CN110774309A - 一种单驱动三指机械抓手 - Google Patents
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Abstract
一种单驱动三指机械抓手。该机械抓手包括抓手基座、驱动模块,三组手指模块和压力传感器。抓手基座为柱形空心腔体,一端设有若干连接孔与机器人末端的法兰盘连接,另一端为抓手手掌;手指模块由指中四连杆机构和指尖构成,三组手指模块圆周等距连接在抓手基座的外侧;驱动模块设于抓手基座空腔内部,由电机、联轴器、丝杠轴、丝杠滑块和滑块连杆组成;压力传感器设于抓手手掌和各指尖的抓取接触面上。通过单个电机的驱动使丝杠滑块上下往复运动,从而驱动四连杆机构和指尖,使指尖完成开合抓取的动作;同时由抓手上的压力传感器发出的信号控制抓手抓取物体。该发明可通过单一动力源驱动机械抓手进行准确开合,结构与控制简单,抓取稳定性良好。
Description
技术领域
本发明涉及机械手技术领域,尤其是涉及一种单驱动三指机械抓手。
背景技术
随着现代科技的智能化发展,越来越多的机器人应用于工业生产制造、危险作业、能源探测等各个领域,机器人的抓取装置也迅速发展起来。现有技术中,机器人的抓取装置众多。主要有两指开合式抓取装置,这种抓取装置结构和控制简单,大量应用于对已工件定位的夹取;但只能抓取指定规则的物体,通用性差,且可靠性难以保证。还有三指或三指以上的灵巧手抓取装置,这类仿生抓取装置自由度高,所以抓取灵活性高,通用性好;但是这样的灵巧手抓取装置也需要众多驱动源,使得设备的开发难度大、制作成本高;而且结构与控制复杂,刚度有限,负载能力弱。
发明内容
本发明针对上述技术中存在的问题,提供一种单驱动三指机械抓手。
本发明是通过以下技术方案来实现的:
一种单驱动三指机械抓手,包括抓手基座、驱动模块,三组手指模块和压力传感器;所述抓手基座一端设有若干连接孔与机器人末端的法兰盘连接,另一端为抓手手掌;所述驱动模块由电机、联轴器、丝杠轴、丝杠滑块和滑块连杆组成,设于抓手基座空腔内部;所述三组手指模块由指中四连杆机构和指尖构成,所述滑块连杆与指中四连杆机构中的上摇杆铰接,所述指中四连杆机构的下摇杆与指尖固定连接;所述三组手指模块圆周等距分布在抓手基座的外侧;所述抓手手掌和各指尖的抓取接触面上设有压力传感器。
进一步地,所述抓手基座为柱形空心腔体,腔体圆周等距分布设有三个条状切口,条状切口上侧和下侧设有基座上铰支座和基座下铰支座。
进一步地,所述三组手指模块中电机竖直安装于抓手手掌的上部,电机轴与丝杠轴通过联轴器连接,丝杠滑块中间设有与丝杠轴配合的螺纹孔,丝杠滑块圆周等距分布有三组铰支座,所述三组铰支座分别与三组滑块连杆铰接。
进一步地,所述三组手指模块中的上摇杆的两端设有上摇杆铰支座A和上摇杆铰支座B,中部设有固定的延伸杆,延伸杆端部设有上摇杆铰支座C,所述上摇杆铰支座C与滑块连杆铰接,所述指中四连杆机构由上摇杆、连杆二、下摇杆和抓手基座组成;所述上摇杆的铰支座B与连杆二的一端铰接,连杆二的另一端与下摇杆其中一端的铰支座铰接,下摇杆另一端的铰支座与抓手基座的基座下铰支座铰接;所述指尖的指根端固定连接(具体为指尖通过螺钉固定于下摇杆的下部)在下摇杆的下部,指尖的抓取接触面朝向抓手基座的轴线处。
进一步地,所述驱动模块中的滑块连杆的一端与丝杠滑块的铰支座铰接,另一端与上摇杆的铰支座C铰接,上摇杆的铰支座A与基座上铰支座铰接;所述丝杠轴、丝杠滑块、滑块连杆、上摇杆和抓手基座形成摇杆滑块机构,其中主动件为丝杠滑块,从动件为上摇杆;所述丝杠滑块的上下移动驱动上摇杆的定轴摆动。
进一步地,所述上摇杆、连杆二、下摇杆、抓手基座形成双摇杆机构,其中上摇杆为主动件,下摇杆为从动件;所述指尖通过下摇杆的摆动带动指尖进行开合动作。
进一步地,所述压力传感器分为手指压力传感器和手掌压力传感器,两者皆为薄膜式压力传感器;所述手指压力传感器设于各指尖的内侧抓取接触面上,所述手掌压力传感器设于抓手手掌的下部抓取接触面的中心处。
进一步地,所述驱动模块中的联轴器为安全联轴器。与现有技术相比,本发明的有益效果是:
本发明提供的一种单驱动三指机械抓手采用丝杠和连杆传动的方式,保证了机械抓手的刚度,负载能力强;通过一个丝杠滑块的移动驱动三组摇杆滑块机构和双摇杆机构,最终驱动指尖进行开合抓取,结构简单,抓手轻巧,动力输出控制方便;采用三指结构,且手指和手掌上分布有压力传感器,可控制手爪以适当的接触力抓取物体,抓取稳定性和通用性良好。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施方式,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种单驱动三指机械抓手的结构示意图;
图2为本发明实施例提供的一种单驱动三指机械抓手中驱动模块的结构示意图;
图3为本发明实施例提供的一种单驱动三指机械抓手中抓手手掌的结构示意图;
图4为本发明实施例提供的一种单驱动三指机械抓手中抓手基座的结构示意图;
图5为本发明实施例提供的一种单驱动三指机械抓手中上摇杆的结构示意图;
图6为下摇杆与指尖的分解图。
图标:1-抓手基座;101-连接孔;102-基座上铰支座;103-基座下铰支座;104-抓手手掌;2-三组手指模块;201-上摇杆;201A-上摇杆铰支座A;201B-上摇杆铰支座B; 201C-上摇杆铰支座C;202-连杆二;203-下摇杆;204-指尖; 3-驱动模块;301-电机;302-联轴器;303-丝杠轴;304-丝杠滑块;305-滑块连杆;4-手掌压力传感器;5-手指压力传感器。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
为了便于理解本发明,下面结合附图和具体实施例,对本发明进行更详细的说明。需要说明的是,当元件被表述“固定于”另一个元件,它可以直接在另一个元件,上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件,它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“竖直”、“水平”、“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”以及类似的表述只是为了说明的目的,便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”“第二”“第三”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
如图1至图5所示,一种单驱动三指机械抓手,包括抓手基座1、驱动模块3,三组手指模块2和压力传感器;所述抓手基座1一端设有若干连接孔101与机器人末端的法兰盘连接,另一端为抓手手掌104;所述驱动模块3由电机301、联轴器302、丝杠轴303、丝杠滑块304和滑块连杆305组成,设于抓手基座空腔内部;所述三组手指模块2由指中四连杆机构和指尖204构成,所述滑块连杆305与指中四连杆机构中的上摇杆201铰接,所述指中四连杆机构的下摇杆203与指尖204固定连接;所述三组手指模块2圆周等距分布在抓手基座1的外侧;所述抓手手掌和各指尖的抓取接触面上设有压力传感器。所述抓手基座为柱形空心腔体,腔体圆周等距分布设有三个条状切口,条状切口上侧和下侧设有基座上铰支座和基座下铰支座。所述三组手指模块2中电机301竖直安装于抓手手掌104的上部,电机轴与丝杠轴303通过联轴器302连接,丝杠滑块304中间设有与丝杠轴303配合的螺纹孔,丝杠滑块圆周等距分布有三组铰支座,所述三组铰支座分别与三组滑块连杆305铰接。所述三组手指模块2中的上摇杆201的两端设有上摇杆铰支座A(201A)和上摇杆铰支座B(201B),中部设有固定的延伸杆,延伸杆端部设有上摇杆铰支座C(201C),所述上摇杆铰支座C(201C)与滑块连杆305铰接,所述指中四连杆机构由上摇杆201、连杆二202、下摇杆203和抓手基座1组成;所述上摇杆201的铰支座B(201B)与连杆二202的一端铰接,连杆二202的另一端与下摇杆203其中一端的铰支座铰接,下摇杆203另一端的铰支座与抓手基座的基座下铰支座103铰接;所述指尖204的指根端固定连接(具体为指尖204通过螺钉固定于下摇杆203的下部,详见图6,两者通过螺钉固定)在下摇杆203的下部,指尖204的抓取接触面朝向抓手基座1的轴线处。所述驱动模块3中的滑块连杆305的一端与丝杠滑块304的铰支座铰接,另一端与上摇杆的铰支座C(201C)铰接,上摇杆的铰支座A(201A)与基座上铰支座102铰接;所述丝杠轴303、丝杠滑块304、滑块连杆305、上摇杆201和抓手基座1形成摇杆滑块机构,其中主动件为丝杠滑块304,从动件为上摇杆201;所述丝杠滑块304的上下移动驱动上摇杆201的定轴摆动。所述上摇杆201、连杆二202、下摇杆203、抓手基座1形成双摇杆机构,其中上摇杆201为主动件,下摇杆203为从动件;所述指尖通过下摇杆203的摆动带动指尖进行开合动作。所述压力传感器分为手指压力传感器和手掌压力传感器,两者皆为薄膜式压力传感器;所述手指压力传感器设于各指尖的内侧抓取接触面上,所述手掌压力传感器设于抓手手掌的下部抓取接触面的中心处。所述驱动模块中的联轴器302为安全联轴器。
如图4所示,所述抓手基座1为柱形空心腔体,腔体圆周等距分布设有三个条状切口,条状切口上侧和下侧设有基座上铰支座102和基座下铰支座103。
如图2所示,所述驱动模块中电机301竖直安装于抓手手掌104的上部,电机轴与丝杠轴303通过联轴器302连接,所述丝杠滑块304中间设有与丝杠轴303配合的螺纹孔,丝杠滑块304圆周等距分布有三个铰支座。
如图5所示,所述手指模块中的上摇杆201的两端设有上摇杆铰支座A和上摇杆铰支座B,中部设有固定的延伸杆,延伸杆端部设有上摇杆铰支座C。
如图2所示,所述驱动模块中的滑块连杆305的一端与丝杠滑块304的铰支座铰接,另一端与上摇杆201的铰支座C铰接,上摇杆201的铰支座A与基座上铰支座102铰接;所述丝杠轴303、丝杠滑块304、滑块连杆305、上摇杆201和抓手基座1形成摇杆滑块机构,其中主动件为丝杠滑块304,从动件为上摇杆201。
如图1和图2所示,所述手指模块中上摇杆201的铰支座B与连杆二202的一端铰接,连杆二202的另一端与下摇杆203其中一端的铰支座铰接,下摇杆203另一端的铰支座与抓手基座的基座下铰支座铰接103;所述上摇杆201、连杆二202、下摇杆203和抓手基座1形成双摇杆机构,其中上摇杆201为主动件,下摇杆203为从动件;所述指尖204固定连接在下摇杆203的下部,通过下摇杆203的摆动带动指尖204进行开合动作。
如图3所示,所述压力传感器分为手掌压力传感器4和手指压力传感器5,两者皆为薄膜式压力传感器。
进一步地,所述驱动模块中的联轴器302为安全联轴器。
本发明的工作过程如下:
如图1和图2所示,首先,将该机械抓手安装在机器人末端,当机器人到达工件上方的抓取点后,电机301正转使丝杠滑块304上移,通过三组滑块连杆305驱动上摇杆201绕基座上铰支座102转动;上摇杆201再作为主动件通过连杆二202驱动下摇杆203绕基座下铰支座103转动,从而带动三组指尖进行闭合抓取;抓取到物体后,当手掌压力传感器4和各手指压力传感器5的信号达到指定值,则电机停止转动保持锁定,完成抓取动作。同样的,当机器人到达工件放置点时,电机反转,指尖张开,完成工件松放动作。
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (8)
1.一种单驱动三指机械抓手,其特征在于:包括抓手基座(1)、驱动模块(3),三组手指模块(2)和压力传感器;所述抓手基座(1)一端设有若干连接孔(101)与机器人末端的法兰盘连接,另一端为抓手手掌(104);所述驱动模块(3)由电机(301)、联轴器(302)、丝杠轴(303)、丝杠滑块(304)和滑块连杆(305)组成,设于抓手基座空腔内部;所述三组手指模块(2)由指中四连杆机构和指尖(204)构成,所述滑块连杆(305)与指中四连杆机构中的上摇杆(201)铰接,所述指中四连杆机构的下摇杆(203)与指尖(204)固定连接;所述三组手指模块圆周等距分布在抓手基座的外侧;所述抓手手掌和各指尖的抓取接触面上设有压力传感器。
2.根据权利要求1所述一种单驱动三指机械抓手,其特征在于:所述抓手基座为柱形空心腔体,腔体圆周等距分布设有三个条状切口,条状切口上侧和下侧设有基座上铰支座和基座下铰支座。
3.根据权利要求1所述一种单驱动三指机械抓手,其特征在于:所述三组手指模块(2)中电机(301)竖直安装于抓手手掌(104)的上部,电机轴与丝杠轴(303)通过联轴器(302)连接,丝杠滑块(304)中间设有与丝杠轴(303)配合的螺纹孔,丝杠滑块圆周等距分布有三组铰支座,所述三组铰支座分别与三组滑块连杆(305)铰接。
4.根据权利要求1所述一种单驱动三指机械抓手,其特征在于:所述三组手指模块(2)中的上摇杆(201)的两端设有上摇杆铰支座A(201A)和上摇杆铰支座B(201B),中部设有固定的延伸杆,延伸杆端部设有上摇杆铰支座C(201C),所述上摇杆铰支座C(201C)与滑块连杆(305)铰接,所述指中四连杆机构由上摇杆(201)、连杆二(202)、下摇杆(203)和抓手基座(1)组成;所述上摇杆(201)的铰支座B(201B)与连杆二(202)的一端铰接,连杆二(202)的另一端与下摇杆(203)其中一端的铰支座铰接,下摇杆(203)另一端的铰支座与抓手基座的基座下铰支座(103)铰接;所述指尖(204)的指根端固定连接在下摇杆(203)的下部,指尖(204)的抓取接触面朝向抓手基座(1)的轴线处。
5.根据权利要求1或3或4所述一种单驱动三指机械抓手,其特征在于: 所述驱动模块(3)中的滑块连杆(305)的一端与丝杠滑块(304)的铰支座铰接,另一端与上摇杆的铰支座C(201C)铰接,上摇杆的铰支座A(201A)与基座上铰支座(102)铰接;所述丝杠轴(303)、丝杠滑块(304)、滑块连杆(305)、上摇杆(201)和抓手基座(1)形成摇杆滑块机构,其中主动件为丝杠滑块(304),从动件为上摇杆(201);所述丝杠滑块(304)的上下移动驱动上摇杆(201)的定轴摆动。
6.根据权利要求1或4所述一种单驱动三指机械抓手,其特征在于:所述上摇杆(201)、连杆二(202)、下摇杆(203)、抓手基座(1)形成双摇杆机构,其中上摇杆(201)为主动件,下摇杆(203)为从动件;所述指尖通过下摇杆(203)的摆动带动指尖进行开合动作。
7.根据权利要求1所述一种单驱动三指机械抓手,其特征在于:所述压力传感器分为手指压力传感器和手掌压力传感器,两者皆为薄膜式压力传感器;所述手指压力传感器设于各指尖的内侧抓取接触面上,所述手掌压力传感器设于抓手手掌的下部抓取接触面的中心处。
8.根据权利要求1所述一种单驱动三指机械抓手,其特征在于:所述驱动模块中的联轴器(302)为安全联轴器。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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