[实用新型]360度多自由度仿人气动肌肉机械手

说明书

技术领域

本发明涉及机器人机械手，具体涉及一种360度多自由度气动机械手。

背景技术

近20年来，气动技术的应用领域迅速拓展，尤其在各种自由化生产线上得到广泛应用。同时，机械手的应用领域也从最开始的工业控制领域逐步发展到医疗康复、商业娱乐、体育运动、公共安全、家务劳动等多个领域中。从而结合于气动技术的机械手的研究在各个领域中取得了广泛的应用。由于气压传动系统使用安全、可靠，可以在高温、震动、易燃、易爆、多尘埃、强磁、辐射等恶劣环境下工作。而气动机械手作为机械手的一种，它具有结构简单、重量轻、动作迅速、平稳、可靠、节能和不污染环境、容易实现无级调速、易实现过载保护、易实现复杂的动作等优点。气动肌肉驱动的机械手是一类具有良好柔顺性能、安全性能的机器人手臂。

气动机械手被广泛应用于汽车制造业、半导体及家电行业、化肥和化工，食品和药品的包装、精密仪器和军事工业等。汽车制造工厂的生产线，尤其是焊接生产线大多采用了气动机械手。彩电、冰箱等家用电器产品的装配生产线上，在半导体芯片、印刷电路等各种电子产品的装配流水线上，可以看到各种大小不一、形状不同的气动机械手；对加速度限制十分严格的芯片搬运系统，采用了平稳加速的SIN气缸。食品行业的粉状、粒状、块状物料的自动计量包装，烟草工业的自动卷烟和自动包装等许多工序也大量采用了气动机械手。此外，气动系统、气动机械手被广泛应用于制药与医疗器械上。如：气动自动调节病床，Robodoc机器人，da Vinci S外科手术机器人等。然而在许多领域，尚需一 种能够在360度内调节且具有多自由度的气动机械手。

发明内容

本发明的目的是克服上述背景技术的不足，提供一种360度多自由度气动机械手；该机械手应具备人手的一些基本功能，可以独立完成操作，并具有实用、柔顺、体积小、安全、易控制、轻巧及机构简单等特点。

本发明提供的技术方案是：一种360度多自由度仿人气动肌肉机械手，包括机械手机构以及为机械手机构提供动力且由气路控制系统控制的人工气动肌肉系统；其特征在于：

所述机械手机构包括可活动地定位在固定支架上的旋转支架、通过肩关节可活动地定位在旋转支架上的机械大臂、通过肘关节可活动地定位在机械大臂上的机械小臂、通过腕关节可活动地定位在机械小臂上且带有手掌的手以及可活动地并联定位在手掌上的五个手指；

所述人工气动肌肉系统包括通过钢丝绳驱动旋转支架的若干个第二气动人工肌肉、通过钢丝绳驱动肩关节的若干个第一气动人工肌肉、通过钢丝绳驱动肘关节的若干个第五气动人工肌肉、通过钢丝绳驱动腕关节的若干个第三气动人工肌肉以及通过钢丝绳驱动五个手指的若干个第四气动人工肌肉；以使机械臂上可以实现多自由度的运动，包括整个机械手实现360度运动、肩关节带动机械小臂绕机械大臂轴向方向的转动、肘关节带动机械小臂实现屈伸运动、腕关节带动手实现旋转和抬伸运动。

所述旋转支架的下端固定着旋转圆盘，上端安装着带有滑轮的肩关节；所述机械大臂的一端连接在肩关节上；

所述第二气动人工肌肉的一端定位在固定支架上，另一端连接的钢丝绳分别绕过导索架以及旋转圆盘后再与另一第二气动人工肌肉的一端连接，以实现 整个机械手绕竖直轴线的360度运动；

所述第一气动人工肌肉的一端固定在旋转支架上，另一端连接的钢丝绳通过旋转支架上的导丝孔，绕过肩关节滑轮后与另一第一气动人工肌肉的一端连接，以实现机械大臂绕肩关节滑轮轴线的转动。

所述机械大臂的另一端与肘关节相连；所述第五气动人工肌肉一端固定在旋转支架上，另一端连接的钢丝绳通过旋转支架上的导丝孔，绕过肘关节滑轮后与另一第五气动人工肌肉的一端连接，以实现机械小臂绕肘关节滑轮轴线的转动。

所述机械小臂一端通过小臂右盘与肘关节相连，另一端与腕关节相连；所述若干第三气动人工肌肉的一端固定在小臂右盘上，另一端连接的钢丝绳分别绕过腕关节的两个滑轮后再与另一第三气动人工肌肉的一端连接，以实现手的旋转和抬伸运动。

所述手通过第一支撑架定位在连接腕关节的圆盘架上；所述若干第四气动人工肌肉的一端固定在该圆盘架上，另一端均连接一驱动手指的钢丝绳。

所述五个手指中的小拇指、无名指、中指、食指，均由若干个指节分别通过一手指轴相互轴线平行地依次铰接形成，并且可转动地并联铰接在手掌上。

所述五个手指中的大拇指，由若干个指节分别通过一大拇指轴相互轴线平行地依次铰接形成；该大拇指又通过十字轴可转动地定位在手掌上；所述十字轴中的一个轴线与四个手指中的铰接轴线垂直。