CN102490174B - 具有架式延伸臂的机械手 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种架式延伸臂的机械手，包括支撑臂、抬腕机构、转腕机构和抓放机构；所述抬腕机构是在撑臂上铰接伸缩杆，伸缩杆的前端通过第一连杆接腕部基座；所述转腕机构是在腕部基座上固定有转腕控制电机，并通过主动齿轮与安装在腕部基座上的连轴齿轮相啮合；所述抓放机构是在连轴齿轮中固定有抓放控制电机，抓放控制电机与丝杠对接，在丝杠上接有螺母，在连轴齿轮上固定有连接盘，在连接盘上铰接有手指机构，第二连杆铰接在手指机构与螺母之间。本发明可在较大的空间范围内实现比较复杂的抓取动作，动作平稳、准确。
Description
技术领域
本发明涉及一种机械手，具体地说是一种具有架式延伸臂的机械手。
背景技术
在工业、国防、医学、治安等诸多领域，机器人已经得到了越来越广泛的应用。机器人可以代替人类完成各种危险、复杂甚至不胜任的工作，如排爆、焊接、处理有毒化学品等。在机器人的整个系统中，机械手是关乎其使用性能的一个关键部分。
当前国内外同类机器人的机械手多是采用电力或液压驱动，其结构比较复杂，体积较大，抓取重量普遍偏小，作业幅度和范围也受到一定的局限，而且高性能的机械手的造价都比较昂贵，并存在有拆装维修困难等缺陷。
发明内容
本发明的目的就是提供一种架式延伸臂的机械手，以解决现有高性能机械手结构复杂、抓取重量小、以及作业幅度和范围受限的问题。
本发明是这样实现的：一种具有架式延伸臂的机械手，包括支撑臂，抬腕机构，转腕机构和抓放机构，其特征是，
所述抬腕机构是在所述支撑臂上铰接有伸缩杆，所述伸缩杆的后端接伸缩杆驱动机构，所述伸缩杆的前端通过铰接的第一连杆接腕部基座，所述腕部基座铰接在所述支撑臂的前端；
所述转腕机构是在所述腕部基座上固定有转腕控制电机，在所述转腕控制电机的转轴上接有主动齿轮，所述主动齿轮与所述连轴齿轮相啮合，所述连轴齿轮的后套管通过轴承安装在所述腕部基座的套管内；
所述抓放机构是在所述连轴齿轮的后套管中穿接并固定有抓放控制电机，所述抓放控制电机的转轴通过联轴器与丝杠对接，在所述丝杠上旋接有螺母；在所述连轴齿轮的前端面固定有连接盘，在所述连接盘上铰接有两个位置相对的手指机构，在每个所述手指机构与所述螺母之间分别铰接有拉动手指机构开合的第二连杆。
本发明机械手中的支撑臂为机械手的架式延伸臂，以使机械手能够深入到较远的工作区域。所述抬腕机构中的伸缩杆驱动机构用于控制伸缩杆的伸长和回缩量，并通过与伸缩杆联动的第一连杆拉动腕部基座进行一定角度内的俯仰运动，由此实现本机械手的抬腕动作。所述转腕机构中的转腕控制电机驱动主动齿轮带动连轴齿轮在腕部基座上回转，并带动安装手指机构的连接盘一道转动，由此实现本机械手的转腕动作。所述抓放机构中的抓放控制电机驱动丝杠旋转，通过螺母在丝杠上的前后位置变换，带动连接盘上的手指机构实现本机械手的手指开合动作。
本发明中的所述伸缩杆驱动机构为直流有刷伺服电机或液压油缸。
本发明中的所述手指机构是在指杆后端的折臂上分别铰接有并行的第一支撑连接杆和第二支撑连接杆，所述第一支撑连接杆和第二支撑连接杆的后端分别铰接在所述连接盘上，所述第二连杆与所述第一支撑连接杆相铰接。
本发明机械手通过对机械手手腕部分的俯仰运动和旋转运动的分别控制，可以使机械手灵活地实现类似于人类手腕的俯仰和旋转运动，并可使机械手的手指机构中的指杆精确地处于所要求的各种空间位置和工作姿态，在较大的空间范围内实现比较复杂的抓取动作，作业幅度宽，范围大。抓放机构通过精密丝杠螺母副的配合控制，使得机械手的手指机构的握紧力大，抓取动作平稳、准确，抓取重量大，且持续性好。
本发明机械手结构简单、紧凑，微调性能好，动作稳定且控制精度高，机械手的抓取力矩大，平稳性好，适用范围广，且拆装维修方便。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明手腕部分的局部放大图。
图中：1、支撑臂，2、转腕控制电机，3、抓放控制电机，5、腕部基座，7、轴承，8、连轴齿轮，9、第一连杆，10、第二连杆，11、螺母，12、主动齿轮，13、连接盘，14、丝杠，15、指杆，16、第一支撑连接杆，17、第二支撑连接杆，18、伸缩杆，19、伸缩杆驱动机构。
具体实施方式
本发明机械手包括支撑臂、抬腕机构、转腕机构和抓放机构等部分。
如图1所示，本机械手的抬腕机构是在支撑臂1上铰接一根伸缩杆18，伸缩杆驱动机构19接在伸缩杆18的后端，伸缩杆18的前端铰接第一连杆9，第一连杆9的另一端接在腕部基座5上，腕部基座5通过销轴铰接在支撑臂1的前端。伸缩杆驱动机构19采用的是直流有刷伺服电机，通过电机旋转，控制伸缩杆18的伸出和回缩量，并通过联动的第一连杆9拉动腕部基座5，实现腕部在一定角度内的俯仰运动。
图2中，本机械手的转腕机构是在腕部基座5上固定有转腕控制电机2，在转腕控制电机2的转轴上键连接有主动齿轮12，主动齿轮12与连轴齿轮8相啮合。在连轴齿轮8上制有一个与齿轮一体的后套管，该后套管穿接固定在轴承7中。轴承7可采用滚针轴承，穿接并固定在腕部基座5上的套管内，以将连轴齿轮8安装固定在腕部基座5上，并使连轴齿轮8可相对腕部基座5转动。转腕控制电机2通过主动齿轮12带动连轴齿轮8在腕部基座5上转动，实现腕部的旋转运动。
如图1、图2所示，本机械手的抓放机构是在连轴齿轮8的后套管中穿接并固定有抓放控制电机3，抓放控制电机3的转轴穿过连轴齿轮8，并通过联轴器与丝杠14相对接。在丝杠14上旋接有螺母11，在连轴齿轮8的前端面上固定有连接盘13，在连接盘13上铰接有上下位置相对的两个手指机构。
所述的手指机构是在指杆15后端的折臂上分别铰接有并行的第一支撑连接杆16和第二支撑连接杆17，第一支撑连接杆16和第二支撑连接杆17的后端分别铰接在连接盘13上。在螺母11与第一支撑连接杆16之间铰接有拉动手指机构开合的第二连杆10。抓放控制电机3驱动丝杠14旋转，使螺母11在丝杠14上进行前后位置变换，再通过第二连杆10带动手指机构实现抓取或放下物品的开合动作。
Claims (2)
1.一种具有架式延伸臂的机械手，包括支撑臂（1），抬腕机构，转腕机构和抓放机构，其特征是，
所述支撑臂（1）为上述机械手的架式延伸臂，以使机械手能够深入到较远的工作区域；
所述抬腕机构是在所述支撑臂（1）上铰接有伸缩杆（18），所述伸缩杆（18）的后端接伸缩杆驱动机构（19），所述伸缩杆（18）的前端通过铰接的第一连杆（9）接腕部基座（5），所述腕部基座（5）铰接在所述支撑臂（1）的前端；所述伸缩杆驱动机构（19）用于控制所述伸缩杆（18）的伸长和回缩量，并通过与所述伸缩杆（18）联动的所述第一连杆（9）拉动所述腕部基座（5）进行一定角度内的俯仰运动，以实现上述机械手的抬腕动作；
所述转腕机构是在所述腕部基座（5）上固定有转腕控制电机（2），在所述转腕控制电机（2）的转轴上接有主动齿轮（12），所述主动齿轮（12）与连轴齿轮（8）相啮合，所述连轴齿轮（8）的后套管通过轴承（7）安装在所述腕部基座（5）的套管内；所述转腕控制电机（2）驱动所述主动齿轮（12）带动所述连轴齿轮（8）在所述腕部基座（5）上回转，并带动安装手指机构的连接盘（13）一道转动，以实现上述机械手的转腕动作；
所述抓放机构是在所述连轴齿轮（8）的后套管中穿接并固定有抓放控制电机（3），所述抓放控制电机（3）的转轴通过联轴器与丝杠（14）对接，在所述丝杠（14）上旋接有螺母（11）；在所述连轴齿轮（8）的前端面固定有连接盘（13），在所述连接盘（13）上铰接有两个位置相对的手指机构，在每个所述手指机构与所述螺母（11）之间分别铰接有拉动手指机构开合的第二连杆（10）；
所述手指机构是在指杆（15）后端的折臂上分别铰接有并行的第一支撑连接杆（16）和第二支撑连接杆（17），所述第一支撑连接杆（16）和第二支撑连接杆（17）的后端分别铰接在所述连接盘（13）上，所述第二连杆（10）与所述第一支撑连接杆（16）相铰接；
所述抓放控制电机（3）驱动所述丝杠（14）旋转，通过所述螺母（11）在所述丝杠（14）上的前后位置变换，使所述第二连杆（10）带动所述连接盘（13）上的所述手指机构实现上述机械手抓取或放下物品的手指开合动作。
2.根据权利要求1所述的具有架式延伸臂的机械手，其特征是，所述伸缩杆驱动机构（19）为直流有刷伺服电机或液压油缸。
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