[实用新型]一种夹紧机械手爪

说明书

技术领域

本实用新型属于机械设计与制造领域，涉及机器人手爪结构设计，具体涉及一种夹紧机械手爪。

背景技术

机器人手爪作为机器人与环境相互作用的最后环节和执行部件，对机器人完成作业任务、提高作业水平有非常重要影响，有时甚至起到关键作用。抓取操作目标对象的灵活性、精确性和适应性是衡量机械手爪设计水平的一个重要标志。通用工业机器人的末端执行机构多为形状简单的夹钳式、托持式、吸附式等型式，其动力驱动的方式有气压驱动、电机驱动、电磁驱动、液压驱动等。传统机械手爪结构和抓握目标物的工作原理决定了其抓握功能有限。随着机器人应用范围的日益扩大，机器人正向着智能化、拟人化方向发展，各种特种用途的机械手应运而生，其中，尤以手部具有多指多关节结构的拟人化结构手爪引人注目。相对于夹钳式结构，多指多关节的机械手能更加适应不同形状物体的抓取，其抓握也更加稳定，但也由于手爪自由度数增加，引发控制复杂度大大增加、手爪外形尺寸庞大等问题。

多指多关节机械手爪的研究正越来越受到国内外相关专家、学者的重视，世界上已经研制出的多指多关节机械手爪不胜枚举。Utah/MIT手是较有代表性的一种，它是一种四指结构的机械手，具有16个自由度，驱动系统是由32个独立的聚合绳索和气压驱动器组成的腱、滑轮传动系统。Kenneth J.Salisbury博士研制的Stanford/JPL手具有3个手指，每个手指具有3个自由度和4根控制线，整个手由12个直流伺服电机组成的驱动块驱动。近年来，国内北京航空航天大学(BH-3)、哈尔滨工业大学(HIT/DLR)及华南理工大学的五指形仿人机械手也在多指多关节机械手的研究方面取得了进展。这些多指多关节机械手往往以空间操作应用为背景，每个手指的各个关节都有独立的驱动单元，并配有传感和控制系统。虽然操作灵活，但存在着结构复杂，控制繁琐，制造价格十分昂贵以及体积和重量均较大等弊端。在一些工业应用中，随着末端执行器体积和重量的增大，将直接限制机器人的工作能力。所以，根据特殊的应用场合，设计出控制方式简单、结构巧妙、经济适用的机械手爪非常必要。

发明内容

本实用新型的目的就是针对现有技术的不足，提供一种简单实用、功能价格比高的一种单电机驱动的四指十二关节指尖平动夹紧的机械手爪结构，该机械手爪在电机匀速转动时能够实现指尖平动匀速夹紧。

本实用新型包括步进电机、固定套筒、十字连杆和四个手指。

固定套筒的侧壁在同一圆周上开有四个导向槽，四个导向槽在固定套筒侧壁圆周上均匀分布，十字连杆设置在固定套筒内，十字连杆的四个端部伸出导向槽设置，十字连杆能够沿导向槽上下移动，升降螺母穿过十字连杆的中心设置并与十字连杆固定连接。套筒端盖固定在固定套筒的底部，包括封盖部分和手指支架部分，其中封盖部分与固定套筒的底面形状相同，四个手指支架部分位于封盖部分侧面的四个方向上，并且分别与十字连杆的四个端部位置对应。

步进电机的动力输出轴通过联轴节与谐波减速器的输入端连接，谐波减速器的输出轴与丝杆连接，丝杆与升降螺母配合活动连接，构成丝杆螺母运动副。

四个手指分别与十字连杆的四个端部连接。手指包括指尖、限位连杆、移动连杆、斜撑架。限位连杆包括第一限位杆和第二限位杆，第一限位杆的一端与套筒端盖的手指支架部分通过铰链活动连接，第一限位杆的另一端与第二限位杆的一端通过限位杆铰链活动连接，第二限位杆的另一端与指尖的端部通过铰链活动连接。移动连杆包括第一移动杆和第二移动杆，第一移动杆为L形，拐点处与套筒端盖的手指支架部分通过铰链活动连接，第一移动杆的一端与牵引杆的一端通过铰链活动连接，牵引杆的另一端与调节杆的一端通过铰链活动连接，调节杆的另一端穿过十字连杆的端部设置，调节杆上设置有调节螺母。第二移动杆包括移动部分和延伸部分，移动部分的端部与指尖的端部通过铰链活动连接，移动部分与延伸部分的过渡处与第一移动杆的另一端通过移动杆铰链活动连接，移动杆铰链的销轴和限位杆铰链的销轴设置在过渡杆件上。第二移动杆的延伸部分为弧形，弧形延伸部分内开有弧形滑槽，斜撑架上的固定销与弧形滑槽位置配合，弧形延伸部分利用弧形滑槽沿固定销移动。