[實用新型]仿生機械手臂

有效

• 申請號: 201320473490.8
• 申請日: 2013-08-05
• 公開（公告）號: CN203409780U
• 公開（公告）日: 2014-01-29
• 發明（設計）人: 應申舜;張洪濤;王曉;蔡東海;計時鳴
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: B25J9/10
• 分類號: B25J9/10;B25J15/00
• 代理公司: 杭州浙科專利事務所(普通合伙) 33213
• 代理人: 吳秉中

技術領域

本實用新型屬于機器人技術領域，具體涉及一種用于仿生機械手臂。

背景技術

仿生機械手臂是機械制造與自動化領域機器人方向的研究熱點。在康復輔助機器人、服務機器人、仿生機械等應用領域具有廣闊的應用前景。目前仿生機械手臂以電機驅動為主，在關節柔性、動態剛度和能量密度等方面都難以滿足使用要求。美國華盛頓大學、英國影子公司、日本早稻田大學和北京理工大學等單位都開展了氣動人工肌肉等非電機驅動的仿生機械臂的研究，以期獲得優秀的仿生性能，并得了一定的研究成果，特別是英國影子公司推出的Shadow機械臂，是其中的杰出代表。但上述產品都存在造價高昂的缺陷。另外，目前市場上出現的仿生機械手臂，其使用的機構數目眾多，驅動裝置結構較為復雜，使用的靈活性受到一定的限制。

實用新型內容

針對現有技術中存在的問題，本實用新型的目的在于在提供一種以SMA彈簧模擬生物肌肉，構建SMA彈簧集群驅動的仿生機械手臂。

本實用新型通過以下技術方案加以實現：

所述的仿生機械手臂,包括輸出機構及與輸出機構螺接設置的驅動機構，所述輸出機構包括手掌和配合設置在手掌上的五個手指，每個手指結構相同，包括依次連接設置的遠指關節、中指關節及近指關節，手指各關節為鉸鏈機構，所述驅動機構為手臂，其特征在于所述手臂包括作為支撐結構的骨架和提供動力的SMA彈簧組，每根手指對應一組SMA彈簧組，每組SMA彈簧組中的各個SMA彈簧通過連接線串聯，連接線的一端與骨架固接，另一端穿過上端骨架進入到手掌內部，其上配合連接設置PVC材料制成的復位條，所述復位條縱穿相應手指內部且與對應鉸鏈軸緊貼，復位條的另一端與相應指尖固定連接。

所述的仿生機械手臂，其特征在于所述骨架至少設置有五個，各個骨架通過連接軸連接設置，各骨架對應位置分別設置有連接線穿插孔，相鄰骨架之間通過連接線設置五個SMA彈簧。

所述的仿生機械手臂，其特征在于所述每組SMA彈簧組中各SMA彈簧串聯組成，分設在相鄰骨架之間。

所述的仿生機械手臂，其特征在于所述手掌與最上端骨架螺接設置。

所述的仿生機械手臂，其特征在于所述連接線為尼龍繩。

本實用新型仿生機械手臂，通過將SMA彈簧組取代電機作為驅動機構來驅動手指關節的運動，結構簡捷、自重輕、動作柔順、操作靈活、制造成本低。該機械手臂結構基于仿生學原理設計，使機械手臂的運動更接近人手的動作，每只手指通過一組SMA彈簧來控制，可根據不同的需求來確定需要動作的手指及手指彎曲程度，實現對不同形狀、尺寸的物體的靈巧抓取和精細操作。

附圖說明

圖1為本實用新型的結構示意圖；

圖中：1-遠指關節，2-中指關節，3-近指關節，4-手臂，5-骨架，6-SMA彈簧，7-連接線，8-復位條，9-鉸鏈軸，10-連接軸。

具體實施方式

以下結合說明書附圖對本實用新型作進一步詳細說明，并給出具體實施方式。

如圖1所示，本實用新型仿生機械手臂,包括輸出機構及與輸出機構螺接設置的驅動機構，輸出機構包括手掌和配合設置在手掌上的五個手指，手掌和手指機械本體為帶孔的鈑金，手指和手掌之間通過螺釘連接，每個手指結構相同，由依次連接設置的遠指關節1、中指關節2及近指關節3組成，各關節為鉸鏈機構，驅動機構為手臂4，包括作為支撐結構的骨架5和提供動力的SMA彈簧組，骨架5至少設置有五個，最上端的骨架5與手掌螺接設置，各個骨架5通過連接軸10連接設置，各骨架5對應位置分別設置有連接線穿插孔，相鄰骨架之間通過連接線7設置五個SMA彈簧6，上下對應的SMA彈簧組成一組，每根手指對應一組SMA彈簧組，每組SMA彈簧組中各SMA彈簧6串聯組成，分設在相鄰骨架5之間，共有五組SMA彈簧組，每組SMA彈簧組中的各個SMA彈簧6通過連接線7串聯，連接線7的一端與骨架5固接，另一端穿過上端骨架5進入到手掌內部，其上配合連接設置PVC材料制成的復位條8，復位條8縱穿相應手指內部且與對應鉸鏈軸9緊貼，復位條8的另一端與相應指尖固定連接。連接線7采用尼龍繩，也可用質量較好的釣魚繩，復位條8穿過手指鈑金，且在對應相應鉸鏈軸9的位置處與鉸鏈軸緊貼，在SMA彈簧6收縮拉動手指繞三個關節彎曲時，手指鈑金又能對復位條形成一定的約束。

工作時，需要另外連接一套控制設備進行控制，先選擇對應手指的一組彈簧，確定需要動作的手指，再選擇該組中需要收縮的彈簧的數量，使各手指得到不同的彎曲程度及不同的握緊力，動作時，SMA彈簧通電加熱，SMA彈簧受熱相變收縮，拉動手指彎曲，由此，得到手掌整體的各種輸出。