一種基于電磁驅(qū)動的機械手的制作方法
【專利說明】
所屬技術(shù)領域
[0001]本發(fā)明屬于仿真機械手驅(qū)動技術(shù)領域，尤其涉及一種基于電磁驅(qū)動的機械手。
【背景技術(shù)】
[0002]目前機械手的驅(qū)動方式多使用伺服電機驅(qū)動、鋼絲驅(qū)動、液壓驅(qū)動等，少部分使用人造肌肉驅(qū)動；其中人造肌肉驅(qū)動，雖然驅(qū)動的方式先進，但是制造成本目前很高，液壓驅(qū)動需要強大的動力來對液壓油增壓驅(qū)動，將會增加設備的重量和對技術(shù)成熟度要求較高，所以成本也較高；那么在仿真機械手驅(qū)動上伺服電機驅(qū)動和鋼絲驅(qū)動較為常見，伺服電機驅(qū)動為在每個關(guān)節(jié)上安裝一個伺服電機，這將會導致機械手上的機構(gòu)很不美觀，伺服電機的尺寸外形將決定機械手的外形和功能；目前使用最多的、成本最低的是采用鋼絲驅(qū)動，將伺服電機集中安裝在手臂處，機械手及手指機構(gòu)較為簡單，控制較為容易，但是鋼絲驅(qū)動中容易出現(xiàn)機械指定位不準、手指虛位擺動等情況，所以設計一種成本較低、方便布置的驅(qū)動方式是很有必要的。
[0003]本發(fā)明設計一種基于電磁驅(qū)動的機械手解決如上問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺陷，本發(fā)明公開一種基于電磁驅(qū)動的機械手，它是采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的。
[0005]—種基于電磁驅(qū)動的機械手，其特征在于:它包括第三副指、第二副指、第一副指、手掌板、主指、動力單元組合固定板、動力單元組合、手臂套筒、動力單元組合前蓋、動力單元組合外殼、動力單元穩(wěn)定體、動力單元組合后蓋、第一副指擺動塊、主指擺動塊支撐、主指執(zhí)行單元支撐、主指擺動塊、執(zhí)行單元支耳、執(zhí)行單元、動力單元、動力單元出口，其中第二副指和第三副指依次固定安裝在手掌板一側(cè)，第一副指擺動塊固定安裝在第一副指上，第一副指擺動塊通過圓柱銷安裝在手掌板上，主指擺動塊固定安裝在主指上，主指擺動塊支撐安裝在手掌板上，主指擺動塊通過圓柱銷安裝在主指擺動塊支撐上，主指執(zhí)行單元支撐安裝在手掌板上，主指執(zhí)行單元支撐和主指側(cè)面均安裝有執(zhí)行單元支耳，第一副指側(cè)面和第二副指側(cè)面均安裝由執(zhí)行單元支耳；動力單元組合固定板安裝在手掌板上，動力單元組合外殼安裝在動力單元組合固定板上，動力單元組合后蓋安裝在動力單元組合外殼后端面上，動力單元穩(wěn)定體安裝在動力單元組合后蓋中心位置處，6個動力單元按圓周分布方式安裝在動力單元組合外殼和動力單元穩(wěn)定體之間的圓環(huán)空間內(nèi)，動力單元組合前蓋安裝在動力單元組合外殼前端面上；手臂套筒安裝在動力單元組合后蓋上。
[0006]本發(fā)明中第三副指、第二副指直接固定在手掌板上，沒有擺動運動，只能各自獨立地做彎曲運動，第一副指即可以擺動也可以獨立彎曲，主指即可以彎曲也可以擺動，整個機械手共有六個自由度，使用了 6個動力單元驅(qū)動，基本能夠模仿人手的所有行為運動。另外手臂套筒可以將機械手固定在人體手臂上。
[0007]上述第一副指、第二副指、第三副指的結(jié)構(gòu)完全相同，對于其中任意一個副指，它包括機械指第四支架、機械指第三支架、機械指第二支架、機械指第一支架、執(zhí)行單元支撐、機械指支架限位板、機械指第三復位彈簧、機械指第二復位彈簧、機械指第一復位彈簧、機械指復位彈簧支撐、執(zhí)行單元支耳、動力單元、執(zhí)行單元、液態(tài)介質(zhì)導管，其中機械指第二支架通過圓柱銷安裝在機械指第一支架上，機械指第三支架通過圓柱銷安裝在機械指第二支架上，機械指第四支架通過圓柱銷安裝在機械指第三支架上；機械指第二支架兩端和機械指第三支架兩端分別各安裝有兩根執(zhí)行單元支撐，機械指第一支架和機械指第四支架上各安裝有一根執(zhí)行單元支撐，六根執(zhí)行單元支撐均安裝在支架的機械指彎曲一側(cè)；在相鄰的機械指支架之間的兩個執(zhí)行單元支撐上安裝有一個執(zhí)行單元；三根機械指支架限位板分別安裝在機械指第一支架末端、機械指第二支架末端、機械指第三支架末端，三根機械指復位彈簧支撐分別安裝在機械指第四支架上、機械指第三支架上且靠近機械指第二支架處、機械指第二支架上且靠近機械指第一支架處；機械指第一復位彈簧一端安裝在機械指第一支架上的機械指支架限位板上，另一端安裝在機械指第二支架上的機械指復位彈簧支撐上；機械指第二復位彈簧一端安裝在機械指第二支架上的機械指支架限位板上，另一端安裝在機械指第三支架上的機械指復位彈簧支撐上；機械指第三復位彈簧一端安裝在機械指第三支架上的機械指支架限位板上，另一端安裝在機械指第四支架上的機械指復位彈簧支撐上；液態(tài)介質(zhì)導管一端連接動力單元，液態(tài)介質(zhì)導管沿程中連接三個執(zhí)行單元；上述機械指第二復位彈簧彈性系數(shù)、機械指第三復位彈簧彈性系數(shù)、機械指第一復位彈簧彈性系數(shù)依次增大2倍，在基本完全模仿人手沒有抓取物體時，手指自然彎曲的運動，復位彈簧彈性系數(shù)設計如上。六根執(zhí)行單元支撐上均安裝有執(zhí)行單元支耳。
[0008]上述第二副指、第三副指均通過各自的機械指第一支架固定在手掌板上，第一副指擺動塊安裝在第一副指上的機械指第一支架上。
[0009]本發(fā)明中單個機械指三個執(zhí)行單元使用同一個動力單元驅(qū)動，那么執(zhí)行單元中的液態(tài)介質(zhì)的壓力是相同的，這樣可以保證機械指各關(guān)節(jié)對于所抓取的物體接觸面的壓力應該是相同的，那么就能夠更好的適應所抓取物體的外形，具有較強的抓取能力。
[0010]上述動力單元包括動力單元外殼、動力單元頂蓋、動力單元磁性底蓋、導軌卡牙、電磁結(jié)構(gòu)導軌、卡鎖結(jié)構(gòu)、卡鎖結(jié)構(gòu)錐齒、卡鎖導磁片錐齒、卡鎖導磁片轉(zhuǎn)軸支撐、卡鎖導磁片轉(zhuǎn)軸、卡鎖導磁片彈簧、卡鎖導磁片、液態(tài)介質(zhì)彈性容器、電磁結(jié)構(gòu)底導磁板、通電線圈、電磁結(jié)構(gòu)頂導磁板、卡鎖結(jié)構(gòu)支撐片、卡鎖結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)軸、動力單元出口、電磁結(jié)構(gòu)卡槽、電磁結(jié)構(gòu)中心導磁體、卡鎖導磁片彈簧限位體，其中液態(tài)介質(zhì)彈性容器安裝在動力單元磁性底蓋上，動力單元外殼安裝在動力單元磁性底蓋上，兩個電磁結(jié)構(gòu)導軌對稱安裝在動力單元外殼上，每個電磁結(jié)構(gòu)導軌上安裝有導軌卡牙；電磁結(jié)構(gòu)中心導磁體一端固定在電磁結(jié)構(gòu)頂導磁板上，另一端固定在電磁結(jié)構(gòu)底導磁板上，通電線圈纏繞在電磁結(jié)構(gòu)中心導磁體上；電磁結(jié)構(gòu)頂導磁板和電磁結(jié)構(gòu)底導磁板分別上下對應的開有兩個電磁結(jié)構(gòu)卡槽，電磁結(jié)構(gòu)卡槽與電磁結(jié)構(gòu)導軌配合；卡鎖結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)軸通過卡鎖結(jié)構(gòu)支撐片安裝在電磁結(jié)構(gòu)頂導磁板上偵II，卡鎖結(jié)構(gòu)安裝在卡鎖結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)軸上，卡鎖結(jié)構(gòu)兩端與導軌卡牙配合；卡鎖結(jié)構(gòu)錐齒安裝在卡鎖結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)軸上，卡鎖導磁片轉(zhuǎn)軸通過卡鎖導磁片轉(zhuǎn)軸支撐安裝在電磁結(jié)構(gòu)頂導磁板上，卡鎖導磁片錐齒安裝在卡鎖導磁片轉(zhuǎn)軸上，卡鎖導磁片一端安裝在卡鎖導磁片轉(zhuǎn)軸上，卡鎖導磁片彈簧一端安裝在卡鎖導磁片下側(cè)，另一端安裝在電磁結(jié)構(gòu)頂導磁板上；動力單元頂蓋安裝在動力單元外殼上端，動力單元磁性底蓋上開有動力單元出口 ；電磁結(jié)構(gòu)底導磁板下側(cè)和液態(tài)介質(zhì)彈性容器上側(cè)粘接；液態(tài)介質(zhì)彈性容器是具有很大的彈性的，能在一定的體積范圍內(nèi)增大或者縮小。
[0011]本發(fā)明中的動力單元設計目的在于利用電磁結(jié)構(gòu)的上下運動對液態(tài)介質(zhì)彈性容器進行壓縮和拉伸，進而改變執(zhí)行單元中的液態(tài)介質(zhì)的有效體積，達到控制執(zhí)行單元長度變化的目的。動力單元中電磁結(jié)構(gòu)在未通電情況下，電磁結(jié)構(gòu)底導磁板和頂導磁板上沒有磁性，卡鎖導磁片在卡鎖導磁片彈簧作用下，不與電磁結(jié)構(gòu)頂導磁板接觸，此時卡鎖結(jié)構(gòu)兩端卡在導軌卡牙上，將電磁結(jié)構(gòu)在電磁結(jié)構(gòu)導軌上的位置鎖死；當對電磁結(jié)構(gòu)通電時，電磁結(jié)構(gòu)頂導磁板和底導磁板將會產(chǎn)生磁性，卡鎖導磁片一端將會被吸到電磁結(jié)構(gòu)底導磁板上，通過錐齒的傳動，卡鎖結(jié)構(gòu)圍繞卡鎖結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動一個角度，卡鎖結(jié)構(gòu)兩端與導軌卡牙脫開，此時電磁結(jié)構(gòu)底導磁板的磁性與動力單元磁性底蓋的磁性發(fā)生作用，或吸引或排斥，達到對液態(tài)介質(zhì)彈性容器的壓縮和拉伸。
[0012]上述執(zhí)行單元包