機(jī)械手、該機(jī)械手的制備方法及具有該機(jī)械手的機(jī)器人的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種機(jī)械手，包括：一手部；一包覆層，包覆于所述手部的外部；多個(gè)光電式傳感器，分布于所述手部的表面并被所述包覆層包覆，所述多個(gè)光電式傳感器分別用于感測(cè)由所述包覆層不同位置入射至所述光電式傳感器的光信號(hào)，并將所述光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)；以及一控制器，設(shè)置于所述手部的內(nèi)部并與所述光電式傳感器電連接，所述控制器用于獲取所述電信號(hào)，并根據(jù)所述電信號(hào)確定所述壓力的壓力值，并根據(jù)所述壓力值生成一控制指令，以控制所述機(jī)器人產(chǎn)生相應(yīng)的反饋。本發(fā)明還提供一種所述機(jī)械手的制備方法以及具有所述機(jī)械手的機(jī)器人。
【專利說(shuō)明】
機(jī)械手、該機(jī)械手的制備方法及具有該機(jī)械手的機(jī)器人
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及機(jī)器人領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種機(jī)械手、該機(jī)械手的制備方法及具有該機(jī) 械手的機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
[0002] 機(jī)器人（Robot)是自動(dòng)執(zhí)行工作的機(jī)器裝置，能夠協(xié)助或取代人類工作。隨著機(jī) 器人技術(shù)的發(fā)展，機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大。仿人機(jī)器人是機(jī)器人研究領(lǐng)域中用于實(shí)現(xiàn) 人機(jī)情感交互一個(gè)重要方向。"仿人"的意義在于使得機(jī)器人具有類人的感知、行為和交互 能力。然而，目前的仿人機(jī)器人尚不具有在感知其受到的壓力時(shí)作出相應(yīng)反饋的功能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 有鑒于此，有必要提供一種機(jī)械手及具有該機(jī)械手的機(jī)器人，能夠解決上述問(wèn)題。
[0004] 另外，還有必要提供一種該機(jī)械手的制備方法。 陽(yáng)〇化]本發(fā)明提供一種機(jī)械手，應(yīng)用于一機(jī)器人，所述機(jī)械手包括一手部，該機(jī)械手還包 括：一包覆層，包覆于所述手部的外部；多個(gè)光電式傳感器，分布于所述手部的表面并被所 述包覆層包覆，所述多個(gè)光電式傳感器分別用于感測(cè)由所述包覆層不同位置入射至所述光 電式傳感器的光信號(hào)，并將所述光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)；W及一控制器，設(shè)置于所述手部的內(nèi) 部并與所述光電式傳感器電連接，所述控制器用于獲取所述電信號(hào)，并根據(jù)所述電信號(hào)確 定所述壓力的壓力值，并根據(jù)所述壓力值生成一控制指令，W控制所述機(jī)器人產(chǎn)生相應(yīng)的 反饋。
[0006] 本發(fā)明還提供一種機(jī)器人，其包括一機(jī)身W及兩個(gè)如前所述的機(jī)械手，所述機(jī)械 手安裝于所述機(jī)身。
[0007] 本發(fā)明還提供一種機(jī)械手的制備方法，包括如下步驟：提供一手部，所述手部的表 面分布有所述多個(gè)光電式傳感器，所述手部?jī)?nèi)部設(shè)有一與所述光電式傳感器電連接的控制 器，其中，所述多個(gè)光電式傳感器分別用于感測(cè)由所述包覆層不同位置入射至所述光電式 傳感器的光信號(hào)，并將所述光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，所述控制器用于獲取所述電信號(hào)，并根據(jù) 所述電信號(hào)確定所述壓力的壓力值，并根據(jù)所述壓力值生成一控制指令，W控制所述機(jī)器 人產(chǎn)生相應(yīng)的反饋；提供一模具，所述模具包括一公模W及一母模，所述公模和母模相配合 W形成一成型空間；將所述手部放置于所述成型空間內(nèi)，使所述手部與所述公模和母模的 側(cè)壁之間形成一間隙；采用注射成型的方式向所述間隙內(nèi)填充流體狀的包覆層材料；固化 所述包覆層材料，從而在所述手部的表面形成所述包覆層，使所述光電式傳感器被所述包 覆層包覆；W及將所述手部及其表面包覆層從所述模具中分離，從而得到所述機(jī)械手。
[0008] 本發(fā)明的機(jī)械手能夠根據(jù)所受到的壓力控制機(jī)器人產(chǎn)生反饋，有利于提高所述機(jī) 器人的人機(jī)交互能力。
【附圖說(shuō)明】
[0009] 圖1為本發(fā)明一較佳實(shí)施例中的機(jī)器人的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010] 圖2為圖1所示的機(jī)器人中的機(jī)械手的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011] 圖3為圖2所示的機(jī)械手沿II-II方向的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012] 圖4為圖2所示的機(jī)械手沿方向的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。 陽(yáng)013] 圖5為圖2所示的機(jī)械手在另一角度的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014] 圖6為圖2所示的機(jī)械手的模塊架構(gòu)圖。
[0015] 圖7為本發(fā)明一較佳實(shí)施例中的機(jī)械手的制備方法的流程圖。
[0016] 主要元件符號(hào)說(shuō)明
如下【具體實(shí)施方式】將結(jié)合上述附圖進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 圖1和圖2示意出本發(fā)明較佳實(shí)施方式中的機(jī)械手100,其應(yīng)用于一機(jī)器人100 中。所述機(jī)器人100還包括一機(jī)身101，所述機(jī)械手1安裝于所述機(jī)身101的兩側(cè)。
[0018] 請(qǐng)參照?qǐng)D3-6,所述機(jī)械手1包括一手部10、一包覆層11、多個(gè)光電式傳感器20 W 及一控制器30。所述包覆層11包覆于所述手部10的外部，其采用彈性材料巧日硅膠或聚氨 醋)制成。所述光電式傳感器20分布于所述手部10的表面并被所述包覆層11包覆。所述 多個(gè)光電式傳感器20分別用于感測(cè)由所述包覆層11不同位置入射至所述光電式傳感器20 的光信號(hào)，并將所述光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。當(dāng)所述機(jī)械手1受到一壓力作用時(shí)，所述包覆層 11將產(chǎn)生彈性變形，使由所述包覆層11入射的光線部分發(fā)生散射，從而改變所述光電式傳 感器20所接收到的光信號(hào)。所述控制器30設(shè)置于所述手部10的內(nèi)部并與所述光電式傳 感器20電連接，用于獲取所述電信號(hào)，并根據(jù)所述電信號(hào)確定所述壓力的壓力值，并根據(jù) 所述壓力值生成一控制指令，W控制所述機(jī)器人100產(chǎn)生相應(yīng)的反饋?？蒞理解的，所述彈 性材料為透明W允許光線穿過(guò)。關(guān)于如何根據(jù)所述光電式傳感器20輸出的電信號(hào)計(jì)算壓 力為現(xiàn)有技術(shù)，此不寶述。
[0019] 在本實(shí)施方式中，所述機(jī)械手1還包括一第一存儲(chǔ)器40,用于存儲(chǔ)反饋參數(shù)W及 所述壓力值和反饋參數(shù)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。其中，所述壓力值和反饋參數(shù)可為正比關(guān)系，即， 所述壓力值越大，對(duì)應(yīng)的反饋參數(shù)越大（即反饋越強(qiáng)烈)。該控制器30根據(jù)所述第一存儲(chǔ)器 40中存儲(chǔ)的對(duì)應(yīng)關(guān)系確定與所述壓力值對(duì)應(yīng)的反饋參數(shù)，并根據(jù)所確定的反饋參數(shù)生成所 述控制指令，從而控制該機(jī)械手1根據(jù)所述反饋參數(shù)產(chǎn)生反饋。
[0020] 在本實(shí)施方式中，所述機(jī)器人100產(chǎn)生的反饋為振動(dòng)反饋，所述反饋參數(shù)為振動(dòng) 參數(shù)巧日振動(dòng)的頻率、振動(dòng)強(qiáng)度或振動(dòng)持續(xù)的時(shí)間等)。具體的，所述機(jī)械手1還包括一振動(dòng) 器31(請(qǐng)參照?qǐng)D6)。該振動(dòng)器31可設(shè)置于所述手部10的內(nèi)部并與所述控制器30電連接。 所述控制器30根據(jù)所述第一存儲(chǔ)器40中存儲(chǔ)的對(duì)應(yīng)關(guān)系確定與所述壓力值對(duì)應(yīng)的振動(dòng)參 數(shù)，并根據(jù)所確定的振動(dòng)參數(shù)生成所述控制指令，從而控制所述振動(dòng)器31根據(jù)所述振動(dòng)參 數(shù)振動(dòng)，使所述機(jī)械手1產(chǎn)生振動(dòng)反饋。
[0021] 在另一實(shí)施方式中，所述機(jī)器人100產(chǎn)生的反饋為溫度反饋，所述反饋參數(shù)為溫 度值。具體的，所述機(jī)械手1還包括一電熱材料層32,其包覆于所述包覆層11遠(yuǎn)離所述手 部10的表面。所述控制器30根據(jù)所述對(duì)應(yīng)關(guān)系確定與所述壓力值對(duì)應(yīng)的溫度值，并根據(jù) 所確定的溫度值生成所述控制指令，從而控制所述電熱材料層32升溫至所述溫度值，使所 述機(jī)械手1產(chǎn)生溫度反饋。當(dāng)然，所述控制器30也可根據(jù)所述機(jī)械手1的周圍環(huán)境的溫度 值而并非機(jī)械手1受到的壓力相應(yīng)控制所述電熱材料層32升溫。在運(yùn)種情況下，所述手部 10設(shè)有一溫度傳感器321，其設(shè)置于所述電熱材料層32中。所述溫度傳感器321用于感應(yīng) 周圍環(huán)境的溫度值。所述控制器30用于獲取所述溫度傳感器321所感測(cè)的溫度值，并當(dāng)所 述溫度值大于一預(yù)定值時(shí)生成一控制指令，W控制所述電熱材料層32的溫度升高，從而使 所述機(jī)械手1產(chǎn)生溫度反饋。
[0022] 在又一實(shí)施方式中，所述機(jī)器人100產(chǎn)生的反饋為表情反饋。具體的，請(qǐng)參照?qǐng)D1 和圖6,所述機(jī)器人100還包括一安裝于所述機(jī)身101正面的顯示屏110、W及安裝于所述 機(jī)身101內(nèi)部的一第二存儲(chǔ)器120和一處理器130。所述第二存儲(chǔ)器120用于存儲(chǔ)多個(gè)表 情圖片，還用于存儲(chǔ)所述電壓值和表情圖片之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。其中，所述電壓值越高，對(duì)應(yīng) 的表情圖片所反饋的表情越強(qiáng)烈。例如，當(dāng)電壓值較小（即壓力較?。r(shí)，反饋的表情為常 態(tài)；當(dāng)電壓值較高（即壓力較大）時(shí)，反饋的表情為悲傷。該處理器130與所述控制器30電 連接，用于通過(guò)所述控制器30獲取所述電信號(hào)，根據(jù)所述第二存儲(chǔ)器120中存儲(chǔ)的對(duì)應(yīng)關(guān) 系確定與所述電壓值對(duì)應(yīng)的表情圖片，并控制所述顯示屏110顯示所述表情圖片，從而使 所述機(jī)器人100產(chǎn)生表情反饋。
[0023] 在其它實(shí)施方式中，所述機(jī)器人100產(chǎn)生的反饋還可為上述振動(dòng)反饋、溫度反饋 W及表情反饋中至少兩者的結(jié)合。在運(yùn)種情況下，所述手部10內(nèi)還設(shè)有一多工器33(請(qǐng)參 照?qǐng)D6)，所述控制器30通過(guò)所述多工器33與所述光電式傳感器20電連接。其中，所述多 工器33包括多個(gè)分別對(duì)應(yīng)于所述光電式傳感器20的子通道（圖未示)。所述多工器33用于 依次循環(huán)掃描各個(gè)子通道，并采集至少一光電式傳感器20經(jīng)相應(yīng)的子通道發(fā)送的電信號(hào)。 所述控制器30用于通過(guò)所述多工器33獲取所述光電式傳感器20產(chǎn)生的電信號(hào)，然后生成 所述控制指令，W控制對(duì)應(yīng)的振動(dòng)器31、電熱材料層32或處理器130執(zhí)行相應(yīng)的功能，W控 制所述機(jī)器人100產(chǎn)生振動(dòng)反饋、溫度反饋或表情反饋。
[0024] 請(qǐng)參照?qǐng)D3-5，其中，所述手部10為多面體形狀，所述光電式傳感器20固定于所述 手部10的每一表面。所述機(jī)械手1還包括一包覆于所述電熱材料層32遠(yuǎn)離所述包覆層11 的表面的保護(hù)層12。其中，所述電熱材料層32采用高分子電熱材料巧日聚酷亞胺)制成，所 述保護(hù)層12采用彈性材料巧日硅膠）制成。所述手部10還開(kāi)設(shè)有若干通孔（圖未示)，所述 光電式傳感器20的信號(hào)線21可穿過(guò)所述通孔并連接至所述控制器30。請(qǐng)參照?qǐng)D3,所述 手部10內(nèi)部還固定有一定位機(jī)構(gòu)13。不同光電式傳感器20的信號(hào)線21穿過(guò)所述定位機(jī) 構(gòu)13的不同位置并連接至所述控制器30,從而防止多個(gè)信號(hào)線21在所述手部10內(nèi)部發(fā)生 移動(dòng)或相互纏繞。
[0025] 請(qǐng)參照?qǐng)D5,在本實(shí)施方式中，固定于所述手部10的每一表面的所述光電式傳感 器20呈矩陣排列，其數(shù)量和相對(duì)位置可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行設(shè)置。例如，在本實(shí)施方式中，固 定于所述手部10的每一表面的所述光電式傳感器20的數(shù)量為九個(gè)且呈3 X 3矩陣排列。在 另一實(shí)施方式中，固定于所述手部10的每一表面的所述光電式傳感器20的數(shù)量為十六個(gè) 并呈4X4矩陣排列。
[00%] 圖7為本發(fā)明較佳實(shí)施方式中的所述機(jī)械手1的制備方法的流程圖，該方法包括 如下步驟： 步驟S71 :提供一手部10,所述手部10的表面分布有所述多個(gè)光電式傳感器20,所述 手部10內(nèi)部設(shè)有一與所述光電式傳感器20電連接的控制器30，其中，所述多個(gè)光電式傳感 器20分別用于感測(cè)由所述包覆層11不同位置入射至所述光電式傳感器20的光信號(hào)，并將 所述光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，所述控制器30用于獲取所述電信號(hào)，并根據(jù)所述電信號(hào)確定所 述壓力的壓力值，并根據(jù)所述壓力值生成一控制指令，W控制所述機(jī)器人100產(chǎn)生相應(yīng)的 反饋。
[0027] 步驟S72 :提供一模具，所述模具包括一公模W及一母模，所述公模和母模相配合 W形成一成型空間。
[0028] 步驟S73 :將所述手部10放置于所述成型空間內(nèi)，使所述手部10與所述公模和母 模的側(cè)壁之間形成一間隙。
[0029] 步驟S74:采用注射成型的方式向所述間隙內(nèi)填充流體狀的包覆層材料（即用于 成型所述包覆層11的材料)。其中，所述包覆層材料為彈性材料(如硅膠)。
[0030] 步驟S75 :固化所述包覆層材料，從而在所述手部10的表面形成所述包覆層11，使 所述光電式傳感器20被所述包覆層11包覆。
[0031] 步驟S76 :將所述手部10及其表面包覆層11從所述模具中分離，從而得到所述機(jī) 械手1。
[0032] 在另一實(shí)施方式中，所述機(jī)械手1的制備方法還進(jìn)一步包括：在所述包覆層11遠(yuǎn) 離手部10的表面包覆電熱材料層32 及在所述電熱材料層32遠(yuǎn)離所述包覆層11的表 面包覆保護(hù)層11。其中，所述保護(hù)層11為彈性材料巧日硅膠)。所述電熱材料層32為高分 子電熱材料，如聚酷亞胺。包覆電熱材料層32 W及保護(hù)層11的過(guò)程可同樣采用注射成型 方法。
[0033] 本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，W上的實(shí)施方式僅是用來(lái)說(shuō)明本發(fā)明， 而并非用作為對(duì)本發(fā)明的限定，只要在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)精神范圍之內(nèi)，對(duì)W上實(shí)施例所作的 適當(dāng)改變和變化都落在本發(fā)明要求保護(hù)的范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種機(jī)械手，應(yīng)用于一機(jī)器人，所述機(jī)械手包括一手部，其特征在于，該機(jī)械手還包 括： 一包覆層，包覆于所述手部的外部； 多個(gè)光電式傳感器，分布于所述手部的表面并被所述包覆層包覆，所述多個(gè)光電式傳 感器分別用于感測(cè)由所述包覆層不同位置入射至所述光電式傳感器的光信號(hào)，并將所述光 信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)；以及 一控制器，設(shè)置于所述手部的內(nèi)部并與所述光電式傳感器電連接，所述控制器用于獲 取所述電信號(hào)，并根據(jù)所述電信號(hào)確定所述壓力的壓力值，并根據(jù)所述壓力值生成一控制 指令，以控制所述機(jī)器人產(chǎn)生相應(yīng)的反饋。2. 如權(quán)利要求1所述的機(jī)械手，其特征在于，還包括一第一存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)反饋參數(shù) 以及所述壓力值和反饋參數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，所述控制器根據(jù)所述第一存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的對(duì)應(yīng)關(guān) 系確定與所述壓力值對(duì)應(yīng)的反饋參數(shù)，并根據(jù)所確定的反饋參數(shù)生成所述控制指令，從而 控制該機(jī)械手根據(jù)所述反饋參數(shù)產(chǎn)生反饋。3. 如權(quán)利要求2所述的機(jī)械手，其特征在于，該機(jī)械手還包括一設(shè)置于所述手部的內(nèi) 部并與所述控制器電連接的振動(dòng)器，所述反饋參數(shù)為振動(dòng)參數(shù)，所述控制器根據(jù)所述對(duì)應(yīng) 關(guān)系確定與所述壓力值對(duì)應(yīng)的振動(dòng)參數(shù)，并根據(jù)所確定的振動(dòng)參數(shù)生成所述控制指令，從 而控制所述振動(dòng)器根據(jù)所述振動(dòng)參數(shù)振動(dòng)，使所述機(jī)械手產(chǎn)生振動(dòng)反饋。4. 如權(quán)利要求2所述的機(jī)械手，其特征在于，該機(jī)械手還包括一包覆于所述包覆層遠(yuǎn) 離所述手部的表面的電熱材料層，所述反饋參數(shù)為溫度值，所述控制器根據(jù)所述對(duì)應(yīng)關(guān)系 確定與所述壓力值對(duì)應(yīng)的溫度值，并根據(jù)所確定的溫度值生成所述控制指令，從而控制所 述電熱材料層升溫至所述溫度值，使所述機(jī)械手產(chǎn)生溫度反饋。5. 如權(quán)利要求1所述的機(jī)械手，其特征在于，該反饋參數(shù)為溫度值，該機(jī)械手還包括一 包覆于所述包覆層的外部的電熱材料層，以及設(shè)置于所述電熱材料層中的一溫度傳感器， 所述溫度傳感器用于感應(yīng)周圍環(huán)境的溫度值，所述控制器用于獲取所述溫度傳感器所感測(cè) 的溫度值，并當(dāng)所述溫度值大于一預(yù)定值時(shí)生成一控制指令，以控制所述電熱材料層的溫 度升高，從而使所述機(jī)械手產(chǎn)生溫度反饋。6. 如權(quán)利要求4或5所述的機(jī)械手，其特征在于，還包括一包覆于所述電熱材料層遠(yuǎn)離 所述包覆層的表面的保護(hù)層。7. 如權(quán)利要求1所述的機(jī)械手，其特征在于，所述手部為多面體形狀，所述光電式傳感 器固定于所述手部的每一表面。8. 如權(quán)利要求1所述的機(jī)械手，其特征在于，所述手部還開(kāi)設(shè)有多個(gè)通孔，所述光電式 傳感器的信號(hào)線穿過(guò)所述通孔并連接至所述控制器。9. 如權(quán)利要求8所述的機(jī)械手，其特征在于，所述手部?jī)?nèi)部還固定有一定位機(jī)構(gòu)，不同 光電式傳感器的信號(hào)線穿過(guò)所述定位機(jī)構(gòu)的不同位置并連接至所述控制器。10. -種機(jī)器人，其包括一機(jī)身以及兩個(gè)如權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的機(jī)械手，所 述機(jī)械手安裝于所述機(jī)身。11. 如權(quán)利要求10所述的機(jī)器人，其特征在于，還包括一安裝于所述機(jī)身正面的顯示 屏以及一安裝于所述機(jī)身內(nèi)部的處理器，所述第二存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)多個(gè)表情圖片以及所述 壓力值和表情圖片之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，該處理器與所述控制器電連接，用于通過(guò)所述控制器 獲取所述壓力值，確定與所述壓力的壓力值對(duì)應(yīng)的表情圖片，并控制所述顯示屏顯示所述 表情圖片，從而使所述機(jī)器人產(chǎn)生表情反饋。12. -種機(jī)械手的制備方法，包括如下步驟： 提供一手部，所述手部的表面分布有所述多個(gè)光電式傳感器，所述手部?jī)?nèi)部設(shè)有一與 所述光電式傳感器電連接的控制器，其中，所述多個(gè)光電式傳感器分別用于感測(cè)由所述包 覆層不同位置入射至所述光電式傳感器的光信號(hào)，并將所述光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，所述控 制器用于獲取所述電信號(hào)，并根據(jù)所述電信號(hào)確定所述壓力的壓力值，并根據(jù)所述壓力值 生成一控制指令，以控制所述機(jī)器人產(chǎn)生相應(yīng)的反饋； 提供一模具，所述模具包括一公模以及一母模，所述公模和母模相配合以形成一成型 空間； 將所述手部放置于所述成型空間內(nèi)，使所述手部與所述公模和母模的側(cè)壁之間形成一 間隙； 采用注射成型的方式向所述間隙內(nèi)填充流體狀的包覆層材料； 固化所述包覆層材料，從而在所述手部的表面形成所述包覆層，使所述光電式傳感器 被所述包覆層包覆；以及 將所述手部及其表面包覆層從所述模具中分離，從而得到所述機(jī)械手。
【文檔編號(hào)】B25J19/00GK105983964SQ201510062717
【公開(kāi)日】2016年10月5日
【申請(qǐng)日】2015年2月6日
【發(fā)明人】林奕丞
【申請(qǐng)人】鴻富錦精密工業(yè)（深圳）有限公司, 鴻海精密工業(yè)股份有限公司