械手为仿人手型装置，由五根手指组成，每根手指又由手指头、前指关节、中指关节、支撑骨架、转轮、后指关节、副油缸杆、主油缸杆、连接杆和旋转拉杆组成。其中，所述的副油缸杆为辅助调节装置，可以进行微调节或者对主油缸杆调节的误差进行修正。

所述的前指关节、中指关节和后指关节皆设置驱动电机；所述的手指头与前指关节连接，前指关节与中指关节连接，中指关节通过支撑骨架与后指关节连接；所述的支撑骨架内置转轮，通过内置的转轮后指关节和中指关节可进行联动，进而与前指关节和手指头进行联动，执行动作。所述的主油缸杆一端与后指关节连接，另一端与所述的机械手腕连接；所述的连接杆一端与后指关节连接，另一端与所述的机械手腕连接；所述的旋转拉杆一端与后指关节的手指内侧面连接，另一端与所述的机械手腕连接，旋转拉杆具有伸缩功能，能带动手指横向合并和垂直面的转动。通过以上这些设置，每根手指都可单独执行弯曲和伸直动作。

所述的机械前臂通过机械手腕与机械手连接，机械前臂由万向节、连接座、主副液压缸、油缸臂杆和手臂骨架组成，万向节固定于所述的机械手腕上并与手臂骨架的一端连接，油缸臂杆与固定于所述的机械手腕上的连接座连接，主副液压缸通过油缸臂杆和连接座与所述的副油缸杆和主油缸杆连接。前臂具有伸缩和旋转的功能，控制手爪的抓取和握紧动作。所述的手臂骨架内有一根可伸缩的杆，实现机械前臂的伸缩，手臂骨架前端设有球连接座，与固定于机械手腕上的万向节连接，实现万向转动。

所述的机械前臂通过机械肘关节与支撑装置连接；所述的支撑装置固定于所述的转向架上部，所述的转向架设置有控制装置，控制装置可对所述的机械手、机械手腕、机械前臂、机械肘关节和支撑装置进行控制。

优选的，对支撑装置进一步优化改进，其由前支撑臂、后支撑臂、转轴、支撑固定后支撑臂的支撑柱和支撑平台组成。前支撑臂和后支撑臂通过转轴连接，后支撑臂轴连接于支撑平台上，所述的前支撑臂、后支撑臂和舵机架上分别固定设置有前臂舵机、后臂舵机和平台舵机，所述的后臂舵机和平台舵机被舵机架固定。后支撑臂可以在舵机驱动下实现转动，前支撑臂在后支撑臂转动或者静止时在舵机作用皆可以实现转动；支撑柱对后支撑臂进行加固，防止由于前支撑臂和后支撑臂同时转动对后支撑臂造成永久性机械性结构伤害，进而影响所述的仿生机械手的使用寿命。