[发明专利]基于五杆机构与欠驱动形式的机械手爪

说明书

基于五杆机构与欠驱动形式的机械手爪，包括安装在手掌部分上的手指部分，手指部分的三个指根安装手指驱动部分，手指部分的三个指段腹部安装手指传感部分；手指部分包括三个关节，每一个关节包括相互铰接的指根段、指中段、指尖段；指根段与曲柄连接；曲柄输入和驱动电机连接，曲柄与连杆A、连杆B、连杆C和指尖段连接形成五杆机构；连杆B与指中段之间连接有扭转弹簧；手掌部分包括安装在手掌的旋转电机，旋转电机通过推力球轴承、手指支座和指根段连接；手指传感部分包括安装在指根段、指中段、指尖段的指腹部的压力传感器；本发明可应用于具有多种形状、尺寸以及材料均不相同的物料的抓取与操作中，提高了手爪的灵巧性、柔顺性和传力能力。

技术领域

本发明属于机械手爪技术领域，特别涉及基于五杆机构与欠驱动形式的机械手爪。

背景技术

随着科学技术的进步，工业生产对机械手爪的要求愈来愈多，从最初的对单一物料的抓取，到现在的对多种物料的稳定抓取与操作。由于在工业生产中要求较高的效率和较高的传力能力，因此在工业中常用连杆机构进行设计；连杆机构的设计过程复杂，并且几何尺寸较大，很少应用于多关节的机械手爪上。但是多关节机械手爪对抓取的操作性、柔顺性和稳定性有极大的帮助，因此需要设计一种具有较高传力性能的多关节机械手爪，用于工业中对多种不同形状和硬度的物料的抓取和操作。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供基于五杆机构与欠驱动形式的机械手爪，具有较高的力传递性能，可用于工业中对多种不同形状和硬度的物料抓取和操作。

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案如下：

基于五杆机构与欠驱动形式的机械手爪，包括手指部分、手掌部分、手指传感部分，手指部分安装在手掌部分上，手指部分的三个指根安装手指驱动部分，手指部分的三个指段腹部安装手指传感部分。

所述的手指部分包括三个关节，每一个关节包括指根段4、指中段7、指尖段9；指根段4上部与指中段7下部通过转动副铰接，指中段7上部和指尖段9下部通过转动副铰接，指根段4下部通过转动副与曲柄5连接；曲柄5的输入和驱动电机13连接，驱动电机13安装在指根段4底部；曲柄5输出与连杆A6一端连接；指根段4、指中段7和连杆A6另一端通过转动副与连杆B8连接；连杆B8另一端通过转动副与连杆C10一端连接，连杆C10另一端通过转动副和指尖段9连接；连杆B8与指中段7之间连接有扭转弹簧11；当指中段7遇到阻力时，驱动电机13通过曲柄5和连杆A6持续作用在连杆B8上，此时扭转弹簧11被压缩，通过连杆C10作用在指尖段9上；指根段4、曲柄5、连杆A6和连杆B 8构成固定端距离为0的五杆机构。

所述的手掌部分包括手掌1，手掌1上固定安装有旋转电机15，旋转电机15的输出通过推力球轴承2和手指支座3底部连接，手指支座3上部和指根段4下部连接，手指支座3通过旋转电机15的带动实现手指的转动，以调整抓取接触点。

所述的手指传感部分包括压力传感器12和橡胶贴片18；压力传感器12安装在指根段4、指中段7、指尖段9的指腹部，压力传感器12上覆盖有橡胶贴片18。

手指部分采用了五杆机构与欠驱动机构串联的方式，使得手指三个关节中两个关节由驱动电机13直接控制，第三个关节通过欠驱动的方式间接控制，实现精准捏取和包络抓取；面对尺寸小的零件时，采用精准捏取的模式，通过旋转电机控制两个关节的转动，此时为全驱动；面对尺寸大且形状复杂的零件时，采用包络抓取的模式，通过旋转电机控制所有关节；此时为欠驱动。

所述的手指传感部分采用了多个压力传感器12，用于检测每个接触点施加的接触力，便于对抓取力的精准控制。

所述的橡胶贴片18用于提高手指与物料之间的摩擦力，以提高抓取和操作的稳定性。

所述的驱动电机13和旋转电机15均选择了直流无刷电机。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：