CN101214645B - 单滑道套筒机械手 - Google Patents

Abstract

本发明提供的是一种单滑道套筒机械手。它包括单杆滑道，单杆滑道双面开有槽，单杆滑道上安装带有凸键的内套筒，内套筒外安装外套筒，外套筒的下端是齿圈，内套筒的下端带有凸台，内套筒的凸台上固定一直流伺服电机，直流伺服电机轴上安装主动齿轮，主动齿轮与齿圈啮合；单杆滑道上端固定一定滑轮，下端安装卷线轮，卷线轮通过联轴器与伺服卷线电机联接，钢丝绳的两端通过内套筒上安装的两连接螺钉固定，钢丝绳通过滑道上的双面开槽依次与定滑轮、卷线轮连接，内套筒上带有限位刮片，外套筒上固联一机械手臂，手臂末端带有手爪。本发明的结构紧凑，重量轻，耗能低，升降行程可以很大，可实现360度旋转，能够抓取并移动任意中孔不规则物体。

Description

单滑道套筒机械手

(一)技术领域

本发明涉及的是一种机械手，特别是一种能够实现轴向运动和周向运动的机械手。

(二)背景技术

在许多工作场合，要用到能够实现移动、登高、抓取、举升、装载等功能的机械装置。因此目前关于机械手的设计方案也较多。例如在机器人比赛中使用的能从地面积木块存放区抓取中孔圆柱体积木块送至1000mm高度的积木块发射平台的机械手。因为有较大的举高量和旋转动作，通常的设计方法是设计双轨式滑道和包络式机械手爪，整体采用门架式固定于机器人主体，以此来实现机械手的旋转和升降运动。这种机械手存在的缺点是：体积大、重量大、转动空间大、转动惯量大、效率低、布线困难，稳定性差等诸多缺点。

在流水线、设备、机器人等的设计中也使用到机械手。由于有空间限制和工作行程要求，所以往往采用双滑道滑块联接方式，但当有周向自由度行程要求时，又多采用门架式吊装固定，而这些机械手都存在体积庞大、冗余、控制效率低等缺陷，普通双滑道要实现旋转运动需要将整个滑道机构进行旋转，耗能大，噪声大，不适合小空间精密作业。

(三)发明内容

本发明的目的在于提供一种结构紧凑简单、容易控制，特别是适用于抓取中孔形状任意物体的单滑道套筒机械手。

本发明的目的是这样实现的：它包括单杆滑道，单杆滑道双面开有槽，单杆滑道上安装带有凸键的内套筒，内套筒外安装外套筒，外套筒的下端是齿圈，内套筒的下端带有凸台，内套筒的凸台上固定一直流伺服电机，直流伺服电机轴上安装主动齿轮，主动齿轮与齿圈啮合；单杆滑道上端固定一定滑轮，下端安装卷线轮，卷线轮通过联轴器与伺服卷线电机联接，钢丝绳的两端通过内套筒上安装的两连接螺钉固定，钢丝绳沿滑道上的双面开槽依次绕过定滑轮和卷线轮，内套筒上带有限位刮片，外套筒上固联一机械手臂，手臂末端带有手爪。

本发明还可以包括这样一些结构特征：

1、所述的手爪是猫爪式结构，它包括凸轮、舵机联轴器、舵机、两对称弧形带槽爪片和爪片尖端拉紧的弹性材料，两对称弧形带槽爪片的一端通过转动销与机械手臂末端相连，另一端连接弹性材料，舵机安装在机械手臂上，舵机通过舵机联轴器与凸轮相连，凸轮位于两爪片之间。

2、所述的机械手臂为折叠式结构。

3、所述的机械手臂为伸缩式结构。

本发明采用单杆滑道实现升降运动、内外套筒配合实现旋转运动、凸轮与弹性蓄能配合实现抓取动作的。通过内外齿轮套筒上的齿轮的控制实现滑块及机械手的旋转，而不需要滑道转动。与其他能实现类似功能的机械手结构想比，本发明的主要优点体现在结构紧凑，重量轻，耗能低，升降行程可以很大，可实现360度旋转，能够抓取并移动任意中孔不规则物体，解决了通常的双滑道机械手难以实现360度旋转的问题，并提出了一种抓取中孔不规则物体的机械手形式。

(四)附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1的俯视图。

(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和图2，单滑道套筒机械手的组成包括滑道1、钢丝绳2、定滑轮3、内套筒4、限位刮片5、限位销6、机械臂7、外套筒8、卷线电机9、连轴器10、卷线轮11、旋转电机12、主动齿轮13、连接螺钉14、爪片15、转动销16、舵机连轴器17、舵机18、凸轮19和橡皮筋20。单杆滑道1双面开槽，其上安装带有凸键的内套筒4，凸键和凹槽的配合可以完全限制内套筒相对滑道的周向运动；内套筒4外安装外套筒8，内套筒4的凸台和限位刮片5可以完全限制外套筒8的相对运动，外套筒8的下端是齿圈，与内套筒4凸台上安装的主动齿轮13咬合，内套筒4凸台上固定一直流伺服电机12驱动主动齿轮13，实现外套筒8相对内套筒4的周向运动；单杆滑道1上端固定一定滑轮3，下端安装卷线轮11通过联轴器10与伺服卷线电9机联接，在内套筒4上安装两连接螺钉14以联接钢丝绳2，钢丝绳2通过滑道1上的双面开槽依次与定滑轮3、卷线轮11连接，通过卷线电机9的伺服控制实现内外套筒一起做升降运动；机械手臂7通过限位销6固联于外套筒8上，运动与外套筒一致，手臂末端为锚式手爪，它包括凸轮19，舵机联轴器17，舵机18，两对称弧形带槽爪片15和爪片尖端拉紧的弹性材料20(弹簧或橡皮筋)，抓取动作是通过舵机18对凸轮19的转角控制和弹性材料20的配合实现爪片15的张合运动来实现。

当旋转电机12驱动主动齿轮13旋转，由于外套筒8下部与其咬合故外套筒8相对内套筒4实现周向运动，即实现了机械臂7相对滑道1的周向运动；当卷线电机9驱动卷线轮11转动，与钢丝绳2固联的内套筒4进行升降运动，由于外套筒8与其轴向完全限位，外套筒8及与其固联的机械臂7将实现轴向运动；锚爪在初始状态弹性材料20具有一定储能，两爪片15处于收紧状态，此时通过机械臂7的运动将锚爪放入目标物的中孔，然后通过舵机板对舵机18进行一定角度控制使凸轮19转动将两爪片15向两侧撑开，即完成对中孔物体的抓取。

综上，锚爪单滑道套筒机械手实现对中孔不规则物体的抓取、旋转和升举。

Claims (4)

1.一种单滑道套筒机械手，其特征是：它包括单杆滑道，单杆滑道双面开有槽，单杆滑道上安装带有凸键的内套筒，内套筒外安装外套筒，外套筒的下端是齿圈，内套筒的下端带有凸台，内套筒的凸台上固定一直流伺服电机，直流伺服电机轴上安装主动齿轮，主动齿轮与齿圈啮合；单杆滑道上端固定一定滑轮，下端安装卷线轮，卷线轮通过联轴器与伺服卷线电机联接，钢丝绳的两端通过内套筒上安装的两连接螺钉固定，钢丝绳沿滑道上的双面开槽依次绕过定滑轮和卷线轮，内套筒上带有限位刮片，外套筒上固联一机械手臂，手臂末端带有手爪。

2.根据权利要求1所述的单滑道套筒机械手，其特征是：所述的手爪是猫爪式结构，它包括凸轮、舵机联轴器、舵机、两对称弧形带槽爪片和爪片尖端拉紧的弹性材料，两对称弧形带槽爪片的一端通过转动销与机械手臂末端相连，另一端连接弹性材料，舵机安装在机械手臂上，舵机通过舵机联轴器与凸轮相连，凸轮位于两爪片之间。

3.根据权利要求1或2所述的单滑道套筒机械手，其特征是：所述的机械手臂为折叠式结构。

4.根据权利要求1或2所述的单滑道套筒机械手，其特征是：所述的机械手臂为伸缩式结构。