[发明专利]超冗余机械手

说明书

本发明公开了一种超冗余机械手包括依次连接的底架、支板、支座、大臂、小臂及夹持器；所述底架与支板之间通过伸缩装置Ⅰ相连，所述伸缩装置Ⅰ用于驱动支板沿垂直于底架的方向往复移动；所述支板与支座之间通过回转装置相连，所述回转装置用于驱动支座以一垂直于支板的轴线为转轴而旋转运动；所述支座与大臂之间通过转动装置Ⅰ相连，所述转动装置Ⅰ用于驱动大臂做俯仰运动；所述大臂与小臂之间通过转动装置Ⅱ相连，所述转动装置Ⅱ用于驱动小臂做俯仰运动及左右摆动；所述小臂与夹持器之间通过伸缩装置Ⅱ相连，所述伸缩装置Ⅱ用于驱动夹持器沿小臂的轴向往复移动；本发明具有较多的自由度，灵活性强，提升救援的效率并提高成功救援的概率。

技术领域

本发明涉及一种机械手，特别涉及一种超冗余机械手。

背景技术

超冗余机械手是指具有运动冗余自由度的机械手。与普通机械手相比，超冗余机械手具有更加灵活的运动特性，可以在完成上下伸展任务的同时完成机械手旋转角度的变换等附加任务。其应用范围十分广泛，大到深海和宇宙空间的探索，小到产品加工和家庭服务等不同领域都可以发现其身影。由于具备冗余的自由度，即保证机械手末端在完成所要求任务的同时，还能根据不同的任务要求和工作环境选择不同的优化指标。

在传统的抗震救灾环境中，机械手常作为探测性机器人，表现为伸长某一关节或旋转某一关节，以将救援探测器贴近破碎的石块或石块缝隙中，进行救援探测。像挖掘机在救援中不能直接搬走有生命迹象附近的障碍物体，提升其救援的高效性，尤其是在地震或山体滑坡等条件下，高自由度的灵巧性机械手更能提高成功救援的概率；现有的救灾型机械手仍存在些灵活性不足的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种超冗余机械手，具有较多的自由度，灵活性强，提升救援的效率并提高成功救援的概率。

本发明的超冗余机械手，包括依次连接的底架、支板、支座、大臂、小臂及夹持器；所述底架与支板之间通过伸缩装置Ⅰ相连，所述伸缩装置Ⅰ用于驱动支板沿垂直于底架的方向往复移动；所述支板与支座之间通过回转装置相连，所述回转装置用于驱动支座以一垂直于支板的轴线为转轴而旋转运动；所述支座与大臂之间通过转动装置Ⅰ相连，所述转动装置Ⅰ用于驱动大臂做俯仰运动；所述大臂与小臂之间通过转动装置Ⅱ相连，所述转动装置Ⅱ用于驱动小臂做俯仰运动及左右摆动；所述小臂与夹持器之间通过伸缩装置Ⅱ相连，所述伸缩装置Ⅱ用于驱动夹持器沿小臂的轴向往复移动；

所述伸缩装置Ⅰ包括剪叉式连杆组件及第一电机，所述第一电机通过第一传动组件驱使剪叉式连杆组件动作；所述剪叉式连杆组件至少包括底部连杆单元和顶部连杆单元，所述底部连杆单元与底架相连，且所述底架上设有用于限制底部连杆单元剪式移动的滑槽Ⅰ，所述顶部连杆单元与支板相连，且所述支板上设有与滑槽Ⅰ对应的滑槽Ⅱ；所述第一电机固定在底架上；所述第一传动组件包括主动锥齿轮、从动锥齿轮、第一主动齿轮、第一传动轴及齿条，所述主动锥齿轮固定设在第一电机的动力输出轴上，所述从动锥齿轮固定套设在第一传动轴上并与主动锥齿轮啮合传动，两个所述第一主动齿轮固定套设在第一传动轴的两端并分别与安装在底架上的两条齿条啮合传动，所述齿条连接在底部连杆单元上并推动底部连杆单元进行剪式移动；

所述回转装置包括回转台及第二电机，所述第二电机通过第二传动组件驱使回转台动作；所述支座固定在回转台上，所述第二电机安装在支板上；所述第二传动组件包括第二主动齿轮、第二从动齿轮及第二传动轴，所述第二传动轴固定在回转台且其轴线与回转台轴线重合，所述第二主动齿轮固定设在第二电机的动力输出轴上，所述第二从动齿轮固定套设在第二传动轴上并与第二主动齿轮啮合传动；

所述转动装置Ⅰ包括第三电机，所述第三电机通过第三传动组件驱使大臂做上下俯仰动作；所述第三电机安装在支座中；所述第三传动组件包括第三主动齿轮、第三从动齿轮及第三传动轴，所述大臂的前端及支座的后端设有用于配合安装第三传动轴的安装耳Ⅰ，所述第三传动轴的轴线垂直于第二传动轴的轴线；所述第三主动齿轮固定设在第三电机的动力输出轴上，所述第三从动齿轮固定套设在第三传动轴上并与第三主动齿轮啮合传动；