CN103624780A

CN103624780A - 基于扭力弹簧防松结构的机械手

Info

Publication number: CN103624780A
Application number: CN201310638460.2A
Authority: CN
Inventors: 石钢; 黄群; 温有才
Original assignee: Shanghai Institute of Technology
Current assignee: Shanghai Institute of Technology
Priority date: 2013-12-03
Filing date: 2013-12-03
Publication date: 2014-03-12
Anticipated expiration: 2033-12-03
Also published as: CN103624780B

Abstract

本发明涉及一种基于扭力弹簧防松结构的机械手，固定板下端两侧分别通过摆动杆铰接左、右机械手手指，左、右机械手手指中间铰接在一起，其铰接处安置扭力弹簧防松组件，扭力弹簧防松组件中的扭力弹簧的两端分别固定在左、右机械手手指内，左、右机械手手指下端分别铰接压缩弹簧与测力传感器组件。本发明的防松结构以安装在机械手手指间的扭力弹簧为主要防松组件，同时在手指指尖位置设计一对压缩弹簧作为辅助放松元件。在工作中由于夹紧力的存在，可以有效的降低动力源的能源消耗。该结构占用空间小，工作可靠，不影响机械手抓取物体的空间。配合手指间的测力传感器可以方便的控制机械手抓取物体时的抓紧力。

Description

基于扭力弹簧防松结构的机械手

技术领域

本发明涉及一种机械手，尤其是一种可适应不同被抓物件的表面承受压力的要求的机械手。

背景技术

机械手也被称为自动手能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。机械手在设计时，不但要保证有一定的开闭尺寸范围，以满足工件尺寸变化的要求，而且还要保证手指要有足够的对工件的夹紧力以及防松装置，以达到在抓取和搬运工作中的可靠与安全性等要求。一般机械手的放松装置是采用在手指两侧连接一个拉力弹簧。这样的结构往往影响机械手的抓取空间即影响机械手抓取物件的大小，其结构如图1所示。由于防松弹簧处于两手指之间因此影响机械手的抓取空间，要抓取稍大的物体必须增大机械手的结构。

发明内容

本发明是要提供一种基于扭力弹簧防松结构的机械手，该防松结构以安装在机械手手指间的扭力弹簧为主要防松组件，同时在手指指尖位置设计一对压缩弹簧作为辅助放松元件；该结构占用空间小，不影响机械手抓取物体的空间，配合手指间的测力传感器可以方便的控制机械手抓取物体时的抓紧力；大大地简化了控制系统的要求。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种基于扭力弹簧防松结构的机械手，包括工作拉杆、固定板、摆动杆、左机械手手指、右机械手手指、手指尖组件、扭力弹簧防松组件、动作机构，其特点是：固定板下端两侧分别通过摆动杆铰接左、右机械手手指，左、右机械手手指中间铰接在一起，其铰接处安置扭力弹簧防松组件，扭力弹簧防松组件中的扭力弹簧的两端分别固定在左、右机械手手指内，左、右机械手手指下端分别铰接手指尖组件。

手指尖组件由手指尖、力传感器连接杆、连接套、压缩弹簧、固定螺栓、弹簧导向筒、传感器支撑块、测力传感器组成，手指尖后端与机械手手指铰接，手指尖前端内装有力传感器连接杆，力传感器连接杆后端轴上装有测力传感器和传感器支撑块，传感器支撑块与连接套后内端面之间装有压缩弹簧，且压缩弹簧与手指尖后内端面之间的固定螺栓和弹簧导向筒约束连接。

本发明的有益效果是：

本发明的防松结构以安装在机械手手指间的扭力弹簧为主要防松组件，同时在手指指尖位置设计一对压缩弹簧作为辅助防松元件。在工作中由于夹紧力的存在，可以有效的降低动力源的能源消耗。该结构占用空间小，工作可靠，不影响机械手抓取物体的空间。配合手指间的测力传感器可以方便的控制机械手抓取物体时的抓紧力。不会形成控制系统的振荡，实时响应快，大大地简化了控制系统的要求。该结构原理不仅可以用于两个手指的机械手，同时还可以用于多个手指的机械手，这是其它防松结构所难以实现的，而且还能保证各个手指均匀的夹紧力。

本发明将防松的扭力弹簧处于手指内部，因此不会影响机械手的抓取空间。由于在手指指尖位置设计一对相对扭力弹簧刚度较弱的压缩弹簧作为辅助放松组件，可以适应不同被抓物件的表面承受压力的要求。

附图说明

图1是现有的装有防松结构的机械手结构示意图；

图2是本发明的结构示意图；

图3是图2的左视图；

图4是图2中扭力弹簧防松组件结构放大图；

图5是压缩弹簧与测力传感器组件结构剖视图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

如图2，3所示，一种基于扭力弹簧防松结构的机械手，包括工作拉杆1、固定板2、摆动杆3、左机械手手指4、右机械手手指5、手指尖组件6、扭力弹簧防松组件7、动作机构8。

固定板2下端两侧分别通过摆动杆3铰接左、右机械手手指4，5，左、右机械手手指4，5中间铰接在一起，其铰接处安置扭力弹簧防松组件7。如图4所示，扭力弹簧防松组件7中的扭力弹簧9的两端分别固定在左、右机械手手指4，5内，左、右机械手手指4，5下端分别铰接手指尖组件6。

如图5所示，手指尖组件6由力传感器连接杆10、手指尖11、压缩弹簧12、固定螺栓13、弹簧导向筒14、传感器支撑块15、测力传感器16组成，手指尖11后端与机械手手指铰接，手指尖11前端内装有力传感器连接杆10，力传感器连接杆10后端轴上装有测力传感器16和传感器支撑块15，传感器支撑块15与手指尖11后内端面之间装有压缩弹簧12，且压缩弹簧12与手指尖11后内端面之间的固定螺栓13和弹簧导向筒14约束连接。

各部件主要作用：

（1）工作拉杆1 ——在动作机构作用下推、拉机械手手指1与2张开与闭合完成放松与抓取物体的工作。

（2）固定板2——支撑、连接动作机构与摆动杆。

（3）摆动杆2——支撑、连接固定板与机械手。

（4）左机械手手指4——放松与抓取物体。两手指间的铰接处安置扭力弹簧，扭力弹簧的两测固定端分别与左、右机械手手指4、5固定。利用两手指之间的铰接结构在工作拉杆的作用下形成相互间的角度变化，并由角度变化引起扭力弹簧受力而产生防松力。

（5）右机械手手指5——同左机械手手指4。

（6）手指尖组件6——由力传感器连接杆、压缩弹簧、固定螺栓、弹簧导向筒、传感器支撑块、测力传感器、手指尖等组成。

1）力传感器连接杆主要将机械手夹紧抓取物体的工作力传递给测力传感器。

2）压缩弹簧主要完成辅助防松的作用，在工作时在一定夹紧力的作用下力传感器连接杆回缩到一定位置，由扭力弹簧完成防松工作。当抓取物体的表面不能有较大个压力时则由压缩弹簧完成防松工作。

3）固定螺栓主要是固定弹簧导向筒。

4）弹簧导向筒主要是与力传感器连接杆共同约束压缩弹簧的理想压缩位置变化，防止压缩弹簧弯曲变形。

5）传感器支撑块主要保持测力传感器的良好受力状态，以免引起测量误差。

6）测力传感器主要进行工作时的夹紧力测试并与控制系统共同进行工作状态控制。

（7）扭力弹簧防松组件6——扭力弹簧的两测固定端分别与机械手手指1、2固定。利用两手指之间的铰接结构在工作拉杆的作用下形成相互间的角度变化，并由角度变化引起扭力弹簧受力而产生防松力。

（8）动作机构8——机械手的动力源。

本发明的工作原理如下：

当动作机构8向上提升时，在工作拉杆1拉动左、右机械手手指4、5，在左、右机械手手指4、5以及摆动杆3之间的铰接作用下，扭力弹簧防松组件6形成反弹力保持手指夹紧被抓物件。同时在手指指尖位置的一对压缩弹簧12在压缩力的作用下也起到辅助防松的作用。

Claims

1.一种基于扭力弹簧防松结构的机械手，包括工作拉杆(1)、固定板(2)、摆动杆(3)、左机械手手指(4)、右机械手手指(5)、手指尖组件(6)、扭力弹簧防松组件(7)、动作机构(8)，其特征在于：所述固定板(2)下端两侧分别通过摆动杆(3)铰接左、右机械手手指(4，5)，左、右机械手手指(4，5)中间铰接在一起，其铰接处安置扭力弹簧防松组件(7)，扭力弹簧防松组件(7)中的扭力弹簧(9)的两端分别固定在左、右机械手手指(4，5)内，左、右机械手手指(4，5)下端分别铰接压缩弹簧与测力传感器组件(6)。

2.根据权利要求1所述的基于扭力弹簧防松结构的机械手，其特征在于：所述压缩弹簧与测力传感器组件(6)由力传感器连接杆(10)、手指尖(11)、压缩弹簧(12)、固定螺栓(13)、弹簧导向筒(14)、传感器支撑块(15)、测力传感器(16)组成，手指尖(11)后端与机械手手指铰接，手指尖(11)前端内装有力传感器连接杆(10)，力传感器连接杆(10)后端轴上装有测力传感器(16)和传感器支撑块(15)，传感器支撑块(15)与手指尖(11)后内端面之间装有压缩弹簧(12)，且压缩弹簧(12)与手指尖(11)后内端面之间的固定螺栓(13)和弹簧导向筒(14)约束连接。