[发明专利]指根软轴传递转动又偏心转位的快换手指变掌机械手

权利要求书

1.一种指根软轴传递转动又偏心转位的快换手指变掌机械手，其特征在于：所述变掌机械手由手掌和四个结构相同、均布安装的手指组成；所述手指共有四种，包括：转动夹持手指（1）、平动夹持手指（1a）、指节包络手指（1b）、软体包裹手指（1c）；

所述变掌机械手的安装结构及功能特点：

①手掌提供指根部件转位功能：四个手指的中心距相等，四个手指抓取直立圆柱、球体、正方体，或在转位电机（12）驱动下，左右手指偏心地顺时针转位45度、前后手指偏心地逆时针转位45度，从而抓取水平放置圆柱、长方体；

②四个手指采用回转中心偏心的转位结构，四个手指的偏心距相等，比四个手指采用回转中心在原地的转位结构，在抓取相同尺寸直立圆柱的手掌尺寸前提下，偏心转位结构抓取水平放置圆柱、长方体的尺寸范围大；

③手掌提供指根部件转动功能：转动驱动器（11）驱动齿形带（26）、通过四根软轴部件（6）使四个手指以相同指根角度转动，指根角度是单孔指根节（2）与下板（23）的夹角或双孔指根节（2a）与下板（23）的夹角；

④手指种类与转动驱动器（11）的选用：驱动指根转动的转动驱动器（11），有转动电机（11a）和叶片式转动气缸（11b）二种；采用无驱动的转动夹持手指（1）、平动夹持手指（1a）以捏取方式抓取时，选用叶片式转动气缸（11b）驱动指根转动，根据气压传感器反馈、通过气动高速开关阀控制手指接触力大小，或采用转动电机（11a）驱动指根转动，通过控制转动电机（11a）输出扭矩控制接触力大小；采用气动的指节包络手指（1b）、软体包裹手指（1c）时，只能选用转动电机（11a），具有更好的尺寸适应性，根据气压传感器反馈、通过气动高速开关阀控制这二种手指接触状态；

⑤耦合运动关联：手掌的转位功能，综合了齿轮传动、连杆传动；手掌的转动功能，还引入了软轴部件（6）传动；指根部件的转位与转动是相互关联的耦合运动，其传动链结构具有柔顺性；

⑥四种手指的抓取动力均为具有驱动柔性与敏捷性的气动方式；

⑦软轴部件（6）通过圆锥销压头（6c）的圆锥面接触与传递运动，便于调整相位角、使四个手指转动的初始角度调节相等；

所述变掌机械手整体安装结构为：

通过机械臂安装板（9）上面的沉孔与机械臂的定位圆环外圈定位后，用螺钉将变掌机械手固定到机械臂上，大双头配合螺柱（5）的两端分别与机械臂安装板（9）、上板（14）间隙配合，通过螺母紧固，由两根大双头配合螺柱（5）将机械臂安装板（9）和上板（14）联结成整体；同样，由两根小双头配合螺柱（24）将上板（14）和下板（23）联结成整体；

指根转动结构：转动驱动器（11）固定在机械臂安装板（9）下面，一个齿形带齿轮（10）用紧定螺钉固定在转动驱动器（11）的输出轴上，四个齿形带齿轮（10）各自用紧定螺钉固定在四个锥孔驱动轴（7）上端，还有一个齿形带齿轮（10）用紧定螺钉固定在张紧带轮轴（27），张紧带轮轴（27）在机械臂安装板（9）上的腰形槽里调整固定，齿形带（26）环绕这六个齿形带齿轮（10），转动驱动器（11）上齿形带齿轮（10）提供驱动力，可调节位置的张紧带轮轴（27）上的齿形带齿轮（10）起张紧作用，四个齿形带齿轮（10）使四个锥孔驱动轴（7）转动；锥孔驱动轴（7）上、下端各装配一个小菱形带座轴承（8），二个小菱形带座轴承（8）背靠背地固定在机械臂安装板（9）上；

将软轴部件（6）一端的圆锥销压头（6c）塞进锥孔驱动轴（7）的锥孔内，再用滚花内螺纹套（6b）拧紧在锥孔驱动轴（7）上，从而转动驱动器（11）使四根软轴部件（6）同方向转动；将软轴部件（6）另一端的圆锥销压头（6c）塞进同侧的方头单孔双耳座（4）上的锥孔销轴（3）的锥孔内，再用滚花内螺纹套（6b）拧紧在锥孔销轴（3）上，锥孔销轴（3）的两端在铜套（28）转动，锥孔销轴（3）靠轴用弹性挡圈轴向限位，二个铜套（28）装配在方头单孔双耳座（4）的双侧壁的孔中；单孔指根节（2）被套装在锥孔销轴（3）中段，靠锥孔销轴（3）中段的平键传动，从而实现软轴部件（6）驱动单孔指根节（2）转动；四个转动夹持手指（1）分别固定在四个单孔指根节（2），靠四个转动夹持手指（1）的曲面段捏取物体；

指根转位结构：转位电机（12）背部固定在机械臂安装板（9）上，转位电机（12）输出轴的下端与长轴（22）的最上端靠联轴器（13）联结、紧定螺钉固定；长轴（22）的上下端各套有一个大菱形带座轴承（15），一个大菱形带座轴承（15）固定在上板（14）下面，另一个大菱形带座轴承（15）固定在下板（23）下面，不完全齿轮（21）在长轴（22）的中段，靠平键传动，不完全齿轮（21）下面有套筒（17）限制轴向运动；不完全齿轮（21）与左右侧二个曲柄齿轮（25）啮合，右侧曲柄齿轮、连杆（19）、前面的转位摆杆（18）形成曲柄摇杆机构，左侧曲柄齿轮、连杆（19）、后面的转位摆杆（18）形成曲柄摇杆机构；连杆（19）一端与曲柄齿轮（25）铰链联结，连杆（19）另一端与转位摆杆（18）铰链联结，在二端铰链处连杆（19）下面与曲柄齿轮（25）和转位摆杆（18）上面，均夹有耐磨垫片（20）减少摩擦，实现不完全齿轮（21）正转45度、则二个曲柄齿轮（25）反转45度、二个转位摆杆（18）正转45度；曲柄齿轮（25）、转位摆杆（18）均装在短轴（16）中间段，四根短轴（16）的上下段均套有大菱形带座轴承（15），一个大菱形带座轴承（15）固定在上板（14）下面，另一个大菱形带座轴承（15）固定在下板（23）下面；二个方头单孔双耳座（4）的方头段插进前后位置的二个转位摆杆（18）的长方形槽中，用螺钉、垫片紧固，另外二个方头单孔双耳座（4）的方头段插进左右位置的二个曲柄齿轮（25）的长方形槽中，也用螺钉、垫片紧固；转位电机（12）驱动不完全齿轮（21）、传动到曲柄齿轮（25），曲柄齿轮（25）再传动到转位摆杆（18），二个方头单孔双耳座（4）正转45度、二个方头单孔双耳座（4）同时反转45度，从抓取竖立圆柱体、正方体，转位抓取水平放置圆柱体、长方体。