專利名稱：一種仿生機械手的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于機器人技術領域，具體涉及ー種適用于エ業(yè)現場的易燃、易爆等高危及重體力勞動場合的仿生機械手。
背景技術：
現代エ業(yè)機器人在結構形式上與人臂和遙控機械手相似，控制原理則是基于數控和遙控的概念?，F代エ業(yè)機器人被看成是“數控操作臂”，其中操作人員直接操作的主臂由 計算機數控裝置所代替。エ業(yè)機器人由操作機(機械本體)、控制器、伺服驅動系統(tǒng)和檢測傳感裝置構成，是ー種仿人操作、自動控制、可重復編程、能在三維空間完成各種作業(yè)的機電一體化自動化生產設備。特別適合于多品種、變批量的柔性生產。它對穩(wěn)定、提高產品質量，提高生產效率，改善勞動條件和產品的快速更新?lián)Q代起著十分重要的作用。機器人技術是綜合了計算機、控制論、機構學、信息和傳感技術、人工智能、仿生學等多門學科而形成的高新技木。機器人應用情況，是ー個國家エ業(yè)自動化水平的重要標志。機器人并不是在簡單意義上代替人工的勞動，而是綜合了人的特長和機器特長的ー種擬人的電子機械裝置，既有人對環(huán)境狀態(tài)的快速反應和分析判斷能力，又有可長時間持續(xù)工作、精確度高、抗惡劣環(huán)境的能力，它是エ業(yè)生產中重要的生產設備和服務性設備，也是先進制造技術領域不可缺少的自動化設備。機械手是模仿人手的部分動作，按給定程序、軌跡和要求實現自動抓取、搬運或操作的自動機械裝置。在エ業(yè)生產中應用的機械手被稱為“エ業(yè)機械手”。生產中應用機械手可以提高生產的自動化水平和勞動效率；可以減輕勞動強度、保證產品質量、實現安全生產；尤其在高溫、高壓、低溫、低壓、粉塵、易爆、有毒氣體和放射性等惡劣的環(huán)境中，它代替人進行正常的工作，意義更為重大。因此，在機械加工、沖壓、鑄、鍛、焊接、熱處理、電鍍、噴漆、裝配以及輕エ業(yè)、交通運輸業(yè)等方面得到越來越廣泛的應用。隨著工業(yè)自動化程度的提高，エ業(yè)現場的很多易燃、易爆等高危及重體力勞動場合必將由機器人所代替。這ー方面可以減輕工人的勞動強度，另ー方面可以大大提高勞動生產率。例如，目前在我國的許多中小型汽車生產以及輕エ業(yè)生產中，往往沖壓成型這ーエ序還需要人工上下料，既費時費力，又影響效率。例如，目前在我國的許多中小型汽車生產以及輕エ業(yè)生產中，往往沖壓成型這ーエ序還需要人工上下料，既費時費力，又影響效率。

實用新型內容本實用新型的目的在于提供ー種仿生機械手，以解決現有技術中在生產時需要人エ上下料而影響生產效率的技術問題。為實現上述目的，本實用新型所提供的仿生機械手采用如下技術方案一種仿生機械手，包括沿豎直方向延伸的機身升降缸，機身升降缸的輸出端上固設有繞機身升降缸中心軸線回轉的機身回轉缸，在機身回轉缸的輸出端上固設有沿水平方向延伸的手臂伸縮缸，在手臂伸縮缸的輸出端上固設有繞手臂伸縮缸的中心軸線回轉的手腕回轉缸，手腕回轉缸包括固設在手臂伸縮缸的輸出端上的固定缸體，在固定缸體上設有軸向沿所述手臂伸縮缸中心軸線方向延伸的回轉孔，回轉孔中裝配有驅動伸縮缸，驅動伸縮缸包括同軸的轉動裝配在回轉孔中的驅動缸體和沿回轉孔軸向移動裝配在驅動缸體中的驅動伸縮桿，在驅動缸體的背離手臂伸縮缸的一端固設有手爪部，該手爪部包括關于回轉孔中心軸線對稱布置的鉸接的驅動缸體上、且配合使用以夾取物體的兩個手指，所述的每個手指和驅動伸縮桿之間均鉸接有ー個驅動桿，兩個驅動桿關于驅動伸縮桿中心軸線對稱布置，所述回轉孔內周面上具有用于支撐驅動缸體、并與驅動缸體轉動裝配的支撐回轉段，在回轉孔內周面上于所述支撐回轉段ー側還具有驅動回轉段，該驅動回轉段和驅動缸體外周面間隙配合，在驅動回轉段和驅動缸體的間隙中裝配有與驅動回轉段及驅動缸體對應適配密封接觸的固定塊和回轉塊，固定塊固連在所述回轉缸體上，回轉塊繞回轉孔中心軸線往復回轉，回轉塊將回轉缸體和驅動缸體圍成的腔體分隔成不相連通的兩個油腔，在回轉缸體上還設置有對應與兩個油腔分別連通的兩個油道，所述的回轉塊和驅動缸體固定連接。所述的手臂伸縮缸包括水平缸體和水平伸縮桿，在水平缸體和水平伸縮桿之間于水平缸體之外還設有水平導向結構，該水平導向結構包括固設在水平缸體上的第一導向塊和固設在水平伸縮桿上的第二導向塊，在第一、第二導向塊上對應的開設有軸向沿水平方向延伸的第一、第二導向孔，所述第一、第二導向孔同軸，在第一、第二導向孔中導向裝配有 橫向導向桿。所述的機身升降缸和機身回轉缸之間設置有豎直導向結構，該豎直導向結構包括固設在機身升降缸的缸體上的下導向塊和固設自機身回轉缸上的缸體上的上導向塊，在上、下導向塊上對應的設有軸向沿豎直方向延伸的的上、下導向孔，所述上、下導向孔同軸，在上、下導向孔中導向裝配有豎直導向桿。本實用新型的有益效果是本實用新型所提供的仿生機械手包括機身升降缸、機身回轉缸、手臂伸縮缸、手腕回轉缸和手爪部，機身升降缸帶動機身回轉缸、手臂伸縮缸、手腕回轉缸及手爪部在豎直方向升高或降低，機身回轉缸帶動手臂伸縮缸、手腕回轉缸和手爪部繞機身升降缸的中心軸線回轉，而手臂伸縮缸帶動手腕回轉缸及手爪部在水平方向上移動，手腕回轉缸可以帶動手爪部繞手腕回轉缸的回轉中心軸線轉動。使用時，首先手爪部抓取物料，隨后根據實際的需要，通過手臂伸縮缸的伸縮動作、機身回轉缸的回轉動作和機身升降缸的升降動作，將手爪部移動調整到適當的位置，當手爪部移動到位后，手爪部放下物料，從而代替人工實現物料的搬運。本實用新型所提供的仿生機械手中驅動伸縮缸的驅動缸體位于手腕回轉缸的回轉缸體中，當向其中一個油腔中輸入液壓油時，回轉塊將帶動驅動缸體回轉，實現手爪部的回轉，當向另ー個油腔中輸入液壓油吋，回轉塊將帶動驅動缸體反響回轉。本實用新型所提供的仿生機械手結構簡單、緊湊，控制方便，適用于エ業(yè)現場的易燃、易爆等高危及重體力勞動場合，可以自動抓取或搬運軸類零件或棒料毛坯，在減輕工人的勞動強度的同時，有效提高了勞動生產率。

圖I是本實用新型所提供的仿生機械手ー種實施例的結構示意圖；圖2是圖I中的A-A剖視圖。
具體實施方式
[0011]如圖I、圖2所示，一種仿生機械手的實施例，該實施例中的仿生機械手包括沿豎直方向延伸的機身升降缸1，在機身升降缸I的輸出端上固設有繞機身升降缸中心軸線回轉的機身回轉缸6，在機身回轉缸6的輸出端上固設有沿水平方向延伸的手臂伸縮缸21，在手臂伸縮缸21的輸出端上固設有繞手臂伸縮缸的中心軸線回轉的手腕回轉缸12，手腕回轉缸包括固設在手臂伸縮缸的輸出端上的固定缸體，在固定缸體上設有軸向沿所述手臂伸縮缸中心軸線方向延伸的回轉孔，回轉孔中裝配有驅動伸縮缸11，驅動伸縮缸包括同軸的轉動裝配在回轉孔中的驅動缸體和沿回轉孔軸向移動裝配在驅動缸體中的驅動伸縮桿，在驅動缸體的背離手臂伸縮缸的一端固設有手爪部，該手爪部包括關于回轉孔中心軸線對稱布置的鉸接的驅動缸體上、且配合使用以夾取物體的兩個手指，所述的每個手指和驅動伸縮桿之間均鉸接有ー個驅動桿10，兩個驅動桿10關于驅動伸縮桿中心軸線對稱布置，本實施例中驅動伸縮缸的缸體中密封裝配有將驅動伸縮缸的缸體內腔分隔的活塞，在驅動伸縮缸中設置有與活塞固定連接的驅動伸縮桿，在驅動伸縮桿上套裝有彈簧，彈簧的一端頂壓在活塞上、另一端頂壓在驅動活塞缸上。所述的回轉孔內周面上具有用于支撐驅動缸體34、并與驅動缸體轉動裝配的支撐回轉段100，在回轉孔內周面上于所述支撐回轉段一側還具有驅動回轉段200，該驅動回轉段200和驅動缸體34外周面間隙配合，在驅動回轉段200和驅動缸體34的間隙中裝配有與驅動回轉段及驅動缸體對應適配密封接觸的固定塊34和回轉塊32，固定塊固連在所述回轉缸體33上，回轉塊32繞回轉孔中心軸線往復回轉，回轉塊32將回轉缸體和驅動缸體圍成的腔體分隔成不相連通的兩個油腔，在回轉缸體上還設置有對應與兩個油腔分別連通的兩個油道C和D，所述的回轉塊32通過鍵31與驅動缸體34固定連接。[0012]上述實施例中，驅動缸體裝配在回轉缸體的回轉孔中，這樣在回轉缸體上設置與驅動缸體內腔相連通的液壓油道B，當需要驅動驅動伸縮桿移動吋，向液壓油道B中輸入液壓油以克服彈簧的弾力。上述實施例中的機身升降缸I的缸體中密封裝配有將機身升降缸的缸體內腔分隔的活塞，在機身升降缸中設置有與活塞固定連接的機身升降桿，在本實施例中，機身升降桿為空心軸結構。如圖I所示，使用時將機身升降缸的缸體固定在地面上，向機身升降缸的下腔中注入液壓油，活塞連同機身升降桿上升。當向機身升降缸的上腔中注入液壓油時，活塞連同機身升降桿下降。所述的機身回轉缸位于機身升降缸的上方，機身回轉缸的回轉軸通過推力軸承3裝配在所述機身升降桿上，機身回轉缸的回轉軸的下端插入機身升降桿的頂部開口中。當機升降桿上升或下降時，機身回轉缸隨之上升或下降。上述實施例中，在機身升降缸I和機身回轉缸6之間設置有豎直導向結構，該豎直導向結構包括固設在機身升降缸的缸體上的下導向塊和固設自機身回轉缸上的缸體上的上導向塊4，在上、下導向塊上對應的設有軸向沿豎直方向延伸的的上、下導向孔，所述上、下導向孔同軸，在上、下導向孔中導向裝配有豎直導向桿2。所述的手臂伸縮缸21的缸體固設在機身回轉缸的回轉軸的頂部輸出端上，當機身回轉缸的回轉軸繞自身回轉中心轉動時，驅動手臂伸縮缸繞機身回轉缸的回轉中心軸線回轉。在手臂伸縮缸的缸體中密封裝配有將缸體內腔分隔的活塞，在手臂伸縮缸中設置有與活塞固定連接的手臂伸縮桿，在手臂伸縮桿的位于手臂伸縮缸的缸體外的左端固設有手腕回轉缸和手爪部。如圖I所示，手臂伸縮缸沿左右方向延伸，當向手臂伸縮缸的左腔中輸入液壓油，活塞連同手臂伸縮桿向右移動，而當向手臂伸縮缸的右腔中輸入液壓油時，活塞連同手臂伸縮桿向左移動。當手臂伸縮桿沿左右方向伸縮時，帶動手腕回轉缸及手爪部在左右方向伸縮動作。上述實施例中，手臂伸縮缸包括水平缸體和水平伸縮桿，在水平缸體和水平伸縮桿之間于水平缸體之外還設有水平導向結構，該水平導向結構包括固設在水平缸體上的第一導向塊19和固設在水平伸縮桿上的第二導向塊17，在第一、第二導向塊上對應的開設有軸向沿水平方向延伸的第一、第二導向孔，所述第一、第二導向孔同軸，在第一、第二導向孔中導向裝配有橫向導向桿18。上述實施例中的手腕回轉缸可以采用現有技術中的回轉油缸。上述實施例中的仿生機械手在使用時可以另外配置液壓油供給系統(tǒng)及用于控制機身、手臂、手腕及手爪工作的電器控制系統(tǒng)。上述實施例中，在手腕回轉缸工作吋，當液壓油從油道C流入，油道D流出時，在液壓油的壓カ推動下回轉塊32和驅動缸體34順時針轉動，實現手爪部76的順時針旋轉，此處固定塊35所占的回轉角度決定回轉塊、驅動缸體及手爪部的回轉角度的大小。而當液壓油從油道D流入，而從油道C流出時，在液壓油的推動下，在液壓油的壓カ下，回轉塊帶動驅動缸體及手爪部實現逆時針轉動，從而實現手爪部的正反方向的旋轉。上述實施例中所提供的仿生機械手工作過程如下在仿生機械手進給調整和工作之前，先啟動液壓油供給系統(tǒng)的油泵電機，油泵電機回轉帶動油泵向液壓油供給系統(tǒng)供油。通過相關電氣控制動作，液壓油進入驅動伸縮缸后，克服彈簧的壓カ使手爪部上的手指張開，為抓取物料做好準備。通過相關電氣控制動作，液壓油進入手臂伸縮缸的右腔中，手臂伸縮缸的活塞在橫向導向桿18的引導下，水平的向左方伸出，以此帶動手腕回轉缸及手爪部向左移動，等抓取到物料后，液壓油從驅動伸縮缸11流出后，手爪部的手指在驅動伸縮缸中的彈簧作用下，實現對物料的夾緊動作。隨后，根據實際的需要，通過相關電氣控制動作，液壓油流入手臂伸縮缸左腔中，手臂伸縮缸右腔中的液壓油流出，手臂伸縮缸21的活塞在橫向導向桿18引導下，水平的右方回縮，以此帶動手腕回轉缸及手爪部7向右移動，達到手臂伸縮缸21極限位置后，手臂伸縮缸21動作停止。經過相關電氣控制動作后，液壓油流入手1: 回轉缸12，手1 回轉缸12帶動手爪部7和物料一起沿手1 回轉缸12的回轉中心軸線旋轉(假設回轉角度為90° )，手爪部7和物料均旋轉90°后停止。經過相關電氣控制動作后，液壓油流入機身伸縮缸I的下腔后，機身伸縮缸的活塞在豎直導向桿2帶動下，機械手的上半部分整體上移，到達機身伸縮缸I極限位置后停止。經過相關電氣控制動作后，液壓油流入機身回轉缸6后(假設回轉角度為180° )，當機身回轉缸6回轉180°后，手爪部7和物料由圖I所示的左邊移至右邊，驅動伸縮缸21由圖I所示的右邊移至左邊。經過相關電氣控制動作后，液壓油流入手臂伸縮缸21后，手臂伸縮缸21的活塞在橫向導向桿18引導下，平直的向右方伸出，以此帶動手爪部向右移動，達到手臂伸縮缸21極限位置后停止。經過相關電氣控制動作后，液壓油流入驅動伸縮缸11后，克服彈簧的壓カ使機械手手爪部7張開，放下物料。從而實現了手爪部張開、手臂伸出、手爪部閉合、手臂縮回、腕部旋轉、手臂上升、手臂旋轉、手臂伸出、手爪部張開各個動作，實現了物料的抓取，如機械手返回依次按照上述動作逆動作返回即可，伸縮缸和回轉缸的伸縮距離和回轉角度可根據實際情況進行調整。上述實施例中的機身升降缸的輸出端位于機身機身伸縮桿上，在其他實施例中，也可以由機身升降缸的缸體作為動カ輸出部而驅動機身回轉缸上升或下降。上述實施例中的手臂伸縮缸的輸出端位于手臂伸縮桿上，在其他實施例中，也 可以由手臂伸縮缸的缸體作為動カ輸出部而驅動手腕回轉缸和手爪部伸出或回縮。
權利要求1.ー種仿生機械手,其特征在于包括沿豎直方向延伸的機身升降缸，機身升降缸的輸出端上固設有繞機身升降缸中心軸線回轉的機身回轉缸，在機身回轉缸的輸出端上固設有沿水平方向延伸的手臂伸縮缸，在手臂伸縮缸的輸出端上固設有繞手臂伸縮缸的中心軸線回轉的手腕回轉缸，手腕回轉缸包括固設在手臂伸縮缸的輸出端上的固定缸體，在固定缸體上設有軸向沿所述手臂伸縮缸中心軸線方向延伸的回轉孔，回轉孔中裝配有驅動伸縮缸，驅動伸縮缸包括同軸的轉動裝配在回轉孔中的驅動缸體和沿回轉孔軸向移動裝配在驅動缸體中的驅動伸縮桿，在驅動缸體的背離手臂伸縮缸的一端固設有手爪部，該手爪部包括關于回轉孔中心軸線對稱布置的鉸接的驅動缸體上、且配合使用以夾取物體的兩個手指，所述的每個手指和驅動伸縮桿之間均鉸接有ー個驅動桿，兩個驅動桿關于驅動伸縮桿中心軸線對稱布置，所述的回轉孔內周面上具有用于支撐驅動缸體、并與驅動缸體轉動裝配的支撐回轉段，在回轉孔內周面上于所述支撐回轉段ー側還具有驅動回轉段，該驅動回轉段和驅動缸體外周面間隙配合，在驅動回轉段和驅動缸體的間隙中裝配有與驅動回轉段及驅動缸體對應適配密封接觸的固定塊和回轉塊，固定塊固連在所述回轉缸體上，回轉塊繞回轉孔中心軸線往復回轉，回轉塊將回轉缸體和驅動缸體圍成的腔體分隔成不相連通的兩個油腔，在回轉缸體上還設置有對應與兩個油腔分別連通的兩個油道，所述的回轉塊和驅動缸體固定連接。
2.根據權利要求I所述的仿生機械手，其特征在于所述的手臂伸縮缸包括水平缸體和水平伸縮桿，在水平缸體和水平伸縮桿之間于水平缸體之外還設有水平導向結構，該水平導向結構包括固設在水平缸體上的第一導向塊和固設在水平伸縮桿上的第二導向塊，在第一、第二導向塊上對應的開設有軸向沿水平方向延伸的第一、第二導向孔，所述第一、第ニ導向孔同軸，在第一、第二導向孔中導向裝配有橫向導向桿。
3.根據權利要求I或2所述的仿生機械手，其特征在于所述的機身升降缸和機身回轉缸之間設置有豎直導向結構，該豎直導向結構包括固設在機身升降缸的缸體上的下導向塊和固設自機身回轉缸上的缸體上的上導向塊，在上、下導向塊上對應的設有軸向沿豎直方向延伸的的上、下導向孔，所述上、下導向孔同軸，在上、下導向孔中導向裝配有豎直導向桿。
專利摘要本實用新型公開了一種仿生機械手，包括沿豎直方向延伸的機身升降缸，在機身升降缸的輸出端上固設有繞機身升降缸中心軸線回轉的機身回轉缸，在機身回轉缸的輸出端上固設有沿水平方向延伸的手臂伸縮缸，在手臂伸縮缸上固設有繞手臂伸縮缸的中心軸線回轉的手腕回轉缸，在手腕回轉缸上的轉動輸出部上設置有用于抓取物品的手爪部。使用時，首先手爪部抓取物料，隨后根據實際的需要，通過手臂伸縮缸的伸縮動作、機身回轉缸的回轉動作和機身升降缸的升降動作，將手爪部移動調整到適當的位置，當手爪部移動到位后，手爪部放下物料，從而代替人工實現物料的搬運。
文檔編號B25J9/08GK202399269SQ20122000114
公開日2012年8月29日 申請日期2012年1月4日 優(yōu)先權日2012年1月4日
發(fā)明者付三玲, 張伏, 徐銳良, 楊樂峰, 毛鵬軍, 王俊, 王海源, 白延鵬, 薛坤鵬, 邱兆美 申請人:河南科技大學