[发明专利]一种机器人的螺旋传动手部机构及夹持方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种机器人手部机构及夹持方法，特别是一种机器人的螺旋传动手部机构及夹持方法。

背景技术

机器人在各行各业应用越来越广泛，它是一种开式链多自由度机构。机器人的机械机构组成有：手部、腕部、臂部及机身等，其中机器人手部是机器人实行作业的重要组成部分，它是机器人的末端执行器。机器人手部主要有夹持类手部、吸附类手部及仿人类手部，夹钳式手部是其中比较常用的一种夹持类手部，其功能是实现对物体的夹持。夹钳式手部根据夹持运动方式又分为回转型和平移型手部。对于工业机器人，一般有很高的定位精度要求。为了拓宽机器人的应用范围，机器人夹钳式手部一般用于夹持一定尺寸范围内的物体或对象，这样，在夹持过程中有可能会产生夹持误差，而这一误差直接影响机器人的定位精度。

夹钳式手部一般由手指、传动机构、驱动装置等组成。一般情况下，机器人的手部有两个手指，特殊情况时手部有三个或多个手指，例如五指灵巧手，它们的结构形式主要取决于被夹持对象的形状及特性。

传动机构的作用是向手指传递运动和动力以实现夹紧及松开动作。传动机构有多种形式，手指连同传动机构一般由杠杆与斜楔、滑槽、连杆等机构组成复合式机构，也就是说，机器人手部的组成主要表现为复合式机构，即手部机构。

对于机器人夹钳式回转型手部机构设计，不仅要考虑组成机构简单、体积小，合适的夹紧力及驱动力等，而且还要考虑手部机构在夹持过程中满足一定的定位精度。回转型手部机构在夹持不同尺寸的对象时会产生夹持误差。

提高回转型手部机构夹持精度的一种有效方法是对应手部在结构实现上可调或手部可更换，此时，可能需要配置具有快速装卸功能的换接器，其换接器由两部分组成，即换接器插座和换接器插头，它们分别安装在腕部和末端执行器上，但对应的手部在结构上就变得很复杂。

夹钳式回转型手部机构通过传动机构传动手指转动而实现对物体的夹紧或松开。其主要缺点：夹持不同尺寸物体的过程中存在夹持误差，所需驱动力较大。

夹钳式平移型手部机构是通过手指的指面作直线往复运动或平面移动来实现手指的张开或闭合动作的。平移型手部机构的形式不是很多。其缺点：结构较复杂，所需驱动力很大，一般需配置液压系统，成本较高，其应用有局限性。

总之，尽管机器人回转型手部机构较简单，但夹持不同尺寸的对象时会产生夹持误差。而平移型手部机构通常用于夹持具有平行平面的对象，几种较常见的平移型手部在通用性上不是很好，其结构比较复杂，尤其是直线平移型的手部结构更复杂。两类手部结构实现上一般需配置液压驱动系统，成本较高，且所需驱动力较大。

发明内容

本发明的目的是要提供一种机器人的螺旋传动手部机构及夹持方法，解决回转型手部机构存在夹持误差以及平移型手部机构复杂的问题，并解决这两类手部结构需配置液压驱动系统，成本较高，且所需驱动力较大的问题。

本发明的目的是这样实现的：该手部机构有两个手指，所述的螺杆有左、右两段螺纹，分别与两手指构成两个螺旋副，且两螺旋副均对应为螺杆转动，两个手指同时分别移动；两螺旋副的螺纹即螺杆的两段螺纹旋向相反，螺距相等；两个手指的相对位置由被夹持物体的尺寸确定，螺杆两段螺纹均采用标准化的单头螺纹，螺杆两端轴颈与支承相配合。

所述的螺杆为两段螺纹旋向相反、螺距相等的螺杆。

物体夹持方法：螺杆两段螺纹旋向分别为右旋及左旋，两个手指在运动过程中总是反向移动而实现夹紧或松开；当实现松开时，螺杆反转，通过两个螺旋副传动，两个手指分别向螺杆两端反向移动而张开手指；当需要夹持物体时，螺杆正转，通过左、右两个螺旋副传动，两个手指相向移动而夹持物体；设螺杆两段螺纹螺距均为t，当螺杆转动θ角时，手部机构两手指总的平移距离为

l=θ2π(t+t)=θπt]]>

式中：θ——螺杆转角；

t——螺杆两段螺纹的螺距；

l——两手指总的平移距离。