[发明专利]手指变位并转位的双驱动曲柄滑块并联机构手掌式机械手

说明书

本发明手指变位并转位的双驱动曲柄滑块并联机构手掌式机械手，左侧的曲柄滑块机构是主动驱动结构，由两个步进电机分别驱动，产生曲柄角位移和改变连杆的长度；右侧的曲柄滑块机构是从动机构，通过一对齿轮等速地传动，左侧曲柄与右侧曲柄的转动角位移相等；机械手有三个板弹簧手指，两个手指分别安装在左右侧的连杆上，通过两个步进电机的协同作用；通过手动调节，可以改变曲柄偏心距、两个手指分别在两个连杆上的位置和角度，以及另一个固定手指的位置；夹紧抓取动力也是靠两个步进电机驱动，由于自锁两个步进电机在抓持过程中可以断电。本发明机械手具有操作空间大、适应性广、能耗低等优点，属于物流输送装备、机械手和机器人领域。

技术领域

本发明手指变位并转位的双驱动曲柄滑块并联机构手掌式机械手，左侧的曲柄滑块机构是主动驱动结构，由两个步进电机分别驱动，产生曲柄角位移和改变连杆的长度；右侧的曲柄滑块机构是从动机构，通过一对齿轮等速地传动，左侧曲柄与右侧曲柄的转动角位移相等；机械手有三个板弹簧手指，其中两个手指分别安装在左右侧的连杆上，通过两个步进电机的协同作用；通过手动调节，可以改变曲柄偏心距、两个手指分别在两个连杆上的位置和角度，以及另一个固定手指的位置。本发明机械手的夹紧抓取动力也是靠两个步进电机驱动，由于自锁两个步进电机在抓持过程中可以断电。本发明机械手具有操作空间大、适应性广、能耗低等优点，属于物流输送装备、机械手和机器人领域。

背景技术

目前除了成本高昂、装有很多传感器的拟人灵巧手之外，普通机械要么只能控制手指的中心距、抓取大小直径的圆形或球形物体，要么控制手指转位，从抓取圆形或球形物体转变到抓取长方形物体，手指既可改变位置、又可转动角度的机械手还没有报道。

发明内容

本发明克服了上述缺陷，从改变手掌形状的角度设计机械手，根据并联机构作用空间大的特点，采用了最为简单的曲柄滑块机构，选用了三个相同的柔性的板弹簧手指，其中一个手指不动，另外两个手指既不是转动、也不是移动，而是既转动又移动的平动运动。手指可以是气压驱动抓取物体，而本发明机械手的夹紧抓取动力也是靠两个步进电机驱动，由于自锁两个步进电机在抓持过程中可以断电。

本发明的主要解决方案是这样实现的：

如附图1-7所示，本发明手指变位并转位的双驱动曲柄滑块并联机构手掌式机械手，由底板1、导轨支座2、直线导轨3、安装板4、直线轴承5、移动座6、转动座7、铰链轴8、轴承9、耐磨垫圈10、转动导杆11、开口销12、丝杆步进电机13、导柱14、丝杠螺母15、法兰直线轴承16、驱动连杆17、短手指座18、板弹簧曲面手指19、曲柄连杆销轴20、开槽曲柄21、齿轮盖板22、带蜗轮减速器步进电机23、齿轮24、平键25、驱动轴26、长套筒27、带座轴承28、短套筒29、从动轴30、厚套筒31、锥孔齿轮32、锥套33、扁圆螺母34、小带座轴承35、导向螺柱36、长手指座37、中手指座38、从动连杆39组成。

如附图1-3所示，本发明手指变位并转位的双驱动曲柄滑块并联机构手掌式机械手中，直线导轨3的两端由两个导轨支座2固定，两个导轨支座2安装在底板1上，安装板4的两端各自固定在两个导轨支座2上，安装板4有不同位置的孔系与机器人本体相联结，孔系尺寸对应于机器人本体，为适应不同的被抓持物体的重心、不同位置的孔系便于调整联结；直线轴承5穿过直线导轨3而移动，移动座6固定在直线轴承5上，铰链轴8靠螺母固定在移动座6上，铰链轴8上装有轴承9，铰链轴8上的轴肩面与轴承9的内圈接触，轴承9的外圈上装有转动座7，被抓持物体产生轴向的重力由转动座7传递到轴承9的外圈上；在转动导杆11和轴承9的内圈之间有耐磨垫圈10，螺母和转动导杆11之间也有耐磨垫圈10，这个螺母拧紧在铰链轴8上，限制了轴承9、耐磨垫圈10、转动导杆11轴向移动，但螺纹长度保证了有轴向间隙、从而保证了轴承9、转动导杆11可以相对转动，螺母拧紧后用开口销12防松；