[发明专利]可勾取和捏取的四指向心运动并联机构手掌机械手

权利要求书

1.一种可勾取和捏取的四指向心运动并联机构手掌机械手，其特征在于：包括底板(1)、电机(2)、联轴器(3)、大平行带座轴承(4)、正反螺纹丝杠(5)、正螺纹丝杠螺母(6)、直角板滑块(7)、导轨座(8)、铰链轴(9)、耐磨垫圈(10)、从动摇杆(11)、主动摇杆(12)、连杆(13)、销轴(14)、短手指座(15)、手指部件(16)、开槽曲柄(17)、齿轮盖板(18)、带蜗轮减速器步进电机(19)、主动齿轮(20)、平键(21)、驱动轴(22)、长套筒(23)、带座轴承(24)、直线滑座(25)、从动轴(26)、直线导轨(27)、锥孔齿轮(28)、锥套(29)、扁圆螺母(30)、小带座轴承(31)、短导向螺柱(32)、反螺纹丝杠螺母(33)、中手指座(34)、厚垫块(35)、长短导向螺柱(36)、U形安装板(37)、锥齿轮支撑板(38)、电机行星轮减速器(39)、大锥齿轮(40)、小锥齿轮(41)、小锥齿轮轴(42)、小平行带座轴承(43)和软轴部件(44)；手指部件(16)的组成零件是指根(16a)、铰链芯轴(16b)、指尖(16c)；软轴部件(44)的组成零件是圆锥压头(44a)、滚花螺母套(44b)、软轴体(44c)；

包括位于同一平面上的前左、前右、后左、后右这四个杆件尺寸相同的曲柄摇杆机构，带蜗轮减速器步进电机(19)驱动的四个曲柄的角位移相等，前左和前右的摇杆铰链同轴、固定在前面的直角板滑块(7)上、后左和后右的摇杆铰链同轴、固定在后面的直角板滑块(7)上；电机(2)驱动正反螺纹丝杠(5)使两个直角板滑块(7)以相等速度相向靠近或反向远离，摇杆铰链移动形成并联机构；

二根直线导轨(27)的两端各由两个导轨座(8)固定，四个导轨座(8)安装在底板(1)上，二根直线导轨(27)同轴安装，直线滑座(25)穿过直线导轨(27)而直线移动，直角板滑块(7)固定在直线滑座(25)上；与二根直线导轨(27)平行的正反螺纹丝杠(5)上有正螺纹丝杠螺母(6)和反螺纹丝杠螺母(33)；

正螺纹丝杠螺母(6)和反螺纹丝杠螺母(33)分别固定在两个直角板滑块(7)上，在直线导轨(27)导向下，电机(2)驱动正反螺纹丝杠(5)带动正螺纹丝杠螺母(6)和反螺纹丝杠螺母(33)，使两个直角板滑块(7)实现相向抓持或背向松持直线移动；二根铰链轴(9)分别靠螺母固定在两个直角板滑块(7)上，铰链轴(9)上穿过从动摇杆(11)和主动摇杆(12)上的孔，从动摇杆(11)左右侧均有耐磨垫圈(10)，从动摇杆(11)和主动摇杆(12)在铰链轴(9)上旋向相反的相对转动；

主动摇杆(12)的水平面上同轴心线地铣削加工了两层宽窄不同的腰形槽，主动摇杆(12)与左侧的连杆(13)靠销轴(14)铰链联结，销轴(14)的导向圆柱面直径与主动摇杆(12)的宽腰形槽宽度间隙配合，销轴(14)螺母拧紧后销轴(14)和主动摇杆(12)成一体，连杆(13)厚度上有间隙，连杆(13)可以在销轴(14)中相对主动摇杆(12)转动；移动销轴(14)位置螺母固定后，可以手工调节摇杆的工作长度；连杆(13)的另一端与开槽曲柄(17)通过销轴(14)铰链联结，开槽曲柄(17)也同轴心线地铣削加工了两层宽窄不同的腰形槽，同主动摇杆(12)与连杆(13)联结原理一样，用来调节手工开槽曲柄(17)的工作偏心距；

主动的开槽曲柄(17)的另一端套在驱动轴(22)上，靠螺钉紧固在驱动轴(22)一端的削扁面上，传递驱动轴(22)转动扭矩；驱动轴(22)装有开槽曲柄(17)、长套筒(23)、两个带座轴承(24)、主动齿轮(20)，驱动轴(22)另一端的削扁圆柱段间隙配合地插进带蜗轮减速器步进电机(19)驱动轴的孔内，带蜗轮减速器步进电机(19)通过这削扁圆柱段传递扭矩到驱动轴(22)，驱动轴(22)上的平键(21)将扭矩传递到主动齿轮(20)上；修磨长套筒(23)轴向尺寸，可调节主动齿轮(20)的轴向位置；一个带座轴承(24)固定在齿轮盖板(18)上，被抓持物体产生轴向的重力由驱动轴(22)的轴肩面传递到这个带座轴承(24)的内圈承受，同轴心线的另一个带座轴承(24)固定在底板(1)，齿轮盖板(18)由两个短导向螺柱(32)和底板(1)联结成整体结构，短导向螺柱(32)两端均为与相应孔间隙配合的圆柱面，再用螺母拧紧而不是短导向螺柱(32)旋紧在底板(1)和齿轮盖板(18)上；

从动轴(26)由带座轴承(24)和小带座轴承(31)支撑，带座轴承(24)和小带座轴承(31)分别固定在齿轮盖板(18)和底板(1)上，轴向由从动轴(26)的轴肩面、锥孔齿轮(28)、锥套(29)，扁圆螺母(30)构成转动体；主动齿轮(20)与锥孔齿轮(28)啮合，锥孔齿轮(28)孔内有锥套(29)，旋紧扁圆螺母(30)，从而通过圆锥接触面的斜锲作用，将扭矩传递到从动轴(26)上；从动的开槽曲柄(17)的另一端套在从动轴(26)上，靠螺钉紧固在从动轴(26)一端的削扁面上，从动轴(26)转动扭矩再传递给从动的开槽曲柄(17)；反向拧松扁圆螺母(30)，锥孔齿轮(28)和锥套(29)脱开，可以调节主动的开槽曲柄(17)和从动的开槽曲柄(17)之间的相位角；

连杆(13)上开有腰型槽，腰形槽的宽度与短手指座(15)螺纹端的一段圆柱面直径是间隙配合关系，短手指座(15)可以在连杆(13)的腰形槽任意位置、且短手指座(15)可以相对连杆(13)转动任意角度，再用螺母固定在连杆(13)上；短手指座(15)上装有手指部件(16)；

位于机械手左侧的前左、后左两个曲柄摇杆机构是主动的曲柄摇杆机构，位于机械手右侧的前右、后右两个曲柄摇杆机构是从动的曲柄摇杆机构；一个短手指座(15)安装在左侧的连杆(13)上，也有一个中手指座(34)对应安装在右侧的连杆(13)；短手指座(15)、中手指座(34)上的四个手指部件(16)的结构和尺寸完全相同，短手指座(15)、中手指座(34)这四个安装手指部件(16)的平面共面；

主动摇杆(12)上安装短手指座(15)，从动摇杆(11)上安装中手指座(34)；主动摇杆(12)的窄腰形槽的宽度与短手指座(15)螺纹端的一段圆柱面直径是间隙配合关系，短手指座(15)安装在主动摇杆(12)的腰形槽任意位置，短手指座(15)可以相对主动摇杆(12)转动任意角度，再用螺母固定在主动摇杆(12)；主动的连杆(13)比主动摇杆(12)的位置高，从动的连杆(13)比从动摇杆(11)的位置高，安装手指部件(16)的安装面上垫上厚垫块(35)，短手指座(15)、中手指座(34)这四个安装手指部件(16)的平面共面；

所述正反螺纹丝杠(5)两端靠大平行带座轴承(4)支撑，大平行带座轴承(4)固定在底板(1)上，电机(2)固定在底板(1)上，电机(2)和正反螺纹丝杠(5)之间靠联轴器(3)联结；

所述U形安装板(37)上开设有与机器人本体相联结的孔系，U形安装板(37)通过四根长短导向螺柱(36)固定在底板(1)上实现锥齿轮支撑板(38)和底板(1)的连接；

同步驱动四根曲柄的同一平面的齿轮系中，两个主动齿轮(20)和两个锥孔齿轮(28)的模数、齿数均相等，两个主动齿轮(20)是正变位齿轮、且齿顶高系数大，两个锥孔齿轮(28)是负变位齿轮、且齿顶高系数小；主动齿轮(20)啮合的一对齿轮的中心距较大，主动齿轮(20)与锥孔齿轮(28)啮合的二对齿轮的中心距较小，两个主动齿轮(20)上和二根驱动轴(22)上各两个键槽的相位角有或无加工匹配；有加工匹配，变位系数小，主动齿轮(20)齿顶圆直径大于中心距，齿顶在轮齿缝隙中相对移动而不干涉；无加工匹配，变位系数大，主动齿轮(20)齿顶圆直径小于中心距，两个齿轮的齿顶圆之间有间隙而不干涉；使得两个锥孔齿轮(28)之间没有干涉，在同一平面的齿轮系中实现四根曲柄角位移相等。