CN104209953A - 机器人电动抓持器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种机器人电动抓持器，包括法兰基座，法兰基座内中部设有蜗杆，蜗杆两侧设有一对与蜗杆相啮合且旋向相同的扇形蜗轮，一对扇形蜗轮轴心处均固定连接有一拐状连杆，拐状连杆下端铰接有手爪；一对扇形蜗轮固定于一箱体内，箱体内部铰接有与拐状连杆平行设置的曲杆，曲杆下端与手爪相连接，拐状连杆、曲杆及手爪形成平行双曲柄机构。本发明采用无刷直流平电机作为驱动，使其可以更加灵活、方便的实现夹紧力、夹紧速度和位置的控制，本发明设计了蜗轮、蜗杆配合的夹紧方式，采用平行双曲柄机构，使其手爪在夹紧过程中能始终保持平行，同时也增强了夹紧机构的强度，夹紧过程中冲击载荷小，传动平稳，噪音低。
Description
技术领域
本发明涉及一种机器人电动抓持器。
背景技术
机器人抓持器是可以实现类似人手功能的机器人部件，是用来握持工件或工具的重要执行机构之一，既是一个主动感知工作环境信息的感知器和最后执行器，又是一个高度集成的具有感知功能和智能化的机电***。在机器人整个***中，抓持器的应用是整个工作过程的核心，决定了整个机器手的工作质量和效率。通常的抓持器一般采用气动机构的手指气缸，或者真空吸盘等。这些抓持器使用简单方便，只需要一个开关量信号就可以操控，成本低。但是这种抓持器灵活性不够，抓取速度、抓取力均不能调控，这会导致很多物料不能被抓取，如鸡蛋。为此，需要开发位置、速度、力均可控的电动抓持器。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新型的机器人电动抓持器，该抓持器改变了传统抓持器的动力源和夹紧机构，对抓持器的整体结构进行实用性设计，使其在保持传统抓持器的重量、尺寸和夹紧力的同时，提高了抓持器的张合范围和张合速度，也使得对抓持器的控制变得更加的灵活、方便。
本发明的具体实施方案是：一种机器人电动抓持器，其特征在于，包括法兰基座，所述法兰基座内中部设有蜗杆，所述蜗杆两侧设有一对与蜗杆相啮合且旋向相同的扇形蜗轮，所述一对扇形蜗轮轴心处均固定连接有一拐状连杆，所述拐状连杆下端固定连接有手爪。所述一对扇形蜗轮固定于一箱体内，所述箱体上端与法兰基座固定连接，所述箱体内部铰接有与拐状连杆平行设置的曲杆，所述曲杆下端与手爪相连接，所述拐状连杆、曲杆及手爪形成平行双曲柄机构。
进一步的，所述蜗杆前端与一减速器输出端相连接，所述减速器输入端与电机相连接，以驱动蜗杆转动，所述减速器与电机固定于法兰基座上。
进一步的，所述法兰基座由包括位于下侧的第一法兰盘和与第一法兰盘上端固定连接的第二法兰盘，所述第一法兰盘底端经螺栓与箱体固定连接，所述第一法兰盘内设有减速器，所述第二法兰盘内设有电机，所述第一法兰盘中部上端延伸形成管状的轴套，所述第二法兰盘外部套设有第三法兰盘，所述第三法兰盘顶部固定连接有第四法兰盘，所述第四法兰盘用于与机器人对接。
进一步的，所述减速器为谐波减速器，所述减速器减速比为50，所述蜗轮蜗杆减速比为7.5。
进一步的，所述的电机为带120度霍尔传感器的无刷直流平电机，所述电机驱动器具有霍尔传感器接口，并由电流环、速度环和位置环组成，从而可以实现力矩、速度和位置控制。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1）本发明采用无刷直流平电机作为驱动，使其可以更加灵活、方便的实现夹紧力、夹紧速度和位置的控制。
2）本发明设计了蜗轮、蜗杆配合的夹紧方式，使其夹紧速度变得更快，夹紧过程中冲击载荷小，传动平稳，噪音低。
3）本发明采用平行双曲柄机构，使其手爪在夹紧过程中能始终保持平行，同时也增强了夹紧机构的强度。
附图说明
图1是本发明装配图的主视图；
图2是本发明装配图的左视图；
图3是本发明装配图的俯视图；
图4是本发明的电机与谐波减速器及谐波减速器与蜗杆的连接图；
图5是本发明的蜗轮、蜗杆啮合图；
图6是本发明的平行双曲柄机构。
图中，1-安装电机驱动模块的盖子；2-箱盖一；3-光轴；4-轴承；5-箱盖二；6-销轴；7-手爪；8-弹性销；9-拐状连杆（也叫蜗轮曲杆）；10-曲杆；11-蜗杆；11a-蜗杆的法兰盘；12-第一法兰盘；13-第二法兰盘；14-第三法兰盘；15-第四法兰盘；16-电机轴轴套；17-电机；17a-电机连接盘；17b-电机轴；18-谐波减速器；18a-谐波减速器轴孔；18b-减速器的输出法兰。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
如图1、2、3所示，所述机器人电动抓持器可分为三个部分，即：由电机17、盖子1内部的电机驱动模块构成的驱动—控制部分；由谐波减速器18、蜗杆11、蜗轮曲杆9（即拐状连杆）构成的减速—增力部分；由蜗杆11、蜗轮曲杆9、曲杆10、手爪7构成的平行夹紧部分。谐波减速器18通过第一法兰盘12实现定位，电机17通过第二法兰盘13连接到谐波减速器18上，整个电动抓持器通过第三法兰盘14来保证其与机器人之间的相互位置，最后，该抓持器通过第四法兰盘15固定到机器人上。由箱盖一2及箱盖二5构成的箱体用于固定平行夹紧结构。
如图4所示，电机17的连接盘17a通过第二法兰盘13固连到谐波减速器18，由于电机轴17b的尺寸与谐波减速器的输入轴孔18a的尺寸不符，因此需要通过轴套16实现电机轴与谐波减速器的轴孔连接。由于第二法兰盘13的阻隔，因此其安装过程是：先将轴套16安装到谐波减速器轴孔18a中并用紧定螺钉锁紧；然后将电机17的电机连接盘17a与第二法兰盘固定连接；最后将电机轴17b安装到轴套中，电机轴与轴套采用过盈配合。蜗杆11通过蜗杆的法兰盘11a与谐波减速器18的输出法兰18b固连。在电动抓持器手爪7的张合过程中电机17将转矩传递到谐波减速器轴孔18a，然后通过谐波减速器输出带动减速器的输出法兰18b转动，最后通过输出法兰将转矩传递到蜗杆11上。
如图5所示，蜗杆11通过与两个旋向相同的蜗轮曲杆9相啮合，实现两个蜗轮曲杆反向旋转，从而达到夹紧的目的。蜗轮曲杆9与蜗杆11的传动比为7.5，可实现减速和增大转矩的目的。由于电动抓持器的张合过程中，蜗轮曲杆9只使用涡轮的一部分，为了减小抓持器的重量以及尺寸，降低该工件的加工难度，节约成本。因此，将蜗轮部分设计成扇形。
如图6所示，光轴3和销轴6是固定于箱体两端面。蜗轮曲杆9通过轴承4与销轴6铰接，轴承的作用是：保证蜗轮曲杆9和蜗杆11的相对位置；减小蜗轮曲杆的转动摩擦；承担蜗轮曲杆与蜗杆传动时产生的轴向力。曲杆10的一端通过间隙配合与光轴3铰接。蜗轮曲杆9、曲杆10的另一端分别通过弹性销8与手爪铰接。蜗轮曲杆9、曲杆10和手爪7配合组成平行双曲柄机构，可保证手爪在夹紧过程中始终保持平行。
本发明所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行的描述，并非对本发明的构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域中工程技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。
Claims (5)
1.一种机器人电动抓持器，其特征在于，包括法兰基座，所述法兰基座内中部设有蜗杆，所述蜗杆两侧设有一对与蜗杆相啮合且旋向相同的扇形蜗轮，所述一对扇形蜗轮轴心处均固定连接有一拐状连杆，所述拐状连杆下端铰接有手爪，所述一对扇形蜗轮固定于一箱体内，所述箱体上端与法兰基座固定连接，所述箱体内部铰接有与拐状连杆平行设置的曲杆，所述曲杆下端与手爪相连接，所述拐状连杆、曲杆及手爪形成平行双曲柄机构。
2.根据权利要求1所述的一种机器人电动抓持器，所述蜗杆前端与一减速器输出端相连接，所述减速器输入端与电机相连接，以驱动蜗杆转动，所述减速器与电机固定于法兰基座上。
3.根据权利要求1所述的一种机器人电动抓持器，所述法兰基座由包括位于下侧的第一法兰盘和与第一法兰盘上端固定连接的第二法兰盘，所述第一法兰盘底端经螺栓与箱体固定连接，所述第一法兰盘内设有减速器，所述第二法兰盘内设有电机，所述第一法兰盘中部上端延伸形成管状的轴套，所述第二法兰盘外部套设有第三法兰盘，所述第三法兰盘顶部固定连接有第四法兰盘，所述第四法兰盘用于与机器人对接。
4.根据权利要求1所述的机器人电动抓持器，所述减速器为谐波减速器，所述减速器减速比为50，所述蜗轮蜗杆减速比为7.5。
5.根据权利要求1所述的机器人电动抓持器，其特征在于：所述的电机为带120度霍尔传感器的无刷直流平电机，所述电机驱动器具有霍尔传感器接口，并由电流环、速度环和位置环组成，从而可以实现力矩、速度和位置控制。
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