[发明专利]一种模块化机械手

说明书

本发明公开了一种具有多自由度的机械手，该机械手的手指除了如常规机械手指沿第一轴转动和/或弯曲外，还能够平移或沿着不同于第一轴的第二轴公转，从而增加了手指活动的自由度，以更好地适应被抓取物体的形状和尺寸。机械手指上优选附着有膨胀组件和吸附组件，在汽泵的作用下，膨胀组件膨胀，从而增加对被抓取物体的摩擦力，减小对被抓取物体的压强；并且，吸附组件能够产生负压，以增加对被抓物体的吸附力。

技术领域

本发明涉及一种机械手，尤其涉及一种多模块、多自由度并且刚软体混合变构型模块化机械手。

背景技术

机械手作为机器人的操作执行机构，在航空航天、工业生产、医疗等方面均具有广泛的应用。如在航空航天领域，机械手可以在极端环境下，通过遥操作方式进行远程抓取和操作，在工业生产领域，利用机械手实现零部件的组装和搬运，提高生产效率，在医疗领域可以代替人手实现精密手术操作。

机械手的抓取能力是衡量其性能的重要指标，主要取决于对目标识别能力，机械手构型及控制方法。其中，机械手的构型对抓取能力具有较大影响。在抓取不同体积、重量、表面形状及长度的物体时，往往难以通过单一的构型的机械手实现。因此，有必要通过设计可以变化的手部构型提高其抓取能力。

现有的技术中，张福海等人在专利“一种可变构型的三指机械手爪”(专利号：201510367511.1)中提出了一种三指机械手爪，该机械手爪具有三个旋转轴，每个旋转轴可以独立旋转，具有结构灵活小巧的优点，但是其构型变化形式较为单一。张秋菊等人在专利“一种可变构型机械手掌”(专利号：201510073327.6)中提出了一种具有四根手指的可变构型机械手掌，该机构由多跟连杆构成，具有机械结构简单的特点，但是仅能实现一种变形方式。

发明内容

本发明提出了一种刚软体混合变构型模块化机械手，实现抓取和操作多种目标物体的功能。

根据本发明的一个方面，提供了一种具有多自由度的机械手，该机械手指除了如常规机械手指沿第一轴转动和/或弯曲外，还能够平移或沿着不同于第一轴的第二轴公转，从而增加了手指活动的自由度，以更好地适应被抓取物体的形状和尺寸。具体来说，根据本发明的一个方面的机械手包括底座(200)和安装在底座上的多个机械手指，所述多个机械手指能够转动或弯曲以抓取物体，此外，该底座(200)设置有直线型轨道，以及设置在该直线型轨道的能够沿着该轨道直线运动的手指连接滑块(4)，其中，一些所述机械手指安装在该手指连接滑块(4)上，从而能够沿着所述直线型轨道前后移动；另外，该底座(200)还设置有能够转动的手指连接件(2、3)，所述多个机械手指中的另外一些机械手指安装在该手指连接件(2、3)上，从而能够绕着所述手指连接件(2、3)的转轴公转。

根据本发明的另一方面，提供了一种机械手，机械手指的表面设置有具有内部腔体的膨胀组件(280)，该膨胀组件(280)设置有与所述内部腔体联通的导气管(281)，在由气泵经过该导气管(281)向所述内部腔体充气时，该膨胀组件(280)膨胀。

根据本发明的另一方面，提供了一种机械手，机械手指的表面设置有吸附组件(270)，该吸附组件(270)设置朝向待抓取物体的凹陷，并设置有与该凹陷联通的导气管(271)，在使用气泵经过该导气管(271)对所述凹陷抽气时，在所述凹陷中形成负压。

根据本发明的另一方面，提供了一种机械手，该机械手包括：掌形构件(319)；多指旋转件(318)，通过转轴安装在掌形构件(319)的一侧，能够绕转轴相对于掌形构件(319)转动；多个机械手指(302、303、304、305)，安装在所述多指旋转件(318)上，每个手指能够独立地相对于该多指旋转件(318)转动；拇指旋转件(331)，通过转轴安装在所述掌形构件(319)的另一侧，能够相对于掌形构件(319)转动；拇指(301)，安装在拇指旋转件(331)的端部，能够相对于拇指旋转件(331)转动；其中，拇指旋转件(331)的转动方向不同于多指旋转件(318)的转动方向，从而拇指和所述多个手指从不同的方向抓握物体。