本發明涉及機械領域，特別是涉及一種柔性驅動機械手。

背景技術：

現有機器人關節多采用剛性驅動模式，無法實現易碎、輕柔物品的夾取，在工業應用方面，切削機器人在精準位姿控制的同時，需要精確的力控制，滿足不同零部件打磨的磨削力需求，傳統剛性關節無法實現上述生產生活需求，因此，亟需設計一種變剛度機器人關節，滿足機器人力與位姿精度的雙重需要。

技術實現要素：

本發明的目的在于：克服現有技術中存在的上述問題，提出一種柔性驅動機械手，可以在保證位姿控制精度的同時，可以實現精準的力控制，可以完成對不同物品的夾取作業，實現完美的柔性驅動，解決傳統剛度關節精準力控制的難題。

本發明的目的通過下述技術方案來實現：

一種柔性驅動機械手，包括：機械手掌和機械手指，所述機械手指對稱設置于機械手掌兩側，所述機械手掌上具有與機械手臂連接的連接孔，所述機械手指包括：第一指節、第二指節和第三指節，所述第一指節和第二指節鉸接并通過柔性傳動結構進行傳動，所述第二指節和第三指節鉸接并通過柔性傳動結構進行傳動，所述機械手掌上設有pwm脈沖發生裝置，所述pwm脈沖發生裝置與柔性傳動結構電連接，所述pwm脈沖發生裝置控制柔性傳動結構的形狀變化，從而實現機械手指的張開與閉合。

本發明的一種柔性驅動機械手，所述柔性傳動結構包括：相互鉸接的第一固定部和第二固定部，所述第一固定部上安裝有第一線圈固定柱，所述第二固定部上安裝有第二線圈固定柱，所述第一線圈固定柱和第二線圈固定柱之間纏繞有sma線圈。

本發明的一種柔性驅動機械手，所述第一固定部和第二固定部鉸接處設有線圈導向裝置，所述線圈導向裝置可供sma線圈穿過并在其中滑動。

本發明的一種柔性驅動機械手，所述機械手掌上設有風冷裝置，所述機械手指上設有風冷通道，所述風冷通道貫穿并連通第一指節、第二指節和第三指節處的柔性傳動結構，所述風冷裝置與風冷通道連通。

本發明的一種柔性驅動機械手，所述連接孔處采用磁性材料制成。

本發明的一種柔性驅動機械手，相向設置的所述第三指節內側具有緩沖墊。

根據上述技術方案，本發明的有益效果是：提出一種柔性驅動機械手，可以在保證位姿控制精度的同時，可以實現精準的力控制，可以完成對不同物品的夾取作業，實現完美的柔性驅動，解決傳統剛度關節精準力控制的難題。

附圖說明

圖1是本發明一種柔性驅動機械手示意圖；

圖2是本發明一種柔性驅動機械手剖面圖；

圖3是本發明一種柔性驅動機械手側視圖；

圖4是本發明一種柔性驅動機械手風冷管道示意圖；

圖5是本發明一種柔性驅動機械手柔性傳動結構示圖；

圖6是本發明一種柔性驅動機械手柔性傳動結構側視圖。

具體實施方式

下面結合具體實施例和附圖對本發明作進一步的說明。

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。

如圖1-6為本發明一種柔性驅動機械手的實施例，一種柔性驅動機械手，包括：機械手掌6和機械手指，所述機械手指對稱設置于機械手掌6兩側，所述機械手掌6上具有與機械手臂連接的連接孔102，所述機械手指包括：第一指節1、第二指節2和第三指節3，所述第一指節1和第二指節2鉸接并通過柔性傳動結構5進行傳動，所述第二指節2和第三指節3鉸接并通過柔性傳動結構5進行傳動，所述機械手掌6上設有pwm脈沖發生裝置101，所述pwm脈沖發生裝置101與柔性傳動結構5電連接，所述pwm脈沖發生裝置101控制柔性傳動結構5的形狀變化，從而實現機械手指的張開與閉合，所述柔性傳動結構5包括：相互鉸接的第一固定部501和第二固定部502，所述第一固定部501上安裝有第一線圈固定柱503，所述第二固定部502上安裝有第二線圈固定柱504，所述第一線圈固定柱503和第二線圈固定柱504之間纏繞有sma線圈505，所述第一固定部501和第二固定部502鉸接處設有線圈導向裝置506，所述線圈導向裝置506可供sma線圈505穿過并在其中滑動，所述機械手掌6上設有風冷裝置103，所述機械手指上設有風冷通道6，所述風冷通道6貫穿并連通第一指節1、第二指節2和第三指節3處的柔性傳動結構5，所述風冷裝置103與風冷通道6連通，所述連接孔102處采用磁性材料制成，相向設置的所述第三指節3內側具有緩沖墊301。

本發明使用新型功能材料作為動力源，無需電機減速器等復雜傳動系統，簡化機械手整機機構；sma線圈可以帶動機械手指柔性驅動與控制，可以用于夾取輕薄易碎物品；sma材料具有功重比高、大位移等特性，使用sma可以有效降低機械手功重比，極大的減輕自身自重，提升負載能力。

形狀記憶合金（shapememoryalloys,），簡稱sma，是一種在加熱升溫后能完全消除其在較低的溫度下發生的變形，恢復其變形前原始形狀的合金材料，即擁有“記憶"效應的合金。

pwm脈沖發生器，利用pwm脈沖寬度調制，pwm脈沖寬度調制是利用微處理器的數字輸出來對模擬電路進行控制的一種非常有效的技術，廣泛應用在從測量、通信到功率控制與變換的許多領域中。

脈沖寬度調制是一種模擬控制方式，其根據相應載荷的變化來調制晶體管基極或mos管柵極的偏置，來實現晶體管或mos管導通時間的改變，從而實現開關穩壓電源輸出的改變。這種方式能使電源的輸出電壓在工作條件變化時保持恒定，是利用微處理器的數字信號對模擬電路進行控制的一種非常有效的技術。

pwm控制技術以其控制簡單，靈活和動態響應好的優點而成為電力電子技術最廣泛應用的控制方式，也是人們研究的熱點。由于當今科學技術的發展已經沒有了學科之間的界限，結合現代控制理論思想或實現無諧振波開關技術將會成為pwm控制技術發展的主要方向之一。其根據相應載荷的變化來調制晶體管基極或mos管柵極的偏置，來實現晶體管或mos管導通時間的改變，從而實現開關穩壓電源輸出的改變。這種方式能使電源的輸出電壓在工作條件變化時保持恒定，是利用微處理器的數字信號對模擬電路進行控制的一種非常有效的技術。

sma線圈，是sma線在線圈固定軸上面纏繞而成的，升溫后sma收縮變短，手指關節間的sma絲縮短致使指關節發生彎曲。

以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。

技術特征：

技術總結
本發明公開了一種柔性驅動機械手，包括：機械手掌和機械手指，所述機械手指對稱設置于機械手掌兩側，所述機械手掌上具有與機械手臂連接的連接孔，所述機械手指包括：第一指節、第二指節和第三指節，所述第一指節和第二指節鉸接并通過柔性傳動結構進行傳動，所述第二指節和第三指節鉸接并通過柔性傳動結構進行傳動，所述機械手掌上設有pwm脈沖發生裝置，所述pwm脈沖發生裝置與柔性傳動結構電連接，所述pwm脈沖發生裝置控制柔性傳動結構的形狀變化，從而實現機械手指的張開與閉合，可以在保證位姿控制精度的同時，可以實現精準的力控制，可以完成對不同物品的夾取作業，實現完美的柔性驅動，解決傳統剛度關節精準力控制的難題。

技術研發人員：周軍超;廖映華;湯愛華;胥云;林椿松;謝偉;王潔
受保護的技術使用者：四川理工學院
技術研發日：2017.05.22
技術公布日：2017.09.05