CN100588508C - 并联曲柄导杆自转定位机械手 - Google Patents

Abstract

本发明提供的是一种并联曲柄导杆自转定位机械手。它是由接口机架、驱动定位、并联曲柄导杆夹紧机构和自转定位手指四部分构成；接口机架包括固定盘13和安装在固定盘上的机械手接口机构8；驱动定位部分包括安装在固定盘上的电机11、安装在电机后部的电机码盘10和安装在导杆6末端上的行程开关5；并联导杆夹紧机构包括导杆6、自转移动副7、曲柄转动副9和连接在电机输出轴上的曲柄盘12，导杆6通过曲柄转动副9与曲柄盘12铰接，自转移动副7设置在固定盘13与导杆6之间。本发明的优点是可以自定位，对机器人本体定位依赖低。通过自转定位手指调整物体在机械手中的夹持姿势。夹持可靠，结构简单。

Description

并联曲柄导杆自转定位机械手

(一)技术领域

本发明涉及的是一种机械手，具体地说是一种特别适合于夹持圆柱的密度物体的机械手。

(二)背景技术

目前在机器人领域，利用机械手实现诸多目标的操作情况非常多，但是大多数机械手均采用传统的设计方法，多数采用经典的钳子结构和丝杠螺母的方式设计机械手。专利申请号为01257105.9(公开号CN2498583Y)、专利申请号为02139446.6(公开号CN1401550A)、专利申请号为02153489.6(公开号CN1410233A)、专利申请号为200710038707.1(公开号CN101032818A)的专利文件中都公开了类似的技术方案。

钳子式机械手在夹取重叠放置的各个物体时不够稳定，而要增加稳定性，就必需附加结构，使机构复杂化。而丝杠螺母式机械手本身要求设计精度非常高，机械手在夹取物时体动作缓慢，效率较低。而且传统的机械手定位精度较低，定位方式有限，抓取轻质量大目标物体不够稳定。特别是不能通过机械手本身定位，对机器人本体定位精度要求较高，这样就增加了本体机器人的控制难度。

(三)发明内容

本发明的目的在于提供一种结构简单、控制方便、抓取过程稳定可靠的并联曲柄导杆自转定位机械手。

本发明的目的是这样实现的：

它是由接口机架、驱动定位部分、并联曲柄导杆夹紧机构和自转定位手指四部分构成；接口机架包括固定盘13和安装在固定盘上的机械手接口机构8；驱动定位部分包括安装在固定盘上的电机11、安装在电机后部的电机码盘10和安装在导杆6末端上的行程开关5；并联曲柄导杆夹紧机构包括导杆6、自转移动副7、曲柄转动副9和连接在电机输出轴上的曲柄盘12，导杆6通过曲柄转动副9与曲柄盘12铰接，自转移动副7设置在固定盘13与导杆6之间。

本发明还可以包括这样一些特征：

1、还包括自转定位手指4，自转定位手指由套筒1、轴承3和连接轴2组成，轴承3和连接轴2位于套筒1中，自转定位手指通过螺纹连接在导杆6的末端。

2、所述的导杆呈L形。

3、3个并联曲柄导杆夹紧机构安装在同一曲柄盘12上。

本发明的L形曲柄导杆机构末端连接有自转定位手指，可通过手指的自转调整被夹持物的轴线，使之与机械手轴线对齐，保持被夹持物处于良好的夹持姿势。自转定位手指4在L形导杆的最下端，当夹持多个竖直堆叠的物体时，手指4夹持的是最下端的物体，L形导杆的竖直部分起定位作用，不提供夹紧力，这样就不会因为L形导杆竖直部分的挠性变形导致物体下端不能有效夹紧。接口机架上的机械手接口机构8可通过销轴连接，这样可以保证在自重作用下机械手始终朝下。

本发明可以用于竞技机器人的机械手。也可以用于工业自动化中。它可以代替人来完成某些特定物体的拿取，如圆柱泡沫物体等。

本发明的优点是通过并联曲柄导杆机构可以通过一个电机实现精确的柱状物体取放功能，可以自定位，对机器人本体定位依赖低。通过自转定位手指调整物体在机械手中的夹持姿势。夹持可靠，结构简单。

发明结构及工作原理说明

本发明中固定盘和机械手接口机构构成和机器人本体的连接接口，在机械手中用作机架。驱动电机结合码盘和行程开关的信号控制机械手夹和放的动作，用于提供驱动力。自转移动副、曲柄转动副、导杆、曲柄盘和接口机架结合构成曲柄导杆机构，三个曲柄导杆机构并联在同一曲柄盘构成了整个机械手的主体。固定在每个曲柄导杆机构末端的自转定位手指，其外壳是圆柱的，可绕轴线转动，在夹持过程中可调整目标物相对于机械手的位姿，并保证手指和目标物的可靠接触，提高夹持可靠性。

(四)附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的自转定位手指的结构示意图；

图3和图4是本发明的总装结构示意图。

(五)具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：

结合图1，并联曲柄导杆自转定位机械手是由接口机架、驱动定位、并联曲柄导杆夹紧机构和自转定位手指四部分构成；接口机架包括固定盘13和安装在固定盘上的机械手接口机构8；驱动定位部分包括安装在固定盘上的电机11、安装在电机后部的电机码盘10和安装在导杆6末端上的行程开关5；并联导杆夹紧机构包括导杆6、自转移动副7、曲柄转动副9和连接在电机输出轴上的曲柄盘12，导杆6通过曲柄转动副9与曲柄盘12铰接，自转移动副7设置在固定盘13与导杆6之间。同时结合图2，它还包括自转定位手指4，自转定位手指由套筒1、轴承3和连接轴2组成，轴承3和连接轴2位于套筒1中，自转定位手指通过螺纹连接在导杆6的末端。所述的导杆呈L形。同时结合图3和图4，3个曲柄导杆机构并联在同一曲柄盘12上。

下面介绍本发明的工作过程。

机械手接口机构8与固定盘13固定构成机械手的固定机架。在两个机械手接口机构8的零件上通过销连接在机器人本体上，在机械手自重下，机械手的的朝向始终是竖直向下的。不管机器人在什么状态，机械手不需调整均可工作。电机10固定在固定盘13上，电机输出轴固定连接曲柄盘12，三个导杆6成120度，通过曲柄转动副9并联在曲柄盘13上。自转移动副7通过转动副连接在固定盘13上，可以绕轴线自转。导杆6通过自转移动副7的孔形成移动副。自转定位手指4通过螺纹孔固定到导杆9的末端，因为导杆是L形的，所以自转定位手指处于竖直状态，便于工作。行程开关5固定在导杆9的末端，每个导杆末端均固定行程开关5，三个行程开关串联连接。开关触发器朝向机械手的轴线。

工作时电机11通过码盘10在一定范围内旋转，当电机夹紧旋转时通过固定在电机输出轴上的曲柄盘12带动三个并联导杆6在自转移动副7中移动，同时伴随着旋转运动。两种运动的合成使导杆6末端成近似正弦收缩运动。由于三个导杆末端均向轴线方向收缩，三个导杆6带动三个自转定位手指4成120度角向内收缩实现对目标物的夹紧。当目标物轴线与机械手轴线偏离时，在自转定位手指4收缩时，最开始只有两个手指在夹紧目标物，但是由于摩擦力的存在，摩擦力对手指4轴线产生转矩，使套筒1转动，调整目标物的位置，直至三个手指4同时接触夹紧目标物为止。同时当目标加紧时，三个行程开关5均闭合导通，导通信号传给电机控制器，电机停转并锁紧，目标物处于被夹持状态。自转定位手指4在L形导杆6的最下端，当夹持多个竖直堆叠的物体时，手指4夹持的是最下端的物体，L形导杆6的竖直部分起定位作用，不提供夹紧力，这样就不会因为L形导杆竖直部分的挠性变形导致物体下端不能有效夹紧。

当电机11松开旋转时，通过固定在电机输出轴上的曲柄盘12反向运动带动三个并联导杆9在自转移动副7中移动，同时也伴随着旋转运动。两种运动的合成使导杆9的末端成近似正弦扩张运动。由于三个导杆末端均背离机械手的轴线，导致三个自转定位手指4成近似正弦扩张运动，实现目标物的放松，当电机通过码盘计数反转回初始位置时停止转动。机械手复位。

Claims (5)

1、一种并联曲柄导杆自转定位机械手，它是由接口机架、驱动定位部分、并联曲柄导杆夹紧机构和自转定位手指四部分构成；其特征是：接口机架包括固定盘(13)和安装在固定盘上的机械手接口机构(8)；驱动定位部分包括安装在固定盘上的电机(11)、安装在电机后部的电机码盘(10)和安装在导杆(6)末端上的行程开关(5)；并联曲柄导杆夹紧机构包括导杆(6)、自转移动副(7)、曲柄转动副(9)和连接在电机输出轴上的曲柄盘(12)，导杆(6)通过曲柄转动副(9)与曲柄盘(12)铰接，自转移动副(7)设置在固定盘(13)与导杆(6)之间。

2、根据权利要求1所述的并联曲柄导杆自转定位机械手，其特征是：所述自转定位手指由套筒(1)、轴承(3)和连接轴(2)组成，轴承(3)和连接轴(2)位于套筒(1)中，自转定位手指通过螺纹连接在导杆(6)的末端。

3、根据权利要求1或2所述的并联曲柄导杆自转定位机械手，其特征是：所述的导杆呈L形。

4、根据权利要求1或2所述的并联曲柄导杆自转定位机械手，其特征是：3个并联曲柄导杆夹紧机构安装在同一曲柄盘(12)上。

5、根据权利要求3所述的并联曲柄导杆自转定位机械手，其特征是：3个并联曲柄导杆夹紧机构安装在同一曲柄盘(12)上。

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