[发明专利]单自由度并联四杆机械手

说明书

(一)技术领域

本发明涉及的是一种用于抓持的机械手装置。

(二)背景技术

目前，在机器人领域，大多数机械手均是针对具体对象，采用经典的钳子结构的机械手。钳子式机械手手爪抓取范围小，对不同形状对象的适应能力差。且对于具有不规则曲面的对象抓取能力更差。而且传统的机械手常常不具备自锁能力，抓取大质量大目标物体不够稳定，且不能通过机械手本身定位，对机器人本体定位精度要求较高，这样就增加了本体机器人的控制难度。

通过检索中国知识资源总库、中国专利数据库、欧洲专利数据库、美国专利数据库等可以看出，国内外关于机械手的论文或报道有很多，但是多数是建立在原有机械手结构设计的基础上进行的分析说明。

(三)发明内容

本发明的目的在于提供一种能偶实现对不同形状、体积、质量的对象的抓取的单自由度并联四杆机械手。

本发明的目的是这样实现的：由导杆摇杆抓持机构、摇杆弹簧抓持机构、导杆机构、驱动装置和机架五部分构成，导杆摇杆抓持机构包括前爪19、后爪14，摇杆弹簧抓持机构包括左侧爪16和右侧爪17，导杆机构包括导杆18和上支架6、下支架12，驱动装置包括丝杠8、电机10。前爪19与上支架6之间由前爪连杆1连接，各连接点均采用铰接。前爪19与导杆18间的连接亦采用铰接，后爪14与下支架12由后爪连杆15连接，各连接点均采用铰接，后爪14与导杆18间采用铰接，左侧爪16与右侧爪17的中部由拉簧34连接，钢绳33的中部与导杆18固定连接，钢绳33穿过支线杆30后其两个端点分别与左侧爪16与右侧爪17的中部固定连接。左侧爪16与右侧爪17的末端与长转轴2铰接在一起，长转轴2通过轴固定杆3、固定角铁4与上支架6固定连接在一起。上支架6与下支架12间通过中固定杆7和后固定杆11固定连接。丝杠螺母8与电机10由电机支座9固定连接在上支架6和下支架12之间。导杆18与上支架6和下支架12间有一定的间隙，可保证导杆沿轴向自由移动。

电机10带动丝杆8转动，经丝杠螺母机构把电机的旋转运动转化为导杆18的直线运动，从而驱使前爪19、后爪14、左侧爪16、右侧爪17运动，实现抓取动作。改变电机的转向实现机械手爪的开合。

本发明的有益效果是：

(1)四爪抓取、抓取力量大，丝杠驱动能够自锁，抓取可靠；

(2)单驱动，控制简单；

(3)采用四杆机构和丝杠机构，降低对电机转矩要求；

(4)能够抓取方块、圆球、圆柱、三棱柱以及多种不规则形状物体；

(5)抓取物体尺寸范围大。

(四)附图说明

图1是单自由度并联四杆机械手主视图。

图2是单自由度并联四杆机械手俯视图。

图3是单自由度并联四杆机械手右视图。

(五)具体实施方案

下面结合附图阐述本机械手的具体实施方法：

单自由度并联四杆机械手总体结构如图1、图2、图3所示，电机10与丝杠8通过螺栓13相连。电机10顺时针旋转时，丝杠螺母机构将电机10的旋转运动转化成传动螺母27直线向左运动。从而推动导杆18向左做直线运动。由四杆运动原理，如图1所示，导杆18的向左运动使前爪19和后爪14张开，前后爪最大张幅为400mm。同时，导杆18的运动拉动了钢绳33，左侧爪16和右侧爪17在钢绳33的拉动下向外张开，最大张幅为255mm。反之，当电机10逆时针旋转时，导杆18向右运动，从而带动前爪19和后爪14闭合，前后爪提供主要的抓持力。导杆18向右运动，放松了钢绳33，左侧爪16和右侧爪17在拉簧34作用力下闭合，两侧爪起到辅助抓持的作用，使机械手在工作抓持时更加稳定。前爪19、后爪14、左侧爪16、右侧爪17上的爪片32具有一定的弹性，这样可增加抓持力，且增大手爪和被抓对象的接触面积，保证抓持动作更加稳定。其中电机10的尾部装有编码器，从而可以精确控制机械手爪的位置，使机械手工作更加高效。