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機械專利撰寫如何寫好?機械專利撰寫范文

發布時間:2020-09-30

機械專利撰寫如何寫好?機械專利撰寫范文

很多機械專利申請人想自己撰寫專利,但又不知道機械專利撰寫如何才能寫好。本文為大家介紹相關的機械專利撰寫范文(一種基于3D打印的五指仿人機械手),看一看機械專利撰寫是如何寫作的?

機械專利撰寫范文專利名稱

一種基于3D打印的五指仿人機械手

機械專利撰寫范文摘要

本發明提供了一種基于3D打印的一體式五指仿人機械手,包括具有14個彎曲自由度的手部主體及繩牽組件和接觸感知組件,手部主體為一體式成型結構,手部主體包括手掌及與手掌連接的五根手指。本發明提供的機械手具有很高的仿生性,其具有結構簡單、體積小、柔軟度高的特點,同時,機械手為一體式成型結構,無需二次裝配,免去了復雜的裝配環節,制作方便、生產效率高、節約成本,此外,本發明通過繩牽組件可以實現各關節的運動,使得機械手具有安全性及靈活性;本發明通過接觸感知組件使得機械手在運動工作過程中,具有初步的觸覺功能,增加了機械手的智能化程度,在工業機器人、農業機器人、服務機器人、教育機器人等領域具有重要應用價值。

機械專利撰寫范文摘要附圖

機械專利撰寫范文權利要求書

1.一種基于3D打印的一體式五指仿人機械手,其特征在于,包括具有14個彎曲自由度的手部主體及設置在所述手部主體上的繩牽組件和接觸感知組件,所述手部主體為一體式成型結構,所述手部主體包括手掌(1)及與所述手掌(1)連接的五根手指(2);所述繩牽組件用于控制五根所述手指(2)的彎曲和伸展;每根所述手指(2)均由3個指關節(3)連接組成,指關節與指關節之間通過一體化的柔性帶狀結構連接;相鄰所述指關節(3)連接處位于指肚的一側和位于指背的一側相對設有切槽口(4),位于所述指關節(3)上指肚一側的所述切槽口(4)的開口角度大于位于所述指關節(3)上指背一側的所述切槽口(4)的開口角度;所述接觸感知組件用于實時判斷所述手部主體是否與物體接觸,及時反饋接觸信號;具有14個所述彎曲自由度的所述手部主體為通過3D打印設備采用柔性材料制成的一體式成型結構;所述手指(2)內靠近指肚處填充的所述柔性材料的密度小于所述手指(2)內靠近指背處填充的所述柔性材料的密度;所述柔性材料為樹脂材料,所述樹脂材料的拉伸強度和彎曲模量均為35-45MPa;所述手指(2)上指肚部位的單位體積受載變形量為0.2-4mm;所述手指(2)上指背部位的單位體積受載變形量小于0.2mm;所述繩牽組件由若干穿接在所述手部主體內的細繩組成,每根所述指關節(3)內靠近指肚的一側沿所述指關節(3)的長度方向均設置第一穿線通道,所述指關節(3)的兩端設有與所述第一穿線通道連通的第一穿線孔(5),所述手掌(1)內對應每根所述手指(2)設置有與所述第一穿線通道對應的第二穿線通道,所述手掌(1)兩端分別設有與所述第二穿線通道連通的第二穿線孔(6),所述繩索一端固定在所述手指(2)上遠離所述手掌(1)的所述指關節(3)內,其另一端依次通過所述第一穿線孔(5)穿過所述第一穿線通道、所述第二穿線通道,并由所述手掌(1)的所述第二穿線孔(6)穿出;所述細繩用于控制每根所述手指(2)上所述指關節(3)的運動。2.如權利要求1所述的基于3D打印的一體式五指仿人機械手,其特征在于,所述手指(2)包括拇指、食指、中指、無名指和小拇指,所述拇指上設有的兩對所述切槽口(4)使所述拇指具有兩個所述彎曲自由度,所述食指、所述中指、所述無名指和所述小拇指上均設有的三對所述切槽口(4)使所述食指、所述中指、所述無名指和所述小拇指均具有三個所述彎曲自由度。3.如權利要求1所述的基于3D打印的一體式五指仿人機械手,其特征在于,所述接觸感知組件包括若干內嵌在所述手指(2)的指肚內的接觸覺傳感器(7),所述接觸覺傳感器(7)用于實時判斷所述手指(2)的指肚部位是否與物體接觸,并賦予所述手指(2)觸覺,及時反饋接觸信號。4.如權利要求3所述的基于3D打印的一體式五指仿人機械手,其特征在于,所述接觸感知組件還包括內置在每根所述手指(2)內的彎曲傳感器(8),所述彎曲傳感器(8)用于檢測每根所述手指(2)的彎曲狀態,并實時反饋所述手指(2)的彎曲角度。

機械專利撰寫范文說明書

一種基于3D打印的五指仿人機械手

機械專利撰寫技術領域

本發明涉及仿生機械手技術領域,特別涉及一種基于3D打印的五指仿人機械手。

機械專利撰寫背景技術

隨著機器人應用技術的不斷發展,機械手作為末端執行器有著廣泛的應用,為了適應不同的工作任務,制造出能夠像人手一樣靈活的柔性機械手來代替人類去完成工作具有廣闊市場前景,五指仿生機械手作為一類機器人終端操作裝置,具有多自由度、多指協調、靈活性強的特點,在具有靈巧及精細要求的各類任務中取得廣泛應用。

現有專利號為CN201510071803.0公開的完全自身力源仿生機械手,該機械手為傳統機械手,從結構上來說這種機械手大多數采用分關節、分模塊設計,然后進行連接裝配起來,零件數量多,裝配工藝復雜,生產麻煩,從結構表面特性上來說,和人手的肌肉皮膚相比,都非常硬,從而導致抓取物體時屬于硬接觸,對抓緊力的控制帶來很大困難,由于不具有一定的觸覺,所以感知能力差,適用范圍較小,為此急需開發一種易于制作、易于控制、帶有初步觸覺等優點的基于3D打印的五指仿人機械手。

機械專利撰寫發明內容

為了解決現有技術中的機械手,從結構上大多數采用分關節、分模塊設計,然后進行連接裝配起來,零件數量多,裝配工藝復雜。從結構表面特性上來說,和人手的肌肉皮膚相比,都非常硬,從而導致抓取物體時屬于硬接觸,對抓緊力的控制帶來很大困難等問題,本發明結合3D打印技術的巨大優勢,提供了一種可以一體化整體打印制作出了,從而免去了復雜的裝配環節,具有易于制作、易于控制、帶有初步觸覺等優點的基于3D打印的五指仿人機械手。

本發明具體技術方案如下:

本發明提供了一種基于3D打印的一體式五指仿人機械手,包括具有14個彎曲自由度的手部主體及設置在所述手部主體上的繩牽組件和接觸感知組件,所述手部主體為一體式成型結構,所述手部主體包括手掌及與所述手掌連接的五根手指;所述繩牽組件用于控制五根所述手指的彎曲和伸展;所述接觸感知組件用于實時判斷所述手部主體是否與物體接觸,及時反饋接觸信號。

進一步的,具有14個所述彎曲自由度的所述手部主體為通過3D打印設備采用柔性材料制成的一體式成型結構。

進一步的,所述柔性材料為樹脂材料,所述樹脂材料的拉伸強度和彎曲模量均為35-45MPa。

進一步的,所述手指內靠近指肚處填充的所述柔性材料的密度小于所述手指內靠近指背處填充的所述柔性材料的密度。

進一步的,所述手指上指肚部位的單位體積受載變形量為0.2-4mm;所述手指上指背部位的單位體積受載變形量小于0.2mm。

進一步的,每根所述手指均由3個指關節連接組成,相鄰所述指關節連接處位于指肚的一側和位于指背的一側相對設有切槽口,位于所述指關節上指肚一側的所述切槽口的開口角度大于位于所述指關節上指背一側的所述切槽口的開口角度。

進一步的,所述手指包括拇指、食指、中指、無名指和小拇指,所述拇指上設有的兩對所述切槽口使所述拇指具有兩個所述彎曲自由度,所述食指、所述中指、所述無名指和所述小拇指上均設有的三對所述切槽口使所述食指、所述中指、所述無名指和所述小拇指均具有三個所述彎曲自由度。

進一步的,所述繩牽組件由若干穿接在所述手部主體內的細繩組成,每根所述指關節內靠近指肚的一側沿所述指關節的長度方向均設置第一穿線通道,所述指關節的兩端設有與所述第一穿線通道連通的第一穿線孔,所述手掌內對應每根所述手指設置有與所述第一穿線通道對應的所述第二穿線通道,所述手掌兩端分別設有與所述第二穿線通道連通的第二穿線孔,所述繩索一端固定在所述手指上遠離所述手掌的所述指關節內,其另一端依次通過所述第一穿線孔穿過所述第一穿線通道、所述第二穿線通道,并由所述手掌的所述第二穿線孔穿出;所述細繩用于控制每根所述手指上所述指關節的運動。

進一步的,所述接觸感知組件包括若干內嵌在所述手指的指肚內的接觸覺傳感器,所述接觸覺傳感器用于實時判斷所述手指的指肚部位是否與物體接觸,并賦予所述手指觸覺,及時反饋接觸信號。

優選的,所述接觸感知組件還包括內置在每根所述手指內的彎曲傳感器,所述彎曲傳感器用于檢測每根所述手指的彎曲狀態,并實時反饋所述手指的彎曲角度。

本發明的有益效果如下:本發明提供的機械手具有很高的仿生性,其具有結構簡單、體積小、柔軟度高的特點,同時,機械手為一體式成型結構,無需二次裝配,免去了復雜的裝配環節,制作方便、生產效率高、節約成本,此外,本發明通過繩牽組件可以實現各關節的運動,使得機械手具有安全性及靈活性,同時,本發明通過接觸感知組件使得機械手在運動工作過程中,具有初步的觸覺功能,增加了機械手的智能化程度,因此,本發明所設計五指仿人機械手,具有易于制作、易于控制、帶有初步觸覺等優點,在工業機器人、農業機器人、服務機器人、教育機器人等領域具有重要應用價值。

機械專利撰寫附圖說明

圖1為實施例1所述的一種基于3D打印的一體式五指仿人機械手的結構示意圖;
 

機械專利撰寫范文說明書附圖圖一

圖2為實施例2所述的一種基于3D打印的一體式五指仿人機械手中手指的剖面圖一;

圖3為實施例2所述的一種基于3D打印的一體式五指仿人機械手中手指的剖面圖二;
 

機械專利撰寫范文說明書附圖圖二、圖三

圖4為實施例3所述的一種基于3D打印的一體式五指仿人機械手中手指的結構示意圖;

機械專利撰寫范文說明書附圖圖四

圖5為實施例3所述的一種基于3D打印的一體式五指仿人機械手的結構示意圖;

機械專利撰寫范文說明書附圖圖五

圖6為實施例4所述的一種基于3D打印的一體式五指仿人機械手中手指的結構示意圖。

機械專利撰寫范文說明書附圖圖六

其中:1、手掌;2、手指;3、指關節;4、切槽口;5、第一穿線孔;6、第二穿線孔;7、接觸覺傳感器;8、彎曲傳感器。

具體實施方式

下面結合附圖和以下實施例對本發明作進一步詳細說明。

機械專利撰寫實施例1

如圖1所示,本發明實施例1提供了一種基于3D打印的一體式五指仿人機械手,該機械手不僅具有傳統五指仿人機械手的基本功能,還具有易于制作、易于控制、帶有初步觸覺等優點。其包括具有14個彎曲自由度的手部主體及設置在所述手部主體上的繩牽組件和接觸感知組件,繩牽組件可以實現手指2的運動,使得機械手具有安全性及靈活性,接觸感知組件能夠實時反饋信號,判斷手指2是否與物體接觸,保證抓穩物體;所述手部主體為一體式成型結構,無需二次裝配,制作方便、生產效率高、節約成本,所述手部主體包括手掌1及與所述手掌1連接的五根手指2,五根手指2均仿人手制作,手指2與手掌1之間通過一體化的柔性帶狀結構連接,無需通過銷軸等連接,即可實現相對彎曲和伸展運動;所述繩牽組件用于控制五根所述手指2的彎曲和伸展;所述接觸感知組件用于實時判斷所述手部主體是否與物體接觸,及時反饋接觸信號。

本發明提供的機械手結構簡單,使用方便,生產效率低,不僅能夠實現人體手部的仿生運動,而且在制作過程中,省去了連接裝配的過程,降低制造成本,提高生產效率,降低了制作成本;設計的接觸感知組件,使得機械手在運動工作過程中,具有初步的觸覺功能,增加了機械手的智能化程度。因此,所設計的基于3D打印的五指仿人機械手,具有易于制作、易于控制、帶有初步觸覺等優點,在工業機器人、農業機器人、服務機器人、教育機器人等領域具有重要應用價值。

機械專利撰寫實施例2

本發明實施例2在實施例1的基礎上進一步限定了機械手的結構,具有14個所述彎曲自由度的所述手部主體為通過3D打印設備采用柔性材料制成的一體式成型結構。3D打印設備可以為3D打印機,采用3D打印技術制作的機械手,無需后續的連接裝配過程,不但能夠實現人體手部的仿生運動,而且通過采用柔性材料,實現人體手部的仿生運動,此外,在制作過程中,省去了連接裝配的過程,降低制造成本,提高生產效率,降低了制作成本。

進一步需要說明的是,所述柔性材料為樹脂材料,所述樹脂材料的拉伸強度和彎曲模量均為35-45MPa。

進一步需要說明的是,所述樹脂材料包括以下重量份數的成分:20-35份的ABS、15-40份的PLA、10-30份的橡膠及10-40份的硅膠。優選的,所述樹脂材料由以下重量份數的成分組成:30份的ABS、25份的PLA、20份的橡膠及25份的硅膠。

上述成分組成的樹脂材料混合后,其拉伸強度和彎曲模量均在35-45MPa的條件下通過3D打印設備打印形成的機械手觸感能夠模仿人體手部。

如圖2或3所示,為了實現手指2內部的指肚及指背具有不同的柔軟度,本技術方案中進一步的限定了所述手指2內靠近指肚處填充的所述柔性材料的密度小于所述手指2內靠近指背處填充的所述柔性材料的密度。該結構的限定實現了手指2的指肚與指背的柔軟度的差別的仿生結構。手指2內指肚處填充的柔性材料和指被處填充的柔性材料的形狀和密度不同,致使其通過3D打印制作后所形成的指肚的實體結構比指背部分的相應結構柔軟,因此可以達到模擬人手的仿生效果。

需要進一步解釋的是,所述手指2上指肚部位的單位體積受載變形量為0.2-4mm;所述手指2上指背部位的單位體積受載變形量小于0.2mm。通過3D打印制作完成的機械手,可以實現指背相對較硬、指肚相對較軟且富有彈性的仿生效果,從而改善手指2和物體接觸時的接觸特性。經過大量實驗證明,單位體積受載變形量為0.2-4mm的指肚部位的柔軟性大于單位體積受載變形量小于0.2mm的指被部位,因此,手指2指肚部分與指背部分的柔軟度不同,可以達到模擬人手的仿生效果。

機械專利撰寫實施例3

如圖4所示,本發明實施例3在實施例1的基礎上進一步限定了每根所述手指2均由3個指關節3連接組成,關節與關節之間通過一體化的柔性帶狀結構連接,無需通過銷軸等連接,即可實現相對彎曲和伸展運動。相鄰所述指關節3連接處位于指肚的一側和位于指背的一側相對設有切槽口4,位于所述指關節3上指肚一側的所述切槽口4的開口角度大于位于所述指關節3上指背一側的所述切槽口4的開口角度。指肚和指被相對設置切槽口4,能夠實現關節之間通過切槽口4實現彎曲,有效模仿人體關節。

如圖5所示,需要說明的是,所述手指2包括拇指、食指、中指、無名指和小拇指,所述拇指上設有的兩對所述切槽口4使所述拇指具有兩個所述彎曲自由度,所述食指、所述中指、所述無名指和所述小拇指上均設有的三對所述切槽口4使所述食指、所述中指、所述無名指和所述小拇指均具有三個所述彎曲自由度。

如圖4或5所示,進一步的,所述繩牽組件由若干穿接在所述手部主體內的細繩組成,每根所述指關節3內靠近指肚的一側沿所述指關節3的長度方向均設置第一穿線通道,所述指關節3的兩端設有與所述第一穿線通道連通的第一穿線孔5,所述手掌1內對應每根所述手指2設置有與所述第一穿線通道對應的所述第二穿線通道,所述手掌1兩端分別設有與所述第二穿線通道連通的第二穿線孔6,所述繩索一端固定在所述手指2上遠離所述手掌1的所述指關節3內,其另一端依次通過所述第一穿線孔5穿過所述第一穿線通道、所述第二穿線通道,并由所述手掌1的所述第二穿線孔6穿出;所述細繩用于控制每根所述手指2上所述指關節3的運動。

所述手部主體結構的五根手指2和手掌1部分均設計有用于穿過繩索的通道。將繩索從第一穿線通道、第二穿線通道穿過后,通過拉動繩索,便可實現對手指2的控制,通過控制牽引繩索伸縮,改變繩索張緊程度的配合,便能完成特定形狀的抓取動作。

每根手指2內部設置有用于穿繩索的第一穿線孔5,手掌1內部設置有用于穿繩索的第二穿線孔6。將繩索穿過每根手指2的第一穿線孔5后,再經由手掌1內部第二穿線孔6引出。之后通過控制每根手指2的繩索的松緊度,便可控制手指2各關節的運動。

通過拉動繩索,可以實現手指2的彎曲與伸展。通過對五根手指2的控制繩索的張緊程度的組合調節,可以完全模仿人手做出特定抓取動作。結合接觸感知組件的實時信號反饋,便可確定是否接觸物體、是否抓穩物體等。

機械專利撰寫實施例4

如圖6所示,本發明實施例4在實施例1的基礎上進一步限定了,所述接觸感知組件包括若干內嵌在所述手指2的指肚內的接觸覺傳感器7,所述接觸覺傳感器7用于實時判斷所述手指2的指肚部位是否與物體接觸,并賦予所述手指2觸覺,及時反饋接觸信號,從而使手指2具有初步的觸覺感知功能,實時判斷手指2是否與物體接觸,保證抓穩物體。接觸覺傳感器7用來判斷機器人是否接觸物體的測量傳感器,可以感知機器人與周圍障礙物的接近程度。接近覺傳感器可以使機器人在運動中接觸到障礙物時向控制器發出信號。

所有手指2的指肚內部均裝有接觸覺傳感器7,能夠實時反饋信號,賦予手指2“觸覺”,從而能夠實時判斷手指2是否與物體接觸,保證抓穩物體,該接觸覺傳感器7使得機械手在運動工作過程中,具有初步的觸覺功能,增加了機械手的智能化程度。

如圖6所示,優選的需要說明的是,所述接觸感知組件還包括內置在每根所述手指2內的彎曲傳感器8,所述彎曲傳感器8用于檢測每根所述手指2的彎曲狀態,并實時反饋所述手指2的彎曲角度。彎曲傳感器8為Flex 4.5寸彎曲傳感器8,彎曲傳感器8的表面是一層特殊的電阻材料,當彎曲傳感器8受到應力發生彎曲變形時,表面的電阻值即發生變化,完全程度越大,電阻值越大。完全傳感器應用于機器人、虛擬運動等領域,尤其被廣泛應用于機械手測量手指2的運動。使用時,彎曲傳感器8通過信號調理電路轉化為電壓的變化,電壓的變化通過模擬輸入端進行A/D轉換,得到電壓數值變化,電壓數值變化轉化為機械手各關節的角度值,即可通過控制繩牽組件來控制手指2的運動。

本發明充分發揮3D打印技術的優勢,設計了一種基于3D打印的五指仿人機械手,可以一體化整體打印制作出來,從而免去了復雜的裝配環節,降低制造成本,提高生產效率,降低了制作成本。此外,通過設計不同部分的內部填充結構,可以調整結構的表面剛性,進一步在有彈性感覺的手指2肚內部設計了接觸感知組件,從而使手指2具有了初步的觸覺感知能力,同時,本發明所設計的基于3D打印的五指仿人機械手,具有易于制作、易于控制、帶有初步觸覺等優點,在工業機器人、農業機器人、服務機器人、教育機器人等領域具有重要應用價值。

本發明不局限于上述最佳實施方式,任何人在本發明的啟示下都可得出其他各種形式的產品,但不論在其形狀或結構上作任何變化,凡是具有與本申請相同或相近似的技術方案,均落在本發明的保護范圍之內。

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