[发明专利]三感觉机械手

说明书

本发明是一种机械手，特别是一种带传感器的机械手。

机械手一般都是由传动部分、手爪、驱动电路和控制器构成。机械手按其手瓜结构可分为双指型及多指型机械手，而手指又有单关节和多关节之分。无论哪种机械手，它们都是以抓取具有一定形状的物体为目的的。现有的一般作业用机械手是不带传感器、或只带一些起安全作用的传感器，这类机械手被称作无感觉非柔性机械手。这种机械手的手爪在作业过程中，可能产生以下情况：硬接触、硬爪取，要造成碰撞和冲击，对定位不准的物体更是如此;例如，抓取易碎、易爆物体，可能造成不可挽回的损失。它不能进行软接触和软抓取，即不能以最小的夹紧力抓取物体，故此使用范围受到了一定的限制。有些机械手尽管也带有传感器，但它们往往只作一些特殊用途：如焊接机械手带有轮廓跟踪传感器;装配机械手带有力传感器等。

本发明的目的是提供一种具有接近觉、接触觉、滑动觉的智能机械手，从而对物体能进行软接触及软抓取。

本发明的实质在于手爪的构成是由电机驱动的蜗杆，并在与其相匹配的两个扇形蜗轮上，各连接一根以蜗杆为对称轴的连杆一端，这两根连杆的另一端分别连接一个设置接近觉传感器、接触觉传感器、滑动觉传感器于指壳座上的手指;罩于蜗杆及两个扇形蜗轮外围的、它的上面与电机一样固连在法兰盘上的手爪体，手爪体与两个手指之间各连接一根在上述连杆外侧的、并且以蜗杆为对称轴的连杆所组成。这样通过两组连杆、两个扇形蜗轮及手爪体一起，构成以蜗轮为对称轴的成活动连接的两个四边形。

以下结合附图对本发明作进一步的详细描述。

图1是传动臂及手爪的局部剖视结构示意图。

图2是本发明的原理方框图。

图3是接近觉、接触觉、滑动觉三感觉组合一体的剖视结构图。

图4是红外发射器的剖视结构图（红外探测器的剖视结构与此图相同）。

图5是接近觉传感器信号处理电路的一种电路实例。

图6是表皮保护层的几种形状。

参照图1，传动臂18由步进电机1带动丝杠螺母传动副，经直杆3与手爪19的法兰盘4是固定连接，转动时，带动直杆3、法兰盘4（即带动整个手爪19）运动。整个传动臂罩在外壳2中。手爪19以电机5驱动蜗杆7，电机5固定在手爪19内。在两个与蜗杆7相匹配的扇形蜗轮8、17上，各连接一根以蜗杆7为对称轴的连杆10、15的一端，这两根连杆10、15的另一端分别连接一个设置接近觉传感器、接触觉传感器、滑动觉传感器于指壳座12、14上的手指。罩于蜗杆7及扇形蜗轮8、17外围的、而它的上面固定连接在法兰盘4上的手爪体6，手爪体6与两个手指之间各连接一根在连杆10、15外侧的，并以蜗杆7为对称轴的连杆9、16所组成。以蜗杆7为对称轴分于两侧的连杆10、9，15、16，各自平行且相等，构成为轴对称的两端都成铰链连接的两个平行四边形。两个手指是由两个具有三感觉传感器13和指壳座12、14组成。弹簧11作为消除蜗杆7传动回差用。

参照图1、图2，机械手的工作过程如下：手爪19在电机5驱动下，手指张开至设定范围，信号处理电路20输入手爪19的接近觉传感器调制信号，手爪19由传动臂18移动到被抓物所在位置，手指先以快速度夹向物体，当接近觉传感器感知接近物体（最大接近距离15毫米）时，抓取动作减速，直到手指接触到物体表面。接触物体表面的信号由接触觉传感器感知，并送入信号处理电路20，微处理器21接收到该信号后控制驱动电路31，给手爪19一个预夹紧力，然后开始作抓取作业。若作业中物体与手指间产生相对滑动，滑觉信号同样经信号处理电路20送到微处理器21，由微处理器21控制驱动电路31增加对物体的夹紧力，这一过程持续到手爪19能稳定地抓取物体为止。