CN103507078A - 一种具有三指结构的机械手爪 - Google Patents

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葛连正
梁培栋
赵立军
陈键
王珂
李瑞峰
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Abstract

一种具有三指结构的机械手爪，它涉及一种机械手，以解决现有机械手的抓取传动方式采用连杆传动或机械传动，连杆传动存在设计结构比较复杂，机械传动存在手指闭合时间较长，手指的结构比较复杂，容易出现故障的问题。电机的输出端通过联轴器与螺杆连接，滑块的中心处设有螺纹孔，滑块与螺杆螺纹连接，三个连杆沿同一圆周均布设置，每个连杆的一端与滑块连接，每个连杆的另一端与一个手指连接，手指通过固定轴安装在手爪壳体上，每个手指的中心的轴线的底部安装有一个开关传感器，探针固装在手爪壳体的下端面上，信号传感器安装在探针的下端。本发明用于机器人抓取杯状目标。

Description

一种具有三指结构的机械手爪
技术领域
本发明涉及一种机械手，具体涉及一种具有三指结构的机械手爪。
背景技术
随着机器人研究的深入和各方面需求的巨大增长，机器人的应用领域在不断地扩大，概念也在不断地拓展，不再局限于搬运、焊接以及大批量作业的工业机器人，人类已经研制成功或正在研制用于危险环境作业、海洋资源探测、核能利用、军事侦察以及空间探测中的特种机器人。机器人已经广泛应用于各领域的由计算机控制的智能机电装置系统。在机器人获得巨大发展的同时，机器人关键部件之一的机器人手爪也获得了长足的进步。
目前，机械手的传动方式主要有腱传动（钢丝绳、绳索等）和连杆传动。腱一般具有很高的抗拉强度和很轻的重量，容易实现多自由度和远距离动力传输，节省空间和成本，是一种零回差的柔顺传动方式。但是，腱本身的刚度有限，影响位置精度；控制时需要一定的预紧力，容易产生摩擦；腱的布局容易产生力矩和运动的耦合。这些因素都增加了手爪抓取控制的难度和复杂性。另外一类是采用连杆的传动方式。其特点是采用平面连杆机构传动，优点是刚度好、出力大、负载能力强、加工制造容易、易获得较高的精度，构件之间的接触可以依靠几何封闭来实现，能够较好实现多种运动规律和运动的轨迹的要求，但是设计复杂。还有另外一种机械传动方式，机械传动是手爪驱动器通过螺纹将旋转变成直线运动，拉动驱动器和手指之间的弹簧来驱动手指产生动作，但这种传动方式的缺点是手指的闭合时间较长，手指的结构比较复杂，容易出现故障。
发明内容
本发明的目的是为解决现有机械手的抓取传动方式采用连杆传动或机械传动，连杆传动存在设计结构比较复杂，机械传动存在手指闭合时间较长，手指的结构比较复杂，容易出现故障的问题，而提供一种具有三指结构的机械手爪。
本发明的是通过以下技术方案来实现的：
一种具有三指结构的机械手爪包括电机、联轴器、螺杆、滑块、手爪壳体、探针、信号传感器、三个连杆、三个手指、三个固定轴和三个开关传感器，电机的输出端通过联轴器与螺杆连接，滑块的中心处设有螺纹孔，滑块与螺杆螺纹连接，三个连杆沿同一圆周均布设置，每个连杆的一端与滑块连接，每个连杆的另一端与一个手指连接，手指通过固定轴安装在手爪壳体上，每个手指的中心的轴线的底部安装有一个开关传感器，探针固装在手爪壳体的下端面上，信号传感器安装在探针的下端。由滑块的移动来实现抓取任务。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
一、本发明将连杆机构与机械传动结合起来，驱动器通过螺纹将旋转运动变成直线运动，拉动连杆实现机械手的抓取。本发明能够探测到既定目标物体的方位，使手爪以合适的力，在视觉引导下完成对目标的抓取任务。
二、本发明结构简单，重量轻，体积小，动作灵活，稳定性好，可以实现低负载机械手的功能。
附图说明
图1是本发明的一种具有三指结构的机械手爪的整体结构主剖视图，图2是滑块4的立体图，图3是手爪壳体5的立体图，图4是手指7的立体图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1～图4说明本实施方式，本实施方式包括包括电机1、联轴器2、螺杆3、滑块4、手爪壳体5、探针9、信号传感器10、三个连杆6、三个手指7、三个固定轴8和三个开关传感器11，电机1的输出端通过联轴器2与螺杆3连接，滑块4的中心处设有螺纹孔4-1，滑块4与螺杆3螺纹连接，滑块4沿螺杆3的轴向运动，三个连杆6沿同一圆周均布设置，每个连杆6的一端通过连接轴12与滑块4连接，每个连杆6的另一端通过连接轴12与一个手指7连接，手指7通过固定轴8安装在手爪壳体5上，手指7绕固定轴8张开或闭合，每个手指7的中心的轴线的底部安装有一个开关传感器11，探针9固装在手爪壳体5的下端面上，信号传感器10安装在探针9的下端。由滑块4的移动来实现抓取任务。手指7末端的开关传感器11用来检测力的大小，使手指7以合适的力完成对目标的抓取任务。
工作原理：启动电机1，螺杆3随之转动，当滑块4向上运动时，通过连杆6带动手指7闭合；当滑块4向下运动时，手指7张开。当探针9接触到杯状目标底部时，与探针9连接的信号传感器10产生抓取信号。开关传感器11用于检测手指7是否与目标接触，如果三根手指传感器同时判断抓取到位，发送信号使电机停转，否则继续抓取。
具体实施方式二：结合图1说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一不同的是它还增加有连接套筒13，连接套筒13套装在电机1的输出轴、联轴器2和螺杆3上，连接套筒13的下端通过连接元件与手爪壳体5固定连接。这样设计使得机械传动在一个封闭的环境下完成，使得传动更加平稳。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：结合图1说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一或二不同的是它还增加有电机固定套筒14，电机固定套筒14套装在电机1上。电机固定套筒14用于将电机1固定。其它组成及连接关系与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：结合图1说明本实施方式，本实施方式的电机固定套筒14的上端设有法兰14-1。这样设计便于电机固定套筒14与法兰盘15连接。其它组成及连接关系与具体实施方式三相同。
具体实施方式五：结合图1说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式四不同的是它还增加有法兰盘15，法兰盘15设置在法兰14-1的上端，法兰盘15通过连接元件与法兰14-1连接。这样设计便于将三指结构的机械手爪与机械臂的手腕连接。其它组成及连接关系与具体实施方式四相同。

Claims (5)

1.一种具有三指结构的机械手爪，其特征在于：所述三指结构的机械手爪包括电机（1）、联轴器（2）、螺杆（3）、滑块（4）、手爪壳体（5）、探针（9）、信号传感器（10）、三个连杆（6）、三个手指（7）、三个固定轴（8）和三个开关传感器（11），电机（1）的输出端通过联轴器（2）与螺杆（3）连接，滑块（4）的中心处设有螺纹孔（4-1），滑块（4）与螺杆（3）螺纹连接，三个连杆（6）沿同一圆周均布设置，每个连杆（6）的一端与滑块（4）连接，每个连杆（6）的另一端与一个手指（7）连接，手指（7）通过固定轴（8）安装在手爪壳体（5）上，每个手指（7）的中心的轴线的底部安装有一个开关传感器（11），探针（9）固装在手爪壳体（5）的下端面上，信号传感器（10）安装在探针（9）的下端。
2.根据权利要求1所述一种具有三指结构的机械手爪，其特征在于：所述三指结构的机械手爪还包括连接套筒（13），连接套筒（13）套装在电机（1）的输出轴、联轴器（2）和螺杆（3）上，连接套筒（13）的下端通过连接元件与手爪壳体（5）固定连接。
3.根据权利要求1或2所述一种具有三指结构的机械手爪，其特征在于：所述三指结构的机械手爪还包括电机固定套筒（14），电机固定套筒（14）套装在电机（1）上。
4.根据权利要求3所述一种具有三指结构的机械手爪，其特征在于：所述电机固定套筒（14）的上端设有法兰（14-1）。
5.根据权利要求4所述一种具有三指结构的机械手爪，其特征在于：所述三指结构的机械手爪还包括法兰盘（15），法兰盘（15）设置在法兰（14-1）的上端，法兰盘（15）通过连接元件与法兰（14-1）连接。
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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