各关节可自由活动的气动机械手指的制作方法

本发明属于机械手领域，涉及一种各关节可自由活动的气动机械手指。

背景技术：

目前市场组成机械手的机械手指总体分为两类，一类是利用柔性材料，在压缩空气的作用下实现弯曲，从而实现对物体的夹持和松开，另一类是利用机械连杆机构，在气缸或死按动推杆的作用下，通过连杆机构实现对物体的操作，这两类机械手存在的共同问题是无法准确实现加持力的测量，另一共性的问题是组成机械手的几个关节，只要有一个关节动，由于利用连杆机构实现的手指弯曲，别的关节也会发生弯曲，从仿生学角度，人体手指关节，真实情况是某一关节在运动的使用，其他关节可以不动，也可以动。如何设计机械手指的运动，让机械手指能更好的符合仿生学的要求，实现各关节分别运动，同时也能实现各关节一起运动，是我们面临的真正难题。

技术实现要素：

本发明要解决的问题是在于提供一种通过压缩空气管路的压力，控制每个关节实现协同动作的各关节可自由活动的气动机械手指。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

各关节可自由活动的气动机械手指，包括机械手指和压缩空气管路，所述机械手指至少包括两个关节：第一关节和第二关节，所述第一关节通过第一铰链连接，所述第一铰链设置在第一关节的弯曲内侧，所述第二关节通过第二铰链连接，所述第二铰链设置在第二关节的弯曲内侧，所述第一关节处装有第一伸缩气囊，所述第一伸缩气囊对应连通第一压缩空气管路，第二关节处装有第二伸缩气囊，所述第二伸缩气囊对应连通第二压缩空气管路。

进一步的，所述第一关节处设有第一弹簧，所述第一弹簧对应第一铰链设置在第一关节的弯曲外侧，所述第二关节处设有第二弹簧，所述第二弹簧对应第二铰链设置在第二关节的弯曲外侧。

进一步的，所述第一伸缩气囊设置在第一弹簧和第一铰链之间，所述第二伸缩气囊设置在第二弹簧和第二铰链之间。

进一步的，所述气动机械手指包括第三关节，所述第三关节和第二关节相邻设置，所述第三关节处设有第三铰链，第三伸缩气囊和第三压缩空气管路，所述第三关节、第二关节和第一关节结构和连接方式相同。

进一步的，所述第一压缩空气管路、第二压缩空气管路和第三压缩空气管路均与外部空气压缩装置连通，压缩气囊通过压缩空气管路驱动相应关节弯曲转动。

进一步的，所述第一弹簧、第二弹簧和第三弹簧设置数量均为两至四个。

进一步的，所述第一关节、第二关节和第三关节处均加装有测量铰链转动角度的角度测量传感器，所述角度测量传感器与控制分析软件电性连接。

进一步的，所述第一关节、第二关节和第三关节处均加装有测量弹簧弹力的测力传感器，所述测力传感器与控制分析软件电性连接。

进一步的，所述第一关节、第二关节和第三关节处均加装有测量伸缩气囊内气体压力的气体压力检测传感器，所述气体压力检测传感器与控制分析软件电性连接。

与现有技术相比，本发明具有的优点和积极效果如下。

1、本发明利用每个关节处的伸缩气囊对应各自的压缩空气管路，提供不同压力空气，实现各个关节的弯曲和独立运动，结构简单、新颖，方便操作。

2、本发明通过各个关节处加装测力传感器、角度测量传感器和气体压力检测传感器将检测数据反馈至控制分析软件，不断修正运动进度，形成闭环控制。

3、本发明让机械手指的灵活性更加灵活，更加符合人体手指的构造要求，在抓取东西时手指动作会变得更紧密和精确。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明各关节可自由活动的气动机械手指的结构示意图；

图2为本发明各关节可自由活动的气动机械手指的结构示意图；

图3为本发明伸缩气囊的结构示意图；

图4为本发明各传感器和控制分析软件的连接示意图。

附图标记说明：

1、第一关节；2、第二关节；3、第三关节；4、第一伸缩气囊；5、第二伸缩气囊；6、第三伸缩气囊；7、第一铰链；8、第二铰链；9、第三铰链；10、第一弹簧；11、第二弹簧；12、第三弹簧；13、第一压缩空气管路；14、第二压缩空气管路；15、第三压缩空气管路；16、角度测量传感器；17、测力传感器；18、气体压力检测传感器；19、控制分析软件。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1至图4所示，各关节可自由活动的气动机械手指，包括机械手指和压缩空气管路，机械手指至少包括两个关节：第一关节1和第二关节2，第一关节1通过第一铰链7连接，第一铰链7设置在第一关节1的弯曲内侧，第二关节2通过第二铰链8连接，第二铰链8设置在第二关节2的弯曲内侧，第一关节1处装有第一伸缩气囊4，第一伸缩气囊4对应连通第一压缩空气管路13，第二关节2处装有第二伸缩气囊5，第二伸缩气囊5对应连通第二压缩空气管路14，压缩空气管路提供伸缩气囊带有压力的气体，伸缩气囊实现伸缩运动，并提供个关节弯曲所需要的动力。

如图1所示，优选地，第一关节1处设有第一弹簧10，第一弹簧10对应第一铰链7设置在第一关节1的弯曲外侧，第二关节2处设有第二弹簧11，第二弹簧11对应第二铰链8设置在第二关节2的弯曲外侧，通过弹簧弹力带动关节做回程运动，实现机械手指伸直。

如图2所示，优选地，第一伸缩气囊4设置在第一弹簧10和第一铰链7之间，第二伸缩气囊5设置在第二弹簧11和第二铰链8之间，伸缩气囊设置在关节处中间位置，提供关节弯曲所需动力，方便关机弯曲受力。

如图1和图2所示，优选地，气动机械手指包括第三关节3，第三关节3和第二关节2相邻设置，第三关节3处设有第三铰链9，第三伸缩气囊6和第三压缩空气管路15，第三关节3、第二关节2和第一关节1结构和连接方式相同，制作成本低，方便更换受损零件。

如图1和图2所示，优选地，第一压缩空气管路13、第二压缩空气管路14和第三压缩空气管路15均与外部空气压缩装置连通，压缩气囊通过压缩空气管路驱动相应关节弯曲转动。

如图2所示，优选地，第一弹簧10、第二弹簧11和第三弹簧12设置数量均为两至四个，每个关节在伸缩气囊和弹簧的共同作用下实现机械手指的伸直。

如图4所示，优选地，第一关节1、第二关节2和第三关节3处均加装有测量铰链转动角度的角度测量传感器16，角度测量传感器16与控制分析软件19电性连接，通过角度测量传感器把测量的关节绕铰链结构旋转的角度反馈给控制分析软件，进行运算并解决相应问题，实现每个关节的精密运动。

如图4所示，优选地，第一关节1、第二关节2和第三关节3处均加装有测量弹簧弹力的测力传感器17，测力传感器17与控制分析软件19电性连接，通过测力传感器把测量弹簧作用弹力反馈给控制分析软件，进行运算并解决相应问题，实现每个关节的精密运动。

如图4所示，优选地，第一关节1、第二关节2和第三关节3处均加装有测量伸缩气囊内气体压力的气体压力检测传感器18，气体压力检测传感器18与控制分析软件19电性连接，通过气体压力检测传感器检测伸缩气囊伸缩运动过程中气体压力，并反馈给控制分析软件，进行运算和不断修正运动进度，形成闭环控制，让机械手指在抓取东西时手指动作会变得更精密和精确。

实际工作过程为，各关节可自由活动的气动机械手指，在正常状态下，通过压缩空气管路中的压缩空气给三个关节处的伸缩气囊充有一定压力的压缩空气，同时每个关节处安装有两个拉伸弹簧，这样，每个关节在伸缩气囊和拉伸弹簧的共同作用下实现手指的伸直，当需要每一节关节弯曲时，对应控制相应关节的压缩空气柔性管路的气动比例阀或电磁阀提供更高压力的压缩空气，在对应的关节处，在压缩空气的作用下，对应关节处气囊发生伸缩，克服弹簧力做功，让对应关节两侧沿着铰链机构发生弯曲，即实现了对应关节处的相应控制，本产品让手指灵活性更加灵活，更符合人体手指的构造要求，可以通过加装弹簧测力传感器，关节旋转角度测量传感器和气体压力检测传感器，通过控制软件进行运算，通过反馈不断修行传感器，气体压力检测传感器，同各个控制软件进行运算反馈不断修正运动进度，形成闭环控制，可以让机械手指在抓取东西时动作会变得更精密和精确。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。