[发明专利]一种单电机驱动的双螺纹欠驱动多指机器人末端执行器及方法

权利要求书

1.一种单电机驱动的双螺纹欠驱动多指机器人末端执行器，其特征在于包括至少2个机器人手指、手指抓取范围调整装置、手指抓紧张开装置；手指抓取范围调整装置控制机器人手指横向移动，调节机器人手指的抓取范围，手指抓紧张开装置控制机器人手指纵向移动，令机器人手指抓紧或者张开；

所述的手指抓取范围调整装置包括旋转平台主轴(6)、驱动电机(8)、旋转平台(10)、手指旋转导槽盘(13)、旋转驱动块(9)、双螺纹传动杆(16)；

旋转平台(10)设有均匀布置的圆弧导槽，旋转平台主轴(6)与驱动电机(8)输出轴同轴且相对位置固定，旋转平台主轴(6)穿过旋转平台(10)并与旋转平台(10)固定连接，旋转驱动块(9)与旋转平台(10)的圆弧导槽形成槽连接，双螺纹传动杆(16)设有间隔分布螺纹，双螺纹传动杆(16)上段螺纹能够与旋转平台主轴(6)形成螺纹副连接；驱动电机(8)带动双螺纹传动杆(16)转动，使得双螺纹传动杆(16)上段螺纹完全旋入旋转平台主轴(6)，通过旋转平台主轴(6)带动旋转平台(10)转动，带动手指旋转滑动块(14)朝向或者远离旋转平台(10)圆心方向运动，使得手指向中心收缩或者远离中心运动；其中，双螺纹传动杆(16)上段螺纹和下段螺纹的螺纹升角、螺纹旋向均不同；

所述的手指抓紧张开装置包括升降平台(11)、手指张合推动杆(12)、升降平台主轴(17)、保持弹簧(18)、导向杆(19)；

升降平台(11)包括均匀分布的分叉组，手指张合推动杆(12)设有横向滑动槽，双螺纹传动杆(16)下段螺纹与升降平台主轴(17)形成螺纹副连接，旋转平台主轴(6)穿过升降平台(11)中心，并与升降平台(11)滑动连接，手指张合推动杆(12)穿过手指旋转滑动块(14)并形成滑动连接，手指张合推动杆(12)一端与升降平台(11)分叉滑动连接，另一端通过横向滑槽与手指张合铰链(15)槽连接，保持弹簧(18)套入导向杆(19)，一端与驱动电机(8)固定连接，使得驱动电机(8)能够沿导向杆(19)轴向运动；驱动电机(8)带动双螺纹传动杆(16)旋转，直至完全旋出旋转平台主轴(6)，驱动电机(8)继续带动双螺纹传动杆(16)转动使得双螺纹传动杆(16)下段螺纹完全旋入升降平台主轴(17)，保持弹簧(18)压紧使得双螺纹传动杆(16)不再向下运动，带动升降平台主轴(17)、升降平台(11)向上运动，使得手指张合推动杆(12)向上运动，完成手指抓紧，驱动电机(8)通过双螺纹传动杆(16)带动升降平台主轴(17)、升降平台(11)向下运动，使得手指张合推动杆(12)向下运动，完成手指松开；

末端执行器还包括末端执行器连接法兰底座(1)、末端执行器本体外壳(2)；末端执行器连接法兰底座(1)与保持弹簧(18)另一端、导向杆(19)、末端执行器本体外壳(2)固定连接，末端执行器连接法兰底座(1)底面接机器人末端的法兰；

所述的手指抓紧张开装置还包括直线轴承(7)，直线轴承(7)包括滑动部、固定部；直线轴承(7)滑动部与升降平台(11)滑动连接，固定部与末端执行器本体外壳(2)固定连接；手指抓紧张开装置还包括电磁抱闸(20)，电磁抱闸(20)通过失电使得旋转平台主轴(6)不能转动；

手指抓紧和张开的控制方法如下：

驱动电机(8)带动双螺纹传动杆(16)旋转正向，双螺纹传动杆(16)上段螺纹完全旋入旋转平台主轴(6)，通过旋转平台主轴(6)带动旋转平台正向转动，带动手指旋转滑动块(14)向旋转平台圆心方向滑动，使得手指向中心收缩；通过电磁抱闸(20)失电，使得旋转平台主轴(6)相对末端执行器本体外壳(2)不再运动，通过电磁抱闸(20)上电，使得旋转平台主轴(6)相对末端执行器本体外壳(2)继续运动，驱动电机(8)带动双螺纹传动杆(16)逆向旋转，通过旋转平台主轴(6)带动旋转平台逆向转动，带动手指旋转滑动块(14)远离旋转平台圆心方向滑动，使得手指远离中心运动；

通过电磁抱闸(20)失电，使得旋转平台主轴(6)相对末端执行器本体外壳(2)不再运动，手指相对末端执行器本体外壳(2)不再运动，驱动电机(8)带动双螺纹传动杆(16)逆向旋转，使得双螺纹传动杆(16)完全旋出旋转平台主轴(6)，保持弹簧(18)压紧，双螺纹传动杆(16)不再向下运动，驱动电机(8)带动双螺纹传动杆(16)逆向旋转，带动升降平台主轴(17)向上运动，进而带动升降平台(11)向上运动，使得手指张合推动杆(12)向上运动，使得手指抓紧；驱动电机(8)带动双螺纹传动杆(16)正向旋转，升降平台主轴(17)向下运动，带动升降平台(11)向下运动，使得手指张合推动杆(12)向下运动，使得手指松开；

保持弹簧(18)在两段螺纹都在脱离啮合状态的情况下，能够随时和上段螺纹、下段螺纹啮合；双螺纹传动杆(16)正向旋转，上段螺纹完全旋入旋转平台主轴(6)，旋转平台主轴(6)和旋转平台(10)固连，驱动电机(8)继续正向转动，由于螺纹部分已经完全旋入，所以会带着旋转平台主轴(6)和旋转平台(10)一起正向转动，使得手指同步向中心收缩，当手指收缩到一定角度后，电机停止；

旋转平台主轴(6)上安装电磁抱闸(20)，电磁抱闸(20)松开时，电机反转，旋转平台(10)会随着一起反转；电磁抱闸(20)抱紧，旋转平台(10)保持位置不动，双螺纹传动杆(16)从旋转平台主轴(6)中脱离，在完全脱开啮合时，电机(8)继续反向转动，双螺纹传动杆(16)和升降平台主轴(17)开始啮合，由于此时电机上保持弹簧(18)已经达到最大压缩量，不能再往下走，所以在螺纹副的作用下，升降平台主轴(17)会向上平移移动；在升降平台(11)移动到目标位置后，电机正转，升降平台会向下移动。