一種鼠標形桌面主操作手制造技術

一種鼠標形桌面主操作手，所述主操作手包括底板、支架、電位計、折形擺桿、直流電機、指尖結構和吸盤式電磁鐵，所述支架包括4個食指支架和拇指支架，每個食指支架后設置有一個對應的水平直流電機，所述拇指支架設置在底板食指支架后方，每個支架上有一個轉軸，轉軸一側有電位計，每個支架上有一個折形擺桿卡在轉軸上，所述食指支架內折形擺桿尾端與水平直流電機連接端之間通過鋼絲繩相連，所述拇指支架上設置有豎直直流電機，所述每個折形擺桿首端連有一個對應的指尖機構，所述指尖機構一側連有吸盤式電磁鐵。本實用新型專利技術使用主操作手操作時，與我們平時使用鼠標相似，整個手掌覆蓋在裝置上，即可進行抓握和觸摸等活動。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及模擬機械人手設備領域，特別涉及一種鼠標形桌面主操作手。
技術介紹
機械手主要用于抓取物件等復雜運動，目前所使用的機械手，大多由簡單機械結構組成，靈活度非常差，不能適用于復雜的運動，為此需要配備相應的操作手，以提高其操作能力適應于更復雜運動，人類與動物的最大區別是能否使用工具，因此相對于身體的其他部位，手部的結構更加復雜，運動也更加靈活。靈巧手是模仿人手的外形和運動機理進行研究和制作的，其通過主操作手進行操作，但由于 手部結構的復雜性，使得靈巧手配套的主操作手成為機器人研究領域的難點之一。
技術實現思路
針對以上問題，本技術通過設計一種鼠標形操作手采用桌面型結構，使用主操作手操作時，與我們平時使用鼠標相似，整個手掌覆蓋在裝置上，即可進行抓握和觸摸等活動，為達此目的，本技術提供一種鼠標形桌面主操作手，所述主操作手包括底板、支架、電位計、折形擺桿、直流電機、指尖結構和吸盤式電磁鐵，所述支架包括4個食指支架和拇指支架，所述4個食指支架并排設置在底板前方，所述每個食指支架后設置有一個對應的水平直流電機，所述拇指支架設置在底板食指支架后方，所述每個支架上有一個轉軸，所述轉軸一側有電位計，所述每個支架上有一個折形擺桿，折形擺桿彎折處卡在轉軸上，所述折形擺桿與轉軸之間通過固定釘進行定位，所述折形擺桿后端連有配重，所述食指支架內折形擺桿尾端與水平直流電機連接端之間通過鋼絲繩相連，所述拇指支架上設置有豎直直流電機，所述拇指支架內折形擺桿尾端與豎直直流電機之間通過鋼絲繩相連，所述每個折形擺桿首端連有一個對應的指尖機構，所述指尖機構球套環后端連有吸盤式電磁鐵，所述指尖機構包括指尖托板、球套環、滾輪組、活動圓球和內電位計，所述指尖機構通過指尖托板與折形擺桿首端相連，所述指尖托板支架上安裝有球套環，所述球套環內有活動圓球，所述滾輪組有兩個互相垂直，所述滾輪組安裝在與活動圓球位置相對的指尖托板外支架上，所述指尖托板內支架上有內電位計。作為本技術的進一步改進，所述限位軸設置在食指支架頂部，為了避免直流電機旋轉過快使折形擺桿抬起過猛對操作者造成傷害，在轉軸上方設計了限位軸，限制折形擺桿的擺動角度范圍。本技術通過設計一種鼠標形操作手采用桌面型結構，該主操作手共有20個自由度，使用主操作手操作時，與我們平時使用鼠標相似，整個手掌覆蓋在裝置上，通過手活動即可控制相應的靈巧手進行抓握和觸摸等活動，本技術設置有力反饋結構，在抓取物體過程中能夠將反作用力的大小反饋給操作者，一般作為從手的靈巧手，每個手指的承載能力最大為4N，相應地，本裝置也能夠提供4N的反饋力，這樣使用起來更具真實感，此外本專利在主操作手上安裝有旋轉電位計，可以測量操作者手指的各個關節在運動時轉過的角度，進而能實時的把手指的位置姿態信息傳達給從手，使得靈巧手活動起來更為靈敏。附圖說明圖I是本專利結構示意圖；圖中的構件為I、底板；2-1、食指支架；2-2、拇指支架；3、電位計；4、轉軸；5、折形擺桿；5-1、配重；6、水平直流電機；7、固定釘；8、限位軸；9-1、指尖托板；9-2、球套環；9-3、滾輪組； 9-4、活動圓球；9-5、內電位計； 10、吸盤式電磁鐵；11、豎直直流電機。具體實施方式以下結合附圖和實施例對技術做詳細的說明本技術通過設計一種鼠標形操作手采用桌面型結構，使用主操作手操作時，與我們平時使用鼠標相似，整個手掌覆蓋在裝置上，即可進行抓握和觸摸等活動。作為本技術一種具體實施例本技術提供結構工作示意圖如圖I所示一種鼠標形桌面主操作手，所述主操作手包括底板I、支架、電位計3、折形擺桿5、直流電機、指尖結構和吸盤式電磁鐵10，所述支架包括4個食指支架2-1和拇指支架2-2，所述4個食指支架2-1并排設置在底板I前方，所述每個食指支架2-1后設置有一個對應的水平直流電機6，所述拇指支架2-2設置在底板I食指支架2-1后方，所述每個支架上有一個轉軸4，所述轉軸4 一側有電位計3，所述每個支架上有一個折形擺桿5，折形擺桿5彎折處卡在轉軸4上，所述折形擺桿5與轉軸4之間通過固定釘7進行定位，所述折形擺桿5后端連有配重5-1，配重5-1和指尖結構的重量相抵消，一方面使主操作手處于初始位置，另一方面在靈巧手抓取物體的過程中，使電機形成的反饋力更為準確，使操作者操作起來更為自如，所述限位軸8設置在食指支架2-1頂部，，為了避免直流電機旋轉過快使折形擺桿5抬起過猛對操作者造成傷害，在轉軸4上方設計了限位軸8，限制折形擺桿5的擺動角度范圍，所述食指支架2-1內折形擺桿5尾端與水平直流電機6連接端之間通過鋼絲繩相連，所述拇指支架2-2上設置有豎直直流電機11，所述拇指支架2-2內折形擺桿5尾端與豎直直流電機11連接端之間通過鋼絲繩相連，所述每個折形擺桿5首端連有一個對應的指尖機構，所述指尖機構球套環9-2后端連有吸盤式電磁鐵10，所述指尖機構包括指尖托板9-1、球套環9-2、滾輪組9-3、活動圓球9-4和內電位計9-5，所述指尖機構通過指尖托板9_1與折形擺桿5首端相連,所述指尖托板9-1支架上安裝有球套環9-2,所述球套環9-2內有活動圓球9-4，所述滾輪組9-3有兩個互相垂直,所述滾輪組9-3安裝在與活動圓球9-4位置相對的指尖托板9-1外支架上，所述指尖托板9-1內支架上有內電位計9-5。由于人手的結構復雜，實際應用時通常進行一定的簡化，經過簡化后，每個手指各有3個關節4個自由度，整個手一共20個自由度。其拇指的結構與其余四指稍有不同，其余4指除了在幾何尺寸上有一些差別之外基本具有相同的結構，本專利利用前述的簡化原理對主操作手外形結構進行了相應的設計。主操作手的食指、中指、無名指和小指四指利用相似的食指結構，拇指的結構與其余四指略有不同。在布局上，五根手指的位置分布與人手相似，除拇指外的其余四指相互平行，拇指與四指相互垂直。本專利使用時底板I放置在桌面上，支架安裝在底板I上，支架間有轉軸4，折形擺桿5可繞轉軸4擺動。折形擺桿5的前端安裝指尖結構，后端通過鋼絲繩與直流電機相連。折形擺桿5的后端部分設計有配重5-1，配重5-1和指尖結構的重量相抵消，一方面使主操作手處于初始位置，另一方面在靈巧手抓取物體的過程 中，使電機形成的反饋力更為準確，使操作者操作起來更為自如，電機輸出軸與折形擺桿5后端的弧形設計相切。直流電機、鋼絲繩以及折形擺桿5構成用于人手感知虛擬手指抓取物體時指尖正壓力的力反饋機構，為了避免直流電機旋轉過快使折形擺桿5抬起過猛對操作者造成傷害，在轉軸4上方設計了限位軸8，限制折形擺桿5的擺動角度范圍。本專利指尖機構指尖托板9-1上加工有一個圓孔，用以定位和安放活動圓球9-4，活動圓球9-4周圍裝有一對相互垂直的滾輪組9-3。其中，軸線與折形擺桿5相同的滾輪稱為豎向滾輪，軸線方向與折形擺桿垂直的滾輪稱為滾輪組，活動圓球9-4滾動時由摩擦力帶動滾輪組和豎向滾輪轉動，球套環9-2包圍著活動圓球9-4，吸盤式電磁鐵10安裝在球套環9-2后端。當電磁鐵未通電時，球套環9-2處于自然狀態，活動圓球9-4可自由轉動；當電磁鐵上有電流流過時，球套環9-2會收緊，產生限制活動圓球9-4轉動的阻力，本專利采用該結構主要是用于人手感知本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種鼠標形桌面主操作手，所述主操作手包括底板（1）、支架、電位計（3）、折形擺桿（5）、直流電機、指尖結構和吸盤式電磁鐵（10），其特征在于：所述支架包括4個食指支架（2？1）和拇指支架（2？2），所述4個食指支架（2？1）并排設置在底板（1）前方，所述每個食指支架（2？1）后設置有一個對應的水平直流電機（6），所述拇指支架（2？2）設置在底板（1）食指支架（2？1）后方，所述每個支架上有一個轉軸（4），所述轉軸（4）一側有電位計（3），所述每個支架上有一個折形擺桿（5），折形擺桿（5）彎折處卡在轉軸（4）上，所述折形擺桿（5）與轉軸（4）之間通過固定釘（7）進行定位，所述折形擺桿（5）后端連有配重（5？1），所述食指支架（2？1）內折形擺桿（5）尾端與水平直流電機（6）連接端相連，所述拇指支架（2？2）上設置有豎直直流電機（11），所述拇指支架（2？2）內折形擺桿（5）尾端與豎直直流電機（11）連接端之間通過鋼絲繩相連，所述每個折形擺桿（5）首端連有一個對應的指尖機構，所述指尖機構球套環（9？2）后端連有吸盤式電磁鐵（10），所述指尖機構包括指尖托板（9？1）、球套環（9？2）、滾輪組（9？3）、活動圓球（9？4）和內電位計（9？5），所述指尖機構通過指尖托板（9？1）與折形擺桿（5）首端相連，所述指尖托板（9？1）支架上安裝有球套環（9？2），所述球套環（9？2）內有活動圓球（9？4），所述滾輪組（9？3）有兩個互相垂直，所述滾輪組（9？3）安裝在與活動圓球（9？4）位置相對的指尖托板（9？1）外支架上，所述指尖托板（9？1）內支架上有內電位計（9？5）。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：王珺，陳曼華，姜小菁，
申請(專利權)人：金陵科技學院，
類型：實用新型
國別省市：