[发明专利]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

摘要

本发明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，采用曲柄摇杆滑块机构，选用了三个相同的柔性板弹簧手指，其中一个手指不动，另外两个手指是既转动又移动的平动运动，这两个手指分别对称安装在左右侧的连杆或摇杆上。左侧的曲柄摇杆滑块机构是主动驱动结构，由两个步进电机分别驱动，产生曲柄的角位移和滑块的直线移动；右侧的曲柄摇杆滑块机构是从动机构，通过一对齿轮等速地传动，左侧曲柄与右侧曲柄的转动角位移相等；通过手动调节，可以改变曲柄偏心距、两个手指分别在连杆或摇杆的位置和角度、以及另一个固定手指的位置。本发明机械手具有操作空间大、适应性广、能耗低等优点，属于物流输送装备、机械手和机器人领域。

主权项

1.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，其特征是：直线导轨(3)的两端由两个导轨支座(2)固定，两个导轨支座(2)安装在底板(1)上，安装板(4)的两端各自固定在两个导轨支座(2)上，安装板(4)有不同位置的孔系与机器人本体相联结，孔系尺寸对应于机器人本体，为适应不同的被抓持物体的重心、不同位置的孔系便于调整联结；直线轴承(5)穿过直线导轨(3)而移动，移动座(6)固定在直线轴承(5)上，铰链轴(9)靠螺母固定在移动座(6)上；丝杠螺母(7)固定在移动座(6)上，丝杆步进电机(8)固定在底板(1)上，丝杆步进电机(8)通过丝杠螺母(7)驱动移动座(6)，带动直线轴承(5)在直线导轨(3)上直线移动；铰链轴(9)上穿过从动摇杆(11)和主动摇杆(12)上的孔，从动摇杆(11)左右侧均有耐磨垫圈(10)，从动摇杆(11)和主动摇杆(12)在铰链轴(9)上旋向相反的相对转动；主动摇杆(12)的水平面上同轴心线地铣削加工了两层宽窄不同的腰形槽，主动摇杆(12)与左侧的连杆(13)靠销轴(14)铰链联结，销轴(14)的导向圆柱面直径与主动摇杆(12)的宽腰形槽宽度间隙配合，销轴(14)螺母拧紧后销轴(14)和主动摇杆(12)成一体，连杆(13)厚度上有间隙，连杆(13)可以在销轴(14)中相对主动摇杆(12)转动；移动销轴(14)位置螺母固定后，可以手工调节摇杆的工作长度；连杆(13)的另一端与开槽曲柄(17)通过销轴(14)铰链联结，开槽曲柄(17)也同轴心线地铣削加工了两层宽窄不同的腰形槽，同主动摇杆(12)与连杆(13)联结原理一样，用来手工调节开槽曲柄(17)的工作偏心距；主动的开槽曲柄(17)的另一端套在驱动轴(22)上，靠螺钉紧固在驱动轴(22)一端的削扁面上，传递驱动轴(22)转动扭矩；驱动轴(22)装有开槽曲柄(17)、长套筒(23)、两个带座轴承(24)、短套筒(25)、主动齿轮(20)，驱动轴(22)另一端的削扁圆柱段间隙配合地插进带蜗轮减速器步进电机(19)驱动轴的孔内，带蜗轮减速器步进电机(19)通过这削扁圆柱段传递扭矩到驱动轴(22)，驱动轴(22)上的平键(21)将扭矩传递到主动齿轮(20)上；修磨长套筒(23)、短套筒(25)的轴心尺寸，可调节主动齿轮(20)的轴向位置；一个带座轴承(24)固定在齿轮盖板(18)上，被抓持物体产生轴向的重力由驱动轴(22)的轴肩面传递到这个带座轴承(24)的内圈承受，同轴心线的另一个带座轴承(24)固定在底板(1)，齿轮盖板(18)由两个导向螺柱(32)和底板(1)联结成整体结构，导向螺柱(32)两端均为与相应孔间隙配合的圆柱面，再用螺母拧紧而不是导向螺柱(32)旋紧在底板(1)和齿轮盖板(18)上；从动轴(26)由带座轴承(24)和小带座轴承(31)支撑，带座轴承(24)和小带座轴承(31)分别固定在齿轮盖板(18)和底板(1)上，轴向由从动轴(26)的轴肩面、厚套筒(27)、锥孔齿轮(28)、锥套(29)、扁圆螺母(30)构成转动体；主动齿轮(20)与锥孔齿轮(28)啮合，锥孔齿轮(28)孔内有锥套(29)，旋紧扁圆螺母(30)，从而通过圆锥接触面的斜锲作用，将扭矩传递到从动轴(26)上；从动的开槽曲柄(17)的另一端套在从动轴(26)上，靠螺钉紧固在从动轴(26)一端的削扁面上，从动轴(26)转动扭矩再传递给从动的开槽曲柄(17)；反向拧松扁圆螺母(30)，锥孔齿轮(28)和锥套(29)脱开，可以调节主动的开槽曲柄(17)和从动的开槽曲柄(17)之间的相位角，亦即：主动的开槽曲柄(17)和从动的开槽曲柄(17)在水平面方向左右对称，或者左右不对称；连杆(13)上开有腰形槽，腰形槽的宽度与短手指座(15)螺纹端的一段圆柱面直径是间隙配合关系，短手指座(15)可以在连杆(13)的腰形槽任意位置、且短手指座(15)可以相对连杆(13)转动任意角度，再用螺母固定在连杆(13)上；短手指座(15)上装有板弹簧曲面手指(16)，板弹簧曲面手指(16)指尖曲面部位用于捏取方式抓取、中间曲面部位用于包络方式抓取；长手指座(33)的宽度与底板(1)上宽腰形槽的宽度之间形成间隙配合关系，长手指座(33)的螺纹段穿过底板(1)上窄腰形槽、用螺母固定，因此长手指座(33)可以在底板(1)上腰形槽中调整位置，长手指座(33)上也安装一个板弹簧曲面手指(16)；所述双驱动曲柄摇杆滑块并联机构手掌式机械手左侧是主动的曲柄摇杆滑块机构、右侧是从动的曲柄摇杆滑块机构；一个短手指座(15)安装在左侧的连杆(13)上，也有一个中手指座(34)对应安装在右侧的连杆(13)；短手指座(15)、中手指座(34)和长手指座(33)上的三个板弹簧曲面手指(16)的结构和尺寸完全相同，所述机械手的结构须保证短手指座(15)、中手指座(34 )、长手指座(33)这三个安装板弹簧曲面手指(16)的平面共面；主动摇杆(12)和从动摇杆(11)上也可以分别安装短手指座(15)和中手指座(34)；主动摇杆(12)的窄腰形槽的宽度与短手指座(15)螺纹端的一段圆柱面直径是间隙配合关系，短手指座(15)也可以在主动摇杆(12)的腰形槽任意位置、且短手指座(15)可以相对主动摇杆(12)转动任意角度，再用螺母固定在主动摇杆(12)，同样一个中手指座(34)对应安装从动摇杆(11)上；由于主动的连杆(13)比主动摇杆(12)的位置高，从动的连杆(13)比从动摇杆(11)的位置高，因此在主动摇杆(12)安装一个短手指座(15)和在从动摇杆(11)安装一个中手指座(34 )后，安装板弹簧曲面手指(16)的安装面上都要垫上厚垫块(35)，才能保证短手指座(15)、中手指座(34 )、长手指座(33)这三个安装板弹簧曲面手指(16)的平面共面；丝杆步进电机(8)用来控制曲柄摇杆滑块机构中滑块的位置，与驱动曲柄转动的带蜗轮减速器步进电机(19)协同控制，构成了双驱动的并联机构，丝杆步进电机(8)中的丝杆螺母结构和带蜗轮减速器步进电机(19)的蜗轮减速器起到自锁作用，抓持过程中可以断电、节省能源；比丝杆步进电机(8)功率大的带蜗轮减速器步进电机(19)主要驱动夹持物体。