[发明专利]一种带有触觉和力觉的机械手关节

说明书

本发明提供了一种带有触觉和力觉的机械手关节，在机械手关节与被抓取物体接触的一面布置由若干个压力传感器组成的压力传感器阵列，在机械手关节的末端布置力矩传感器。其中，压力传感器阵列能够反馈出机械手关节上的受力位置，力矩传感器用于测量绕机械手关节末端旋转轴的力矩，且力矩传感器的量程比压力传感器的量程大。本发明的有益效果：(1)可以感知机械手与被抓取物体之间的接触点；(2)一定程度上模拟人手的触觉感知；(3)可以测量机械手关节的抓取力矩；(4)适用于抓取不同形状、不同材质的物体。

技术领域

本发明涉及一种机械手，具体涉及一种带有触觉和力觉的机械手关节，属于机器人技术领域。

背景技术

机械手是一种能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。机械手是最早出现的工业机器人，也是最早出现的现代机器人，它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。

在机械手的抓取过程中，需要感知机械手与被抓取物体之间的接触点，以及抓取力的大小(即触觉和力觉)。现有的机械手通常没有触觉和力觉的反馈，或仅有其中一项，在抓取不同的物体时，由于被抓取物体的形状和材质不同，抓取过程十分困难。

发明内容

本发明要解决的技术问题：(1)感知机械手与被抓取物的接触点；(2)感知机械手的抓取力度；(3)实现机械手指的触觉反馈。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种带有触觉和力觉的机械手关节，在机械手关节与被抓取物体接触的一面布置由若干个压力传感器组成的压力传感器阵列，在机械手关节的末端布置力矩传感器。

进一步地，压力传感器阵列能够反馈出机械手关节上的受力位置。

进一步地，压力传感器是指机械手关节受压力产生形变而造成输出信号变化的传感器。优选地，压力传感器选用人造皮肤、电容式压力传感器、光电式压力传感器、电阻式压力传感器、气压式压力传感器之中的一种或多种的组合。

进一步地，在压力传感器外表面覆盖一层柔性材料。优选地，柔性材料选用硅胶。

进一步地，力矩传感器用于测量绕机械手关节末端旋转轴的力矩。

进一步地，力矩传感器是指机械手关节受扭力产生形变而造成输出信号变化的传感器。优选地，力矩传感器选用一维力矩传感器、六维力矩传感器、应变片之中的一种或者多种的组合。

进一步地，力矩传感器的量程比压力传感器的量程大。

本发明的有益效果：(1)可以感知机械手与被抓取物体之间的接触点；(2)一定程度上模拟人手的触觉感知；(3)可以测量机械手关节的抓取力矩；(4)适用于抓取不同形状、不同材质的物体。

附图说明

图1是本发明一个较佳实施例中的机械手关节的整体结构示意图；

图2是本发明一个较佳实施例中的机械手关节的电路示意图。

图例说明：

1 电机

2 减速箱

3 减速箱输出轴

4 蜗杆

5 关节前端固定座

6 轴承

7 关节前端转动轴

8 关节后端固定座