[发明专利]三电机驱动串联机构手掌的三指灵巧末端执行器

说明书

本发明涉及机器人、自动化技术领域，尤其是一种三电机驱动串联机构手掌的三指灵巧末端执行器，其中电机蜗轮减速器带动螺纹头驱动轴转动，螺纹头驱动轴上的主动齿轮和螺纹头从动轴上的锥孔齿轮啮合且转速相等、转向相反，螺纹头驱动轴、螺纹头从动轴的外端分别垂直固定开槽一杆，每个开槽一杆的另一端分别安装电机行星轮减速器，电机行星轮减速器的输出轴和螺纹头驱动轴、螺纹头从动轴相互平行，底板上固定长手指座，两个开槽二杆上或者两个开槽一杆上分别安装短手指座，长手指座、两个短手指座上均装有直角板手指，本申请易于确定最终抓取位姿和手指抓取过程避障运动的路径规划，适用于抓取不同形状、尺寸的物体。

技术领域

本发明涉及机器人、自动化技术领域，尤其是一种三电机驱动串联机构手掌的三指灵巧末端执行器。

背景技术

抓取机械手又称末端执行器、末端抓持器，是机器人抓取物体的操作工具。由于抓取对象的复杂性，除了一些造价高昂、装置复杂的仿人灵巧机械手外，其余末端执行器并不能通用地、可靠地抓取不同类别的对象。就接触状态看，为了适应长方体、圆柱体、球体等被抓物体形状的不同，需要手指的指根部位进行转位，以便手指接触面更好地适应不同形状的被抓物体，这个转位动作是手掌的基本功能。

对于农产品、食品等抓取对象，由于尺寸变化与形状不一(物形)、软硬韧脆(物性)和距离密疏与相互叠放(物态)的原因，适配而有一定通用性的末端执行器就更难以实现。

为此，授权专利“手指变位并转位的双驱动曲柄摇杆滑块并联机构手掌式机械手”(专利号：201710220457.7)，提出了一种“并联机构手掌式机械手”的方案。该机械手有三指，其中一根手指是固定的，采用并联的二套曲柄摇杆滑块并联机构使得另外两根动手指变位并转位(变位与转位的关系是唯一的，即动手指的坐标位置确定了动手指的转位角度)，靠二电机协同驱动并联机构手掌选择最终手指的位姿而夹持物体，并且选择动手指的运动轨迹以避障。

该机械手的缺陷是：①靠单手指来定位抓取物体，基准不重合，机械手坐标原点与大小物体质心的偏移量大，机械手偏心力矩较大；②靠单手指来定位抓取物体，由于机械臂定位精度，抓取过程中被抓物体有一点移动；③两根动手指而不是三根手指同时向被抓物体运动，夹紧过程的效率低；④双驱动五杆滑块并联机构驱动二手指变位，因其x、y坐标所确定的位置上转位的角度是确定的，被抓物体的曲面接触而采用横截面为平面的手指，或被抓物体的平面接触而采用横截面为曲面的手指，同时垂直抓取圆柱体与长方体的通用性不够好；⑤尤其是曲柄摇杆滑块并联机构可以形成正曲柄摇杆机构(曲柄与摇杆的角位移方向相同)和反曲柄摇杆机构(曲柄与摇杆的角位移方向相反)，其过渡时会经历死点状态(此状态下连杆与摇杆成一直线)，摇杆铰链座(即滑块)是靠丝杠电机驱动，而靠丝杠电机与曲柄转动电机协同控制来避开死点的难度较大。

发明内容

本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种三电机驱动串联机构手掌的三指灵巧末端执行器，易于确定最终抓取位姿和手指抓取过程避障运动的路径规划，适用于抓取不同形状、尺寸的物体。

本发明所采用的技术方案如下：一种三电机驱动串联机构手掌的三指灵巧末端执行器，包括电机蜗轮减速器、底板、螺纹头驱动轴、两个开槽一杆、螺纹头从动轴、两个电机行星轮减速器和两个开槽二杆，电机蜗轮减速器固定在底板上，电机蜗轮减速器带动螺纹头驱动轴转动，螺纹头驱动轴上安装主动齿轮，螺纹头从动轴上安装锥孔齿轮，主动齿轮与锥孔齿轮啮合且转速相等、转向相反，其中一个开槽一杆的一端垂直固定在螺纹头驱动轴的外端，另一个开槽一杆的一端垂直固定在螺纹头从动轴的外端，每个开槽一杆的另一端分别安装电机行星轮减速器，电机行星轮减速器的输出轴和开槽二杆的一端垂直连接，电机行星轮减速器的输出轴和螺纹头驱动轴、螺纹头从动轴相互平行，底板上固定长手指座，两个开槽二杆上或者两个开槽一杆上分别安装短手指座，长手指座、两个短手指座上均装有直角板手指，所有直角板手指在同一平面上。

作为上述技术方案的进一步改进：