CN101412220B - 可伸缩机械手 - Google Patents

Abstract

一种可伸缩机械手包括有基座、设在基座上的驱动装置、传动轴系、及随传动轴系转动而实现抓取动作的三根机械手指。每根机械手指包括三个指关节。第一指关节直接与传动轴系固定连接，在第一指关节的一侧设有一组依次啮合的传动齿轮系，该传动齿轮系的首齿轮与和基座固定连接的第一驱动齿轮啮合，第二指关节与第一指关节的传动齿轮系的末齿轮的连接轴固定连接，同时在第二指关节一侧也设置有一组依次啮合的传动齿轮系，该第二指关节的传动齿轮系中的首齿轮与第一指关节上固定连接的、且枢设于所述末齿轮相对一端的第二驱动齿轮啮合，第三指关节与第二指关节的传动齿轮系的末齿轮的连接轴固定连接，在第三指关节上安装有平行四边形伸缩机构。

Description

可伸缩机械手

技术领域

本发明涉及一种模拟人手且末端指节可伸缩的通用夹持器。

背景技术

可伸缩机械手是一种仿生机械装置，由驱动装置，传动装置和执行装置三部分组成，通过对人手的模仿，能够根据需要完成各种抓取动作。目前公知的机械手一般有两种，一种是根据其机构的自由度安装多个驱动装置，虽然这种机械手有较大的通用性，能够抓取各种形状、大小和材质的物体，但结构复杂，生产成本高，只能在较少数场合应用。另一种是只安装简单的驱动装置，但这种机械手往往是根据具体的使用要求作单独设计，对所抓取的物体有严格的尺寸形状要求，不具有通用性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种只需要一个驱动装置，同时对抓取物体的外形尺寸具有较高适用性的可伸缩机械手。

本发明中的可伸缩机械手，包括有基座、设在基座上的驱动装置、传动轴系、及安装在所述传动轴系上随传动轴系转动而实现抓取动作的三根机械手指，其特征在于，每根机械手指包括有三个相互依次连接的指关节，分别为第一指关节、第二指关节及第三指关节，其中第一指关节直接与所述传动轴系固定连接，在所述第一指关节的一侧设有一组依次啮合的传动齿轮系，该传动齿轮系的首齿轮与和所述基座固定连接的第一驱动齿轮啮合，第二指关节与所述第一指关节的传动齿轮系的末齿轮的连接轴固定连接，第一指关节在所述连接轴上位于所述末齿轮相对的一端枢设有第二驱动齿轮，所述第二驱动齿轮与第一指关节固定连接，同时在第二指关节一侧也设置有一组依次啮合的传动齿轮系，该第二指关节的传动齿轮系中的首齿轮与所述第二驱动齿轮啮合，所述第三指关节与所述第二指关节的传动齿轮系的末齿轮的连接轴固定连接，在第三指关节上安装有平行四边形伸缩机构；所述传动齿轮系为四级齿轮传动结构，该四级齿轮传动结构中的首齿轮经短轴与所述指关节固定连接，该四级齿轮传动结构中的各级齿轮以1比1的传动方式传动，该四级齿轮传动结构中的末齿轮经所述连接轴与所述指关节枢接，该四级齿轮传动结构中的末齿轮的转动方向、速率与其中的首齿轮完全一致。

所述平行四边形伸缩机构包括有与所述第三指关节固定连接的交叉杆及与所述第三指关节活动连接的另一交叉杆。

所述固定连接为键连接。

所述第三指关节设置有与其一起转动的带轮，所述带轮连接有用于驱动所述另一交叉杆移动的传动带。

所述驱动装置为一直接设在所述基座上的电机。

所述传动轴系包括有两根用于支撑所述三根机械手指的主轴，其中一根主轴上设置有两根机械手指。

所述第二指关节为两个以上，且相互依次顺序连接。

本发明中的可伸缩机械手可以根据需求对手指进行伸长、缩短，扩大了机械手夹持物体的尺寸和形状，且具有结构简单的优点。

附图说明

图1为本发明中可伸缩机械手的结构示意图；

图2为本发明中单根手指的结构示意图；

图3为本发明中伸缩机构的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明中的具体实施例作进一步详细说明。

如图1所示，本发明中的可伸缩机械手包括有基座19、设在基座19上的驱动装置、传动轴系、及安装在传动轴系上随传动轴系转动而实现抓取动作的三根机械手指14、15、16。其中：

基座19上设置有用于支撑传动轴系的两支架，驱动装置为直接设在基座19上的电机18，当然也可以由其他装置代替。

传动轴系包括有两根分别架设在两支架之间的主轴4及用于支撑齿轮传动系17的支撑轴，齿轮传动系17由电机18直接驱动，并经齿轮传动系17后驱动两根主轴4同步旋转，从而带动主轴4上的三根机械手指14、15、16实现抓取动作。

本发明中的每根机械手指的结构相同，因此仅以一根手指为例加以说明。

如图1和图2所示，机械手指包括有三个相互依次连接的指关节，分别为第一指关节1、第二指关节2及第三指关节3，其中第一指关节1直接与主轴4键连接(当然也可以其他方式固定连接)，使第一指关节1随主轴4一起转动。在主轴4上还设置有驱动齿轮5，该驱动齿轮5与主轴4枢接，同时与基座19固定连接，不随主轴4的旋转而转动。在第一指关节1的一侧设有一组依次啮合的传动齿轮系23，传动齿轮系23为四级齿轮传动结构，其中首齿轮6通过短轴与第一指关节1固定连接，后两个齿轮通过短轴枢设在第一指关节1上，且以1比1传动方式啮合，其中，末齿轮7则通过穿过第一指关节1的连接轴20枢设在第一指关节1上，使连接轴20随着末齿轮7一起转动。首齿轮6与驱动齿轮5啮合，当第一指关节1随主轴4旋转而转动时带动首齿轮6转动，由于驱动齿轮5相对与基座19不动，因此可以驱动首齿轮6转动，同时驱动传动齿轮系23中的后三个齿轮转动，使得末齿轮7的转动方向、速率与首齿轮6完全一致。 

如图2所示，第二指关节2与第一指关节1的结构基本一致，也包括有设在第二指关节2一侧的传动齿轮系24，第二指关节2本身与第一指关节1的末齿轮7键连接，使得第二指关节2能随末齿轮7的转动而转动。第一指关节1在连接轴20上位于末齿轮7相对的一端枢设有驱动齿轮8，该驱动齿轮8与第一指关节1固定连接，也就是驱动齿轮8能与连接轴20相对转动。第二指关节2的传动齿轮系24设在与驱动齿轮8相同的一侧，并使首齿轮21与驱动齿轮啮合，对于后面三个齿轮的结构及传动均对传动齿轮系23相同。其不同之处在于末齿轮的连接轴22键连接第三指关节3外还设置有带轮10。

如图2和图3所示，第三指关节3直接与连接轴22键连接，随着连接轴22的转动而转动。在第三指关节3上设置有平行四边形伸缩机构9，该平行四边形伸缩机构9采用现有技术，不再另行说明。带轮10随连接轴22的转动而转动，在带轮10上套设置有随带轮10转动的传动带(图中未示出)。水平行四边形伸缩机构9在靠近第三指关节3的一端有两根交叉杆11、12，其中一根交叉杆11直接固定在第三指关节3上，另一根12嵌在第三指关节3内的直线型槽内，随带轮10旋转带动传动带及交叉杆12作往复直线移动，从而可以使伸缩机构9作伸长或缩短动作。对于通过带轮10驱动平行四边形伸缩机构9作伸缩运动的结构对本领域的技术人员来说是容易实现的，因此不再详细说明。

另，本发明中的机械手指可以根据需求及抓取物体的大小在第一指关节与第三指关节之间增加一个、两个或更多的第二指关节，并不限于三个指关节，这对本领域的技术人员来说也是容易实现的，因此不再另行说明。

Claims (7)

1.一种可伸缩机械手，包括有基座、设在基座上的驱动装置、传动轴系、及安装在所述传动轴系上随传动轴系转动而实现抓取动作的三根机械手指，其特征在于，每根机械手指包括有三个相互依次连接的指关节，分别为第一指关节、第二指关节及第三指关节，其中第一指关节直接与所述传动轴系固定连接，在所述第一指关节的一侧设有一组依次啮合的传动齿轮系，该传动齿轮系的首齿轮与和所述基座固定连接的第一驱动齿轮啮合，第二指关节与所述第一指关节的传动齿轮系的末齿轮的连接轴固定连接，第一指关节在所述连接轴上位于所述末齿轮相对的一端枢设有第二驱动齿轮，所述第二驱动齿轮与第一指关节固定连接，同时在第二指关节一侧也设置有一组依次啮合的传动齿轮系，该第二指关节的传动齿轮系中的首齿轮与所述第二驱动齿轮啮合，所述第三指关节与所述第二指关节的传动齿轮系的末齿轮的连接轴固定连接，在第三指关节上安装有平行四边形伸缩机构；所述传动齿轮系为四级齿轮传动结构，该四级齿轮传动结构中的首齿轮经短轴与所述指关节固定连接，该四级齿轮传动结构中的各级齿轮以1比1的传动方式传动，该四级齿轮传动结构中的末齿轮经所述连接轴与所述指关节枢接，该四级齿轮传动结构中的末齿轮的转动方向、速率与其中的首齿轮完全一致。

2.根据权利要求1所述的可伸缩机械手，其特征在于，所述平行四边形伸缩机构包括有与所述第三指关节固定连接的交叉杆及与所述第三指关节活动连接的另一交叉杆。

3.根据权利要求1所述的可伸缩机械手，其特征在于，所述固定连接为键连接。

4.根据权利要求2所述的可伸缩机械手，其特征在于，所述第三指关节设置有与其一起转动的带轮，所述带轮连接有用于驱动所述另一交叉杆移动的传动带。

5.根据权利要求1所述的可伸缩机械手，其特征在于，所述驱动装置为一直接设在所述基座上的电机。

6.根据权利要求1所述的可伸缩机械手，其特征在于，所述传动轴系包括有两根用于支撑所述三根机械手指的主轴，其中一根主轴上设置有两根机械手指。

7.根据权利要求1至6中任意一项所述的可伸缩机械手，其特征在于，所述第二指关节为两个以上，且相互依次顺序连接。

Images