[实用新型]一种柔性自适应机械手控制系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种仿人机械手，尤其涉及一种柔性机械手。

背景技术

目前机械手手爪材料大多采用刚性材料。可以实现自适应抓取的机械手，机械结构较为复杂，在抓取物体时对物体产生损伤的可能性较大。而柔性机械手的机械结构简单，同样实现自适应抓取，由于柔性材料抓取物体时会产生形变，故对物体产生损伤的可能性较小；但是目前的柔性材料机械手没有自适应物体的功能，不能判断抓取的物体应该使用多大的力度；还是会存在对物体和机械手本身的损害。

实用新型内容

针对上述现有技术中的不足，本实用新型的目的在于提供一种柔性自适应机械手控制系统，其采用柔性手爪，通过可靠的抓取结构实现对物体的可靠自适应抓取，通过柔性结构和可靠的控制系统来保证不会对物体造成损伤。

为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案予以实现。

一种柔性自适应机械手控制系统，包含机械手本体和用于控制机械手本体的控制模块；所述机械手本体包含手爪机构和手腕机构，手爪机构安装在手腕机构上；所述手爪机构包含至少三个柔性手爪；该柔性手爪通过3D打印柔性材料制作而成；每个柔性手爪分别通过铰接轴安装在手爪座上，每个柔性手爪分别由安装在手爪底板上的手爪电机单独驱动；手爪电机通过连杆机构使得柔性手爪绕铰接轴转动；所述柔性手爪相向一侧的表面为用于抓取物体的表面，该表面上开设有多个凹槽；

所述控制模块包含控制器和用于检测手爪电机的电流变化的信号检测模块；每一个手爪电机均串接一个信号检测模块，所有信号检测模块连接至所述控制器；所述信号检测模块包含串接的精密电阻和放大单元。

作为本实用新型的一种优选实施方式，所述凹槽为十字交叉型凹槽；所述连杆机构包含连杆Ⅰ和连杆Ⅱ；连杆Ⅱ固定在手爪电机的驱动转盘上，连杆Ⅰ铰接在柔性手爪上，连杆Ⅱ与连杆Ⅰ铰接。

作为本实用新型的一种优选实施方式，所述3D打印柔性材料为橡胶。

作为本实用新型的一种优选实施方式，所述手腕机构至少包含三个手腕电机，每个手腕电机都固定在手腕底板上，手腕关节通过与手腕柱之间的球形铰实现万向连接；每个手腕电机的驱动转盘上连接一根拴在手腕关节上的网球线；手腕电机拉动网球线控制手腕关节的运动；所述手爪机构的手爪底板安装在手腕关节上；

所述每一个手腕电机均串接一个信号检测模块，所有信号检测模块连接至所述控制器；所述信号检测模块包含串接的精密电阻和放大单元。

作为本实用新型的一种优选实施方式，所述手腕关节的底部和手腕柱的顶部通过球形铰连接；所有手腕电机以手腕底板中心为圆心均布。

本实用新型相比现有技术具有以下优点：

本实用新型的手指机构采用的柔性手爪通过3D打印柔性材料制作而成；柔性手爪抓取物体时会因为内侧的受力而产生形变，该形变有利于对物体的抓取，并且使得手爪可以自适应被抓取物体的形状；至少三个手爪分别通过手腕电机驱动，能够实现可靠的包裹性抓取；手腕电机与连杆的驱动方式，使得整个手爪运动过程类似于手指关节抓取过程，自适应能力非常好。本实用新型进一步的，其手腕关节在手腕机构主其主导作用，其可以灵活的模仿人手腕的运动，使得整个机械手的工作范围变大；

本实用新型手爪部分采用柔性材料，在手爪上留有很多的凹槽，以增加摩擦力，机械手抓取物体时手爪部分会因为内侧的受力发生形变，该并且使得手爪可以根据物体的形状改变手爪部分的形状，然后在手爪变形的时候可以通过检测通过电机的电流的大小，将电流放大后然后在主控制系统进行判断从而自动适应改变抓取的力度，整个控制过程非常可靠精确，保证了对物体抓紧力的可靠判断，防止对物体和机械手本身的损害。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步详细说明。

图1为本实用新型的手爪机构的一种具体实施方式结构示意图；

图2为图1所示具体实施方式的俯视方向的结构示意图；

图3为本实用新型的手腕机构的一种具体实施方式的结构示意图；

图4为图3所示具体实施方式的俯视方向的结构示意图；

图5为本实用新型的控制结构原理图；

图6为本实用新型的信号检测模块的电路结构示意图。

附图标记说明：

1-柔性手爪，2-连杆Ⅰ，3-连杆Ⅱ，4-手爪电机，5-手爪底板，6-手爪座，7-手腕关节，8-手腕柱，9-手腕底板，10-手腕电机。

具体实施方式

本实用新型的技术方案以下述具体的结构作为实施例进行说明。