一种基于形状记忆聚氨酯材料的温度感应机械手制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于形状记忆聚氨酯材料的温度感应机械手，包括手掌和至少三根与手掌连接的手指；手指包括若干个指关节和用于连接相邻指关节的驱动件；指关节一端设置连接杆，其另一端的两边开设两个轴孔；指关节的上表面设置两个三角块，三角块的顶部开设牵引孔，指关节的下表面设置两根连接柱体；一个指关节上的连接杆与相邻的另一个指关节上的两个轴孔配合；驱动件两端均开设一个轴孔；驱动件一端上的轴孔套设于一个指关节上的连接柱体上，驱动件另一端的轴孔套设于相邻指关节上的连接柱体上，实现相邻两个指关节之间的驱动连接；手掌边端设置若干个连接杆；指关节边端的两个轴孔与手掌边端的连接杆配合，实现手指与手掌之间的连接。

A temperature sensing manipulator based on shape memory polyurethane

【技术实现步骤摘要】
一种基于形状记忆聚氨酯材料的温度感应机械手
本技术属于温感驱动装置的
，具体涉及一种基于形状记忆聚氨酯材料的温度感应机械手。
技术介绍
随着科技的不断进步与发展，人们加速了对未知领域的探索。从与我们生活息息相关的医疗领域，到提高生产力的机械制造领域，再到现在被视为顶尖科技聚集处的航空航天领域人们无不渴求更加智能的材料，更自动化、更环保的驱动方式，更准确的驱动指令，更少的人员消耗，更安全、更人性化的驱动结构。然而，传统的感应驱动装置其感应装置及驱动模块为单独的两个模块，结构组成复杂，不方便后续维护。此外，传统感应驱动装置需要配合额外的复杂的外部系统对其进行监视控制才能达到驱动外部装置的目的，例如一般情况下使用对温度敏感的金属作为感应元件，其在工作时需将外部物理信号的变化(温度变化)转化为电信号，再通过额外提供的复杂的电路系统将电信号进行处理加工方能实现对外部的控制及驱动。综上所述，传统的感应驱动装置有以下缺点：1、额外提供的电路系统价格昂贵，结构复杂，且出现问题后不易修复更换；2、传统感应驱动装置需要额外提供能源(大多为电源)会消耗大量能量，耗资巨大且在无法提供相关能源的情况下失效，例如，传统感应驱动装置不能在高温等危险环境或是太空这样不方便提供额外能源的环境下使用；3、传统感应驱动装置需要提供专业人员实时监管维护，人力消耗大；4、置于机械内部的传统的感应驱动装置更不易被监管维护；5、传统装置的大小及形状受材料性质的限制，一旦制作完成便不可发生变化，极可能不能适应机械内部的环境；
技术实现思路
本技术的目的在于针对现有技术中的上述不足，提供一种基于形状记忆聚氨酯材料的温度感应机械手，以解决或改善上述问题。为达到上述目的，本技术采取的技术方案是：一种基于形状记忆聚氨酯材料的温度感应机械手，其包括手掌和至少三根与手掌连接的手指；手指包括若干个指关节和用于连接相邻指关节的驱动件；指关节一端设置连接杆，其另一端的两边开设两个轴孔，两个轴孔之间的距离大于等于连接杆的长度；位于指关节的上表面设置两个相同的三角块，三角块的顶部开设用于牵引线通过的牵引孔，指关节的下表面设置两根平行的连接柱体；一个指关节上的连接杆与相邻的另一个指关节上的两个轴孔配合，实现相邻两个指关节之间的连接；驱动件的材质为形状记忆聚氨酯材料，呈扁平状，其两端均开设一个轴孔；驱动件一端上的轴孔套设于一个指关节上的连接柱体上，驱动件另一端的轴孔套设于相邻指关节上的连接柱体上，实现相邻两个指关节之间的驱动连接；手掌边端设置若干个连接杆；指关节边端的两个轴孔与手掌边端的连接杆配合，实现手指与手掌之间的连接。优选地，指关节上的连接杆中部开设有与轴孔孔径相同的通孔，指关节上的连接杆嵌入相邻指关节的两个轴孔之间，连接轴穿过两个轴孔和连接杆，实现相邻两个指关节之间的连接。优选地，牵引孔用于牵引线的固定，以及牵引线的导向；牵引线与舵机连接。优选地，手掌上设置三根手指。优选地，手指上依次连接有三根指关节。本技术提供的基于形状记忆聚氨酯材料的温度感应机械手，具有以下有益效果：本技术利用形状记忆聚氨酯材料的温度感应特性进行机械手的驱动，不需要额外提供驱动电源，即可实现机械手的驱动，相比传统机械手，本技术可应用于需要隔绝电磁干扰的器械内部、需要隔绝电源的危险潮湿厂房、不便提供电源的太空等环境。本技术结构简单，智能可控、维护方便、大小可根据具体使用环境需求进行设计调整、制作方便、运输方便、生产成本低，利于大量生产，可被批量大范围运用。附图说明图1为基于形状记忆聚氨酯材料的温度感应机械手的结构图。图2为基于形状记忆聚氨酯材料的温度感应机械手指关节结构图。图3为基于形状记忆聚氨酯材料的温度感应机械手驱动件结构图。图4为基于形状记忆聚氨酯材料的温度感应机械手手掌结构图。图5为基于形状记忆聚氨酯材料的温度感应机械手手掌与指关节连接图。图6为基于形状记忆聚氨酯材料的温度感应机械手相邻指关节的连接图。图7为基于形状记忆聚氨酯材料的温度感应机械手驱动件在相邻指关节之间的驱动连接。图8为基于形状记忆聚氨酯材料的温度感应机械手指关节在驱动件作用下的初始准备阶段。图9为基于形状记忆聚氨酯材料的温度感应机械手指关节在驱动件作用下的升温驱动阶段。图10为基于形状记忆聚氨酯材料的温度感应机械手指关节在驱动件作用下的重置赋形阶段。图11为基于形状记忆聚氨酯材料的温度感应机械手指关节在驱动件作用下的降温至准备阶段。图12为基于形状记忆聚氨酯材料的温度感应机械手形状记忆聚氨酯在不同温度下的弹性模量。图13为基于形状记忆聚氨酯材料的温度感应机械手形状记忆聚氨酯的形状记忆过程的应力应变曲线。图14为基于形状记忆聚氨酯材料的温度感应机械手形状记忆聚氨酯约束回复时回复应力随温度变化的曲线。图15为基于形状记忆聚氨酯材料的温度感应机械手形状记忆聚氨酯自由回复时名义应变随温度变化的曲线。其中，1、指关节；2、驱动件；3、手掌；4、牵引孔；5、连接杆；6、轴孔；7、三角块；8、连接柱体8。具体实施方式下面对本技术的具体实施方式进行描述，以便于本
的技术人员理解本技术，但应该清楚，本技术不限于具体实施方式的范围，对本
的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本技术的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本技术构思的技术创造均在保护之列。根据本申请的一个实施例，参考图1，本方案的基于形状记忆聚氨酯材料的温度感应机械手，包括手掌3和至少三根与手掌3连接的手指，手指的数量由具体应用环境而定。手指包括若干个指关节1和用于连接相邻指关节1的驱动件2，指关节1数量由实际作业需求而定。参考图2，在指关节1的一端设置连接杆5，连接杆5上开设通孔，指关节1的另一端开设两个轴孔6，该轴孔6孔径与连接杆5上的孔径相同，且两个轴孔6之间的距离略大于连接杆5的长度。相邻两个指关节1之间的连接原理为：参考图6，一个指关节1上的连接杆5嵌入相邻指关节1的两个轴孔6之间，连接轴穿过两个轴孔6和连接杆5，实现相邻两个指关节1之间的活动连接。位于指关节1的上表面设置两个相同的三角块7，三角块7的顶部开设牵引孔4，牵引孔4用于牵引线的固定，以及牵引线的导向。牵引线的一端依次穿过一根手指上的多个指关节1上的牵引孔4，并固定于手指指尖的牵引孔4上；或者在穿过每一个牵引孔4时，均缠绕于该牵引孔4一圈或多圈；牵引线固定方式根据实际需求而定。牵引线的另一端与舵机相连，舵机可固定于与手掌3连接的机械臂上，或者其它地方，用于牵引指关节1做相应的动作。参考图7，指关节1的下表面设置两根平行的连接柱体8。驱动件2的材质为形状记忆聚氨酯材料，呈扁平状，其两端均开设本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于形状记忆聚氨酯材料的温度感应机械手，其特征在于：包括手掌和至少三根与手掌连接的手指；/n所述手指包括若干个指关节和用于连接相邻指关节的驱动件；所述指关节一端设置连接杆，其另一端的两边开设两个轴孔，两个轴孔之间的距离大于等于连接杆的长度；位于所述指关节的上表面设置两个相同的三角块，三角块的顶部开设用于牵引线通过的牵引孔，指关节的下表面设置两根平行的连接柱体；一个所述指关节上的连接杆与相邻的另一个指关节上的两个轴孔配合，实现相邻两个指关节之间的连接；/n所述驱动件的材质为形状记忆聚氨酯材料，呈扁平状，其两端均开设一个轴孔；所述驱动件一端上的轴孔套设于一个指关节上的连接柱体上，驱动件另一端的轴孔套设于相邻指关节上的连接柱体上，实现相邻两个指关节之间的驱动连接；/n所述手掌边端设置若干个连接杆；所述指关节边端的两个轴孔与手掌边端的连接杆配合，实现手指与手掌之间的连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于形状记忆聚氨酯材料的温度感应机械手，其特征在于：包括手掌和至少三根与手掌连接的手指；
所述手指包括若干个指关节和用于连接相邻指关节的驱动件；所述指关节一端设置连接杆，其另一端的两边开设两个轴孔，两个轴孔之间的距离大于等于连接杆的长度；位于所述指关节的上表面设置两个相同的三角块，三角块的顶部开设用于牵引线通过的牵引孔，指关节的下表面设置两根平行的连接柱体；一个所述指关节上的连接杆与相邻的另一个指关节上的两个轴孔配合，实现相邻两个指关节之间的连接；
所述驱动件的材质为形状记忆聚氨酯材料，呈扁平状，其两端均开设一个轴孔；所述驱动件一端上的轴孔套设于一个指关节上的连接柱体上，驱动件另一端的轴孔套设于相邻指关节上的连接柱体上，实现相邻两个指关节之间的驱动连接；
所述手掌边端设置若干个连接杆；所述指关节边端...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹圃瑜，阚前华，李建，汤如意，郑斯峥，张雪莲，常旺生，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：新型
国别省市：四川;51