[实用新型]一种基于球面螺旋副的机械手

说明书

【技术领域】

本实用新型涉及一种基于球面螺旋副的机械手。

【背景技术】

机器人是近几十年发展起来的一种高科技自动化生产设备，机械手是机器人的一个重要分支。机械手在抓取物料时，通常是模拟人手的抓取动作，通过机械手手指配合机械手手掌从外部夹持住物料的外表面，从而实现对物料的抓料及卸料。目前，大多机械手或夹持机构是采用液压缸和电机通过连杆机构直接链接驱动卡爪运动。如果液压缸和电机在遇到故障时，难以保证卡爪的安全性能。

【发明内容】

本实用新型要解决的技术问题，在于提供一种基于球面螺旋副的机械手，实现各种特殊的运动功能并保证运动的精确可靠和构件力学上的安全稳定，从而实现对目标物体的操作。

本实用新型是这样实现上述技术问题的：

一种基于球面螺旋副的机械手，所述机械手包括一球螺旋体、一机架机构、一旋转轴、二卡爪、二夹持梁以及二连杆，所述球螺旋体设置在机架机构内，所述旋转轴连接至球螺旋体底部，所述机架机构沿球螺旋体的两侧分别设置有一圆弧状滑槽，二滑块通过凸键嵌设在对应的滑槽中，各所述滑块均与球螺旋体上的球螺旋槽滑动啮合，各所述滑块分别通过一连杆与对应的夹持梁一端枢接，各所述夹持梁的另一端分别通过一球铰链与对应卡爪相链接，各夹持梁上均设有一肘部，各所述肘部均枢接在机架机构上。

进一步地，所述球螺旋体的螺旋角不大于滑块的摩擦角，其中，滑块的摩擦角为滑块处于滑动状态的临界角。

本实用新型具有如下优点：

本实用新型是一种具有定位精度高、结构紧凑、运动安全可靠和具有丰富工作特性的机械手。本实用新型是在为满足自动化和对精度要求的不断提高，对夹持机构的运动学、力学和安全性能提出的一种创新设计，本实用新型通过球螺旋体的球螺旋面绕固定轴旋转，驱动与之配合的滑块运动，将球螺旋面不同纬度上的各种独特运动和力学特性映射到最终的执行件的运动中，旨在实现各种特殊的运动功能并保证运动的精确可靠和构件力学上的安全稳定，从而实现对目标物体的操作。

【附图说明】

下面参照附图结合实施例对本实用新型作进一步的说明。

图1为本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型滑块与滑槽配合的局部示意图。

图3是本实用新型的运动速度分析图。

图4是本实用新型的加速度分析图。

图5是本实用新型的受力分析图。

图6是本实用新型基于质点在球螺旋线上的运动分析简图。

图7是本实用新型滑动摩擦实现自锁受力分析图。

附图标识说明：

1、球螺旋体2、机架机构

3、旋转轴4、卡爪

5、夹持梁6、连杆

7、滑块8、球铰链

11、球螺旋槽 21、滑槽

51、肘部

【具体实施方式】

请参阅图1～7所示，对本实用新型的实施例进行详细的说明。

重点参阅图1～2，本实用新型涉及一种基于球面螺旋副的机械手，所述机械手包括一球螺旋体1、一机架机构2、一旋转轴3、二卡爪4、二夹持梁5以及二连杆6，所述球螺旋体1设置在机架机构2内，所述旋转轴3连接至球螺旋体1底部，所述机架机构2沿球螺旋体1的两侧分别设置有一圆弧状滑槽21，二滑块7通过凸键71嵌设在对应的滑槽21中，各所述滑块7均与球螺旋体1上的球螺旋槽11滑动啮合，各所述滑块7分别通过一连杆6与对应的夹持梁5一端枢接，各所述夹持梁5的另一端分别通过一球铰链8与对应卡爪4相链接，各夹持梁5上均设有一肘部51，各所述肘部51均枢接在机架机构2上。

所述球螺旋体1的螺旋角α不大于滑块7的摩擦角α₀₀，其中，滑块7的摩擦角为滑块7处于滑动状态的临界角。

在开始时，有旋转轴3将外部动力传入并带动球螺旋体1旋转，球螺旋体上1的球螺旋槽11与滑块7通过滑动啮合来传递动力。滑块7在滑槽21的约束下只能沿着滑槽21作轨迹为圆周的运动。滑块7通过连杆6与夹持梁5相连。在夹持梁5的另一端通过球铰链8与卡爪4相连，采用球铰链8的原因是：因为在夹持梁5与卡爪4相连的一端是做圆周运动，卡爪4在夹持物体时两个接触面的夹角就会变化，为了卡爪4在夹持物体时两个接触面始终保持与目标物体表面贴合使物体受力均匀，设计了球铰链8的连接形式。卡爪4的分离与闭合是由球螺旋体1通过顺时针和逆时针来控制的。

以下为本实用新型特性分析：