CN103112001A

CN103112001A - 一种机械手

Info

Publication number: CN103112001A
Application number: CN2013100454033A
Authority: CN
Inventors: 陈小红; 陈俊铭; 姜晓强; 凌旭峰
Original assignee: Zhejiang Institute of Mechanical and Electrical Engineering Co Ltd
Current assignee: Shandong Huiyuan New Materials Technology Development Co.,Ltd.
Priority date: 2013-02-05
Filing date: 2013-02-05
Publication date: 2013-05-22
Anticipated expiration: 2033-02-05
Also published as: CN103112001B

Abstract

本发明涉及一种机械手，由机械手转盘装置、机械臂装置及机械爪装置构成，所述的机械手转盘装置包括有第二转盘，该第二转盘上固定有用于连接机械臂装置的连接块，该连接块上开设有第一通孔；所述的机械臂装置内的大臂上开设有第二通孔，并通过内六角圆柱头螺钉穿过连接块上的第一通孔把大臂与连接块连接一起；该大臂上通过十字槽盘头螺钉固定有大臂螺杆滑块，该大臂螺杆滑块套于机械手转盘装置上的大臂螺杆上；所述的机械臂装置内的二臂通过转头电机连接有机械爪装置。本发明的有益效果为：转盘和机械手都可360°旋转，操作简便、灵活性强、抓取效率高、减少了所需时间的特点。

Description

一种机械手

技术领域

本发明涉及机器人领域，主要是一种机械手。

背景技术

近年来多发的自然及人为灾害如地震、火灾、洪水、核辐射等，严重威胁着人类的安全。虽然人们对各种灾难的预报和反应能力有所提高，但在处理破坏性灾难事件时，由于准备不够充分,很多人依然死于不专业、不及时的救援活动。因此，将机器人技术、营救行动技术、灾难学等多学科知识有机融合，研制与开发用于搜寻和营救的灾难救援机器人是机器人学研究中一个富有挑战性的新领域；但目前所研发出机器人中的所用机械手仍存在很多缺陷，如升降不灵活、抓取效率低下的缺点。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种操作简便、灵活性强、抓取效率高的机械手。

本发明的目的是通过如下技术方案来完成的，它由机械手转盘装置、机械臂装置及机械爪装置构成，所述的机械手转盘装置包括有第二转盘，该第二转盘上固定有用于连接机械臂装置的连接块，该连接块上开设有第一通孔；所述的机械臂装置内的大臂上开设有第二通孔，并通过内六角圆柱头螺钉穿过连接块上的第一通孔把大臂与连接块连接一起；该大臂上通过十字槽盘头螺钉固定有大臂螺杆滑块，该大臂螺杆滑块套于机械手转盘装置上的大臂螺杆上；所述的机械臂装置内的二臂通过转头电机连接有机械爪装置。

作为优选，所述的机械手转盘装置包括转盘电机、四根转盘连杆、第一转盘、第二转盘、推力球轴承；所述的第一转盘通过内六角圆柱头螺钉固定于四根转盘连杆上，该四根转盘连杆内固定有转盘电机，该转盘电机的驱动轴上固定有第二转盘，第二转盘与第一转盘间夹有推力球轴承，该推力球轴承套于转盘电机的驱动轴上，且嵌入于第二转盘的凹槽内。

作为优选，所述的第二转盘的一侧通过内六角圆柱头螺钉固定有两个锁钩，在该锁钩内通过内六角圆柱头螺钉连有第一深沟球轴承，该第一深沟球轴承的端面与第一转盘的下端面相接触；该第二转盘的另一侧通过内六角圆柱头螺钉固定有第一大臂电机支架，该第一大臂电机支架内通过内六角圆柱头螺钉、第二深沟球轴承连有第二大臂电机支架，且该第二深沟球轴承位于第一大臂电机支架内。

作为优选，所述的第二大臂电机支架内通过内六角圆柱头螺钉固定有大臂电机，该大臂电机的驱动轴上通过内六角圆柱头螺钉固定有大臂螺杆联轴器，该大臂螺杆联轴器上固定有大臂螺杆。

作为优选，所述的机械臂装置包括二臂、二臂电机支架、二臂电机、大臂、大臂螺杆滑块、蜗轮、蜗杆；该二臂的一端通过内六角圆柱头螺钉固定有蜗轮轴，蜗轮通过内六角圆柱头螺钉固定于蜗轮轴上，蜗轮与蜗杆相啮合；二臂的另一端通过内六角圆柱头螺钉固定有转头电机支架，该转头电机支架内固定有转头电机。

作为优选，所述的蜗杆通过第三深沟球轴承位于蜗轮架内，蜗轮架通过内六角圆柱头螺钉固定于大臂上，蜗杆通过蜗轮电机联轴器与固定在二臂电机支架上的二臂电机的驱动轴相连固定，二臂电机支架通过内六角圆柱头螺钉固定于大臂上。

作为优选，所述的机械爪装置包括钳支撑架，该钳支撑架上连有两个钳连杆，即第一钳连杆、第二钳连杆；该第一钳连杆与第二钳连杆间通过齿口啮合，第一钳连杆、第二钳连杆的两侧分别通过内六角圆柱头螺钉连有钳，该钳的钳杆上通过内六角圆柱头螺钉分别连有第三钳连杆、第四钳连杆，该第三钳连杆、第四钳连杆连于钳支撑架上。

本发明的有益效果为：1、大臂升降采用电机驱动螺杆旋转带动大臂上下运动，根据抬臂的需要，我们在大臂的下方安装了可举动大臂的螺杆，电机转动，带动螺杆旋转，从而实现大臂的快速升降运动，使得机械臂更加的灵活；2、转盘和机械手都可360°旋转，整个机械臂的360°旋转设计是为了满足夹持物体的时候不用过多的移动车底，只需转动转盘即可将物体放到规定的地方，减少了所需的时间；而机械手的旋转是考虑到3区物品是圆柱体，可以直接滚到安全地界，减少了所需的时间，方便快捷的完成救援任务，减少使用的时间。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的机械手转盘装置主视结构示意图。

图3是本发明的机械手转盘装置俯视结构示意图。

图4是本发明的机械臂装置主视结构示意图。

图5是本发明的机械臂装置俯视结构示意图。

附图中的标号分别为：1、机械手转盘装置；2、机械臂装置；3、机械爪装置；4、十字槽盘头螺钉；11、第二转盘；12、连接块；13、大臂螺杆；14、转盘电机；15、转盘连杆；16、第一转盘；17、推力球轴承；18、锁钩；19、第一深沟球轴承；21、大臂；22、大臂螺杆滑块；23、二臂；24、转头电机；25、二臂电机支架；26、二臂电机；27、蜗轮；28、蜗杆；29、蜗轮轴；31、钳支撑架；32、第一钳连杆；33、第二钳连杆；34、钳；35、钳杆；36、第三钳连杆；37、第四钳连杆；41、第一大臂电机支架；42、第二深沟球轴承；43、第二大臂电机支架；44、大臂电机；45、大臂螺杆联轴器；51、转头电机支架；52、第三深沟球轴承；53、蜗轮架；54、蜗轮电机联轴器；111、凹槽；121、通孔；211、第二通孔。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明做详细的介绍：如附图1所示，本发明由机械手转盘装置1、机械臂装置2及机械爪装置3构成，所述的机械手转盘装置1包括有第二转盘11，该第二转盘11上固定有用于连接机械臂装置1的连接块12，该连接块12上开设有第一通孔121；所述的机械臂装置2内的大臂21上开设有第二通孔211，并通过内六角圆柱头螺钉穿过连接块12上的第一通孔121把大臂21与连接块12连接一起；该大臂21上通过十字槽盘头螺钉4固定有大臂螺杆滑块22，该大臂螺杆滑块22套于机械手转盘装置1上的大臂螺杆13上；所述的机械臂装置2内的二臂23通过转头电机24连接有机械爪装置3。所述的机械爪装置3包括钳支撑架31，该钳支撑架31上连有两个钳连杆，即第一钳连杆32、第二钳连杆33；该第一钳连杆32与第二钳连杆33间通过齿口啮合，第一钳连杆32、第二钳连杆33的两侧分别通过内六角圆柱头螺钉连有钳34，该钳34的钳杆35上通过内六角圆柱头螺钉分别连有第三钳连杆36、第四钳连杆37，该第三钳连杆36、第四钳连杆37连于钳支撑架31上。

如附图2、3所示，所述的机械手转盘装置1包括转盘电机14、四根转盘连杆15、第一转盘16、第二转盘11、推力球轴承17；所述的第一转盘16通过内六角圆柱头螺钉固定于四根转盘连杆15上，该四根转盘连杆15内固定有转盘电机14，该转盘电机14的驱动轴上固定有第二转盘11，第二转盘11与第一转盘16间夹有推力球轴承17，该推力球轴承17套于转盘电机14的驱动轴上，且嵌入于第二转盘11的凹槽111内。所述的第二转盘11的一侧通过内六角圆柱头螺钉固定有两个锁钩18，在该锁钩18内通过内六角圆柱头螺钉连有第一深沟球轴承19，该第一深沟球轴承19的端面与第一转盘16的下端面相接触；该第二转盘11的另一侧通过内六角圆柱头螺钉固定有第一大臂电机支架41，该第一大臂电机支架41内通过内六角圆柱头螺钉、第二深沟球轴承42连有第二大臂电机支架43，且该第二深沟球轴承42位于第一大臂电机支架41内。所述的第二大臂电机支架43内通过内六角圆柱头螺钉固定有大臂电机44，该大臂电机44的驱动轴上通过内六角圆柱头螺钉固定有大臂螺杆联轴器45，该大臂螺杆联轴器45上固定有大臂螺杆13。

如附图4、5所示，所述的机械臂装置2包括二臂23、二臂电机支架25、二臂电机26、大臂21、大臂螺杆滑块22、蜗轮27、蜗杆28；该二臂23的一端通过内六角圆柱头螺钉固定有蜗轮轴29，蜗轮27通过内六角圆柱头螺钉固定于蜗轮轴29上，蜗轮27与蜗杆28相啮合；二臂23的另一端通过内六角圆柱头螺钉固定有转头电机支架51，该转头电机支架51内固定有转头电机24。所述的蜗杆28通过第三深沟球轴承52位于蜗轮架53内，蜗轮架53通过内六角圆柱头螺钉固定于大臂21上，蜗杆28通过蜗轮电机联轴器54与固定在二臂电机支架25上的二臂电机26的驱动轴相连固定，二臂电机支架25通过内六角圆柱头螺钉固定于大臂21上。

为了使机械手相对车体能水平自由转动，设计了机械手与车体的机械手转盘装置1。机械手转盘装置1主要由转盘轴承和涡轮蜗杆减速电机组成，转盘轴承的外圈固定在车体上，涡轮蜗杆电机固定在转盘轴承外圈上，而机械臂装置2固定在转盘轴承内圈上，涡轮蜗杆电机的输出轴与机械手臂通过连接装置连接，这样就实现了机械手相对于车体的水平转动。

机械臂装置2的作用相当于我们人体的手臂，除了移动抓取物体之外，还可以平衡自身；根据任务的要求，手臂需要可以收起以保证顺利过弯道。又不能太短，由于障碍的限制，另外考虑到强度，保证安全，大臂21选择了20mm厚度的铝合金材料。又因为为了减轻重量，二臂23的厚度选择了8mm的铝合金材料。

在设计的时候考虑到机械手在平行于地面的状态时加持最有效，我们在大臂21的设计时做了一个角度的设计，角度定位132°。由于考虑到抓取物体的效果，我们对二臂23的旋转角度保留了至少180°的角度，给操作预留一定的空间，方便操作。

Claims

1.一种机械手，由机械手转盘装置（1）、机械臂装置（2）及机械爪装置（3）构成，其特征在于：所述的机械手转盘装置（1）包括有第二转盘（11），该第二转盘（11）上固定有用于连接机械臂装置（1）的连接块（12），该连接块（12）上开设有第一通孔（121）；所述的机械臂装置（2）内的大臂（21）上开设有第二通孔（211），并通过内六角圆柱头螺钉穿过连接块（12）上的第一通孔（121）把大臂（21）与连接块（12）连接一起；该大臂（21）上通过十字槽盘头螺钉（4）固定有大臂螺杆滑块（22），该大臂螺杆滑块（22）套于机械手转盘装置（1）上的大臂螺杆（13）上；所述的机械臂装置（2）内的二臂（23）通过转头电机（24）连接有机械爪装置（3）。

2.根据权利要求1所述的机械手，其特征在于：所述的机械手转盘装置（1）包括转盘电机（14）、四根转盘连杆（15）、第一转盘（16）、第二转盘（11）、推力球轴承（17）；所述的第一转盘（16）通过内六角圆柱头螺钉固定于四根转盘连杆（15）上，该四根转盘连杆（15）内固定有转盘电机（14），该转盘电机（14）的驱动轴上固定有第二转盘（11），第二转盘（11）与第一转盘（16）间夹有推力球轴承（17），该推力球轴承（17）套于转盘电机（14）的驱动轴上，且嵌入于第二转盘（11）的凹槽（111）内。

3.根据权利要求2所述的机械手，其特征在于：所述的第二转盘（11）的一侧通过内六角圆柱头螺钉固定有两个锁钩（18），在该锁钩（18）内通过内六角圆柱头螺钉连有第一深沟球轴承（19），该第一深沟球轴承（19）的端面与第一转盘（16）的下端面相接触；该第二转盘（11）的另一侧通过内六角圆柱头螺钉固定有第一大臂电机支架（41），该第一大臂电机支架（41）内通过内六角圆柱头螺钉、第二深沟球轴承（42）连有第二大臂电机支架（43），且该第二深沟球轴承（42）位于第一大臂电机支架（41）内。

4.根据权利要求3所述的机械手，其特征在于：所述的第二大臂电机支架（43）内通过内六角圆柱头螺钉固定有大臂电机（44），该大臂电机（44）的驱动轴上通过内六角圆柱头螺钉固定有大臂螺杆联轴器（45），该大臂螺杆联轴器（45）上固定有大臂螺杆（13）。

5.根据权利要求1所述的机械手，其特征在于：所述的机械臂装置（2）包括二臂（23）、二臂电机支架（25）、二臂电机（26）、大臂（21）、大臂螺杆滑块（22）、蜗轮（27）、蜗杆（28）；该二臂（23）的一端通过内六角圆柱头螺钉固定有蜗轮轴（29），蜗轮（27）通过内六角圆柱头螺钉固定于蜗轮轴（29）上，蜗轮（27）与蜗杆（28）相啮合；二臂（23）的另一端通过内六角圆柱头螺钉固定有转头电机支架（51），该转头电机支架（51）内固定有转头电机（24）。

6.根据权利要求5所述的机械手，其特征在于：所述的蜗杆（28）通过第三深沟球轴承（52）位于蜗轮架（53）内，蜗轮架（53）通过内六角圆柱头螺钉固定于大臂（21）上，蜗杆（28）通过蜗轮电机联轴器（54）与固定在二臂电机支架（25）上的二臂电机（26）的驱动轴相连固定，二臂电机支架（25）通过内六角圆柱头螺钉固定于大臂（21）上。

7.根据权利要求1所述的机械手，其特征在于：所述的机械爪装置（3）包括钳支撑架（31），该钳支撑架（31）上连有两个钳连杆，即第一钳连杆（32）、第二钳连杆（33）；该第一钳连杆（32）与第二钳连杆（33）间通过齿口啮合，第一钳连杆（32）、第二钳连杆（33）的两侧分别通过内六角圆柱头螺钉连有钳（34），该钳（34）的钳杆（35）上通过内六角圆柱头螺钉分别连有第三钳连杆（36）、第四钳连杆（37），该第三钳连杆（36）、第四钳连杆（37）连于钳支撑架（31）上。