CN103786160A

CN103786160A - 一种机器人夹持模块

Info

Publication number: CN103786160A
Application number: CN201410039405.6A
Authority: CN
Inventors: 肖晓晖; 游凡; 王杨; 朱泽群; 徐俊
Original assignee: Wuhan University WHU
Current assignee: WUHAN SIHENGDA TECHNOLOGY Co.,Ltd.
Priority date: 2014-01-27
Filing date: 2014-01-27
Publication date: 2014-05-14
Anticipated expiration: 2034-01-27
Also published as: CN103786160B

Abstract

本发明涉及一种机器人的夹持模块。该夹持模块包括两个相对设置的夹爪组件、上下可拆分的夹持器平台、夹持器传动组件、及夹持锁紧机构等。通过电机及减速器带动上下夹持器平台内的传动机构转动，从而实现双手爪的张开和闭合。本夹持模块结构简单紧凑，上下夹持器平台可分离，方便装配和拆卸，下夹持器平台上设有多排与其它零部件相接的孔位，方便搭载不同的机器人模块。同时，平行四边形机构上设有夹持锁紧机构，能保证在夹持状态下自动锁紧。在平行四边形机构上还设有连接双手爪的孔位，方便更换不同尺寸和外形的手爪或安装检测装置，来适应不同抓持介质、环境或从事不同的任务作业，从而能搭建不同的机器人构型或系统。

Description

一种机器人夹持模块

技术领域

本发明涉及一种夹持模块，尤其是涉及一种机器人夹持模块。

背景技术

随着机器人技术的不断发展，机器人在生活和生产中应用越来越广泛，但由于相关技术的有待完善和成熟，离现实大规模、低成本和多领域的应用还有很远的距离。现有机器人往往是针对某种特定应用场合，只具备一种主要功能和固定的构型，不具备机器人功能的扩展性和构型的可重构性，这样势必造成机器人研发周期长，应用局限，制约机器人的推广和在多领域内的应用。而机器人功能部件的标准化与模块化是提高机器人的运动精度、运动速度、降低成本和提高可靠性的重要途径，也是当今世界研究机器人研究和开发的一个趋势和热点。机器人的模块化是将机器人关节一些要素组合成一个具有特定功能的子系统，通过该子系统模块与其它模块进行组合，构成具有不同自由度、不同功能或性能的机器人，使得机器人具有可重构型和多功能性。

针对机器人夹持模块的研究，我国近年来也研制了一些成果。发明专利（CN 1759994A）公布了一种空间机器人手爪，包括电机位置传感器、电机驱动装置、支撑套、谐波减速器等部件。该发明采用谐波减速器部件减速，并通过主传动锥齿轮带动从动单手指锥齿轮和从动双手指锥齿轮转动，最终带动单手指四连杆机构和双手指四连杆机构旋转。发明专利（CN103507077）公布了一种家电压缩机上下料的机器人手爪，包括抓取压缩机的机械手指、用于控制机械手指张开和闭合的三爪型气爪和固定座，通过三爪型气爪控制机械手指的张开和闭合，进而实现机械手爪抓取或放开压缩机。以上列举的专利，要么机构过于复杂和笨重，要么存在手爪更换性不强，不易适应不同的抓持介质，也导致了机器人的可重构性较弱。

现阶段已公布的机器人夹持模块没有充分实现机器人构型的灵活性和快捷性，夹持机构的自锁性，构件相对复杂和笨重化，安装和拆卸都不易进行。同时，现有的模块大多具有针对性的应用场合，不具备多模块的搭载结构和多途径的应用，因此有必要开发更为简单紧凑、方便重构、能多模块的搭载和多途径应用的机器人夹持模块。

发明内容

本发明主要是解决现有技术所存在的技术问题；提供了一种结构简单、制造成本低、所需空间小、方便重构、能夹持自锁和多模块的搭载及应用的机器人夹持模块。通过夹持器平台上设有多排与其它零部件相接的孔位，方便搭载不同的机器人模块；通过更换手爪尺寸或外形，来适应不同抓持介质，从而搭建不同的机器人构型或系统，同时可以通过在手爪上安装检测装置来完成检测工作的一种机器人夹持模块。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种机器人夹持模块，其特征在于，包括一个带有盘式电机的驱动机构；所述驱动机构的输出与夹持器传动组件配接，所述夹持器传动组件设置在一个具有空腔的夹持器平台内，夹持器传动组件与夹爪组件连接，所述夹爪组件包含若干连杆以及与连杆连接的手爪；所述驱动机构通过夹持器传动组件带动连杆从而控制手爪的开合。

在上述的一种机器人夹持模块，所述驱动机构包括盘式电机、输入轴与盘式电机输出轴配接的行星齿轮减速器、电机座、以及第一圆柱头螺钉；所述夹持器平台包括两个截面均为U形的上夹持器平台和下夹持器平台；所述上夹持器平台和下夹持器平台通过第一圆柱头螺钉紧固连接形成一个具有空腔的夹持器平台；行星齿轮减速器通过电机座与上夹持器平台和下夹持器平台紧固连接；盘式电机通过行星齿轮减速器以及夹持器传动组件驱动夹爪组件进行夹持。

在上述的一种机器人夹持模块，所述夹持器传动组件包括：与行星齿轮减速器输出轴配接的联轴器、与联轴器配接的第一齿轮轴、与第一齿轮轴连接的第一传动齿轮、端盖压板、与第一传动齿轮啮合并装配在第二齿轮轴上的第二传动齿轮、定位环、角接触球轴承；所述联轴器一端与行星齿轮减速器通过螺钉紧固连接，另一端与第一齿轮轴通过螺钉紧固连接；第一齿轮轴和第二齿轮轴两端均通过角接触球轴承支承在上夹持器平台和下夹持器平台内，一端通过安装在上夹持器平台和下夹持器平台上的端盖压板进行限位和预紧；第一传动齿轮和第二传动齿轮分别通过键装配在第一齿轮轴和第二齿轮轴上，通过两齿轮的啮合来传递运动和力矩。

在上述的一种机器人夹持模块，所述的夹爪组件包括至少两个内连杆、至少两个外连杆以及两个手爪；内连杆一端通过螺钉分别与第一传动齿轮和第二传动齿轮紧固连接，另一端分别与两个手爪铰接；两个外连杆一端分别与上夹持器平台和下夹持器平台铰接，另一端分别与手爪铰接；所述的铰接处均设有垫片；这样由外连杆、内连杆、手爪、上夹持器平台和下夹持器平台组成平行四边形机构，从而能进行有效且平稳夹持。

另外，可拆分离的夹持器平台上设有与机器人其余模块相接的多排孔位和限位槽，方便搭载不同的机器人模块。

在上述的一种机器人夹持模块，还包括一个锁紧机构，所述的锁紧机构包括第二圆柱头螺钉和锁紧弹簧装置；所述的锁紧弹簧装置通过第二圆柱头螺钉分别装置在手爪上，在机器人夹持模块张开或闭合的时，可实现夹持状态下的自动锁紧。

在上述的一种机器人夹持模块，所述的夹爪为相对位置的V形手爪。可以通过由外连杆、内连杆、手爪、上夹持器平台和下夹持器平台组成平行四边形机构上的孔位结构，来更换不同尺寸和外形的手爪，从而方便搭建不同的机器人构型或系统。

在上述的一种机器人夹持模块，所述两个手爪内壁与管道接触部位还设有橡胶垫。

在上述的一种机器人夹持模块，所述锁紧弹簧装置采用拉簧或者气弹簧，拉簧或者气弹簧的两端分别安装在两个手爪上。锁紧弹簧装置包括但不限于拉簧或者气弹簧。

因此，本发明具有如下优点：1.模块化的设计方法，机器人构建和拆装简单。上下夹持器平台可分离，方便构建机器人夹持模块传动组件和夹持组件，也方便装配、拆卸以及零部件损伤后的维护，也便于夹持模块的拓展和应用； 2.夹持模块上设有多排与其它零部件相接的孔位，同时平行四边形机构上还设有连接双手爪的孔位结构，方便搭载不同的机器人模块和更换不同尺寸和外形的手爪或安装检测装置，来适应不同的抓持介质或者进行检测；3.夹持模块上设有夹持锁紧机构，能保证在夹爪张开或闭合时，在夹持状态下自动锁紧，减少电机功率损耗和对电机损害；4.夹持器模块手爪设置为V形结构，可实现两个方向的抓取和夹持，具有一定的管径适应性，同时在手爪上方便装置橡胶垫，可增大摩擦。

附图说明

图1是本发明机器人夹持模块的外观图。

图2是本发明夹持模块的爆炸示意图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：

本发明中，提供一种机器人夹持模块，为了满足结构简单紧凑、方便模块在功能上拓展、能夹持自锁、能多模块的搭载及应用的要求，机器人夹持模块使用盘式电机、行星齿轮减速器、夹持器传动组件、夹爪组件及锁紧机构实现运动和夹持功能。其所述夹持器模块由盘式电机驱动，经行星减速器后传递扭矩至齿轮，通过两齿轮的啮合，带动固定在齿轮上的内连杆转动，内连杆、外连杆、上下可拆分离平台及手爪构成平行四边形机构实现手爪的夹持和松开功能，并通过锁紧机构实现在夹爪张开或闭合时，在夹持状态下自动锁紧。

本发明中，一种机器人夹持器模块的外观和结构分别如如图1和图2所示。该机器人夹持器模块主要零部件包括：盘式电机1、行星齿轮减速器2、电机座3、联轴器4、销轴5、第一圆柱头螺钉6、第一齿轮轴7、第一传动齿轮8、上夹持器平台9、下夹持器平台10、端盖压板11、第二传动齿轮12、第二齿轮轴13、定位环14、角接触球轴承15、垫片16、外连杆17、内连杆18、第二圆柱头螺钉19、锁紧弹簧装置20、手爪21。

上述夹持器平台可拆分离为上夹持器平台10和下夹持器平台9，上夹持器平台10和下夹持器平台9通过螺钉固定连接；联轴器4一端与行星齿轮减速器2固定，另一端与第一齿轮轴7通过螺钉固定；第一传动齿轮8和第二传动齿轮12啮合，两传动齿轮分别装配在第一齿轮轴7和第二齿轮轴13上，通过定位环14和轴承15定位装配；内连杆18一端通过螺钉与第一传动齿轮8和第二传动齿轮12固定连接，另一端与手爪21铰接；外连杆17一端与手爪21铰接，另一端和上夹持器平台10和下夹持器平台9铰接；锁紧弹簧装置通过第二圆柱头螺钉19固定连接在平行四边形机构平台上；手爪21、内连杆18、外连杆17与上夹持器平台10和下夹持器平台9构成平行四边形机构。两夹持模块手爪通过两个齿轮啮合传动保持同步运动，并实现夹持模块手爪夹持和放松，通过锁紧机构实现夹持状态下的自锁。夹持模块手爪上与管道接触部位可以安装橡胶，增强手爪夹持的稳定性和适应性；在本实施例中，锁紧弹簧装置20采用但不仅限于拉簧或者气弹簧，拉簧或者气弹簧的两端分别安装在两个手爪21上。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims

1.一种机器人夹持模块，其特征在于，包括一个带有盘式电机（1）的驱动机构；所述驱动机构的输出与夹持器传动组件配接，所述夹持器传动组件设置在一个具有空腔的夹持器平台内，夹持器传动组件与夹爪组件连接，所述夹爪组件包含若干连杆以及与连杆连接的手爪（21）；所述驱动机构通过夹持器传动组件带动连杆从而控制手爪（21）的开合。

2.根据权利要求1所述的一种机器人夹持模块，其特征在于，所述驱动机构包括盘式电机（1）、输入轴与盘式电机（1）输出轴配接的行星齿轮减速器（2）、电机座（3）、以及第一圆柱头螺钉（6）；所述夹持器平台包括两个截面均为U形的上夹持器平台（10）和下夹持器平台（9）；所述上夹持器平台（10）和下夹持器平台（9）通过第一圆柱头螺钉（6）紧固连接形成一个具有空腔的夹持器平台；行星齿轮减速器（2）通过电机座（3）与上夹持器平台（10）和下夹持器平台（9）紧固连接；盘式电机（1）通过行星齿轮减速器（2）以及夹持器传动组件驱动夹爪组件进行夹持。

3.根据权利要求1所述的一种机器人夹持模块，其特征在于，所述夹持器传动组件包括：与行星齿轮减速器（2）输出轴配接的联轴器（4）、与联轴器（4）配接的第一齿轮轴（7）、与第一齿轮轴（7）连接的第一传动齿轮（8）、端盖压板（11）、与第一传动齿轮（8）啮合并装配在第二齿轮轴（13）上的第二传动齿轮（12）、定位环（14）、角接触球轴承（15）；所述联轴器（4）一端与行星齿轮减速器（2）通过螺钉紧固连接，另一端与第一齿轮轴（7）通过螺钉紧固连接；第一齿轮轴（7）和第二齿轮轴（13）两端均通过角接触球轴承（15）支承在上夹持器平台（10）和下夹持器平台（9）内，一端通过安装在上夹持器平台（10）和下夹持器平台（9）上的端盖压板（11）进行限位和预紧；第一传动齿轮（8）和第二传动齿轮（12）分别通过键装配在第一齿轮轴（7）和第二齿轮轴（13）上，通过两齿轮的啮合来传递运动和力矩。

4.根据权利要求2所述的一种机器人夹持模块，其特征在于，所述的夹爪组件包括至少两个内连杆（18）、至少两个外连杆（17）以及两个手爪（21）；内连杆（18）一端通过螺钉分别与第一传动齿轮（8）和第二传动齿轮（12）紧固连接，另一端分别与两个手爪（21）铰接；两个外连杆（17）一端分别与上夹持器平台（10）和下夹持器平台（9）铰接，另一端分别与手爪（21）铰接；所述的铰接处均设有垫片（16）；这样由外连杆（17）、内连杆（18）、手爪（21）、上夹持器平台（10）和下夹持器平台（9）组成平行四边形机构，从而能进行有效且平稳夹持。

5.根据权利要求3所述的一种机器人夹持模块，其特征在于，还包括一个锁紧机构，所述的锁紧机构包括第二圆柱头螺钉（19）和锁紧弹簧装置（20）；所述的锁紧弹簧装置（20）通过第二圆柱头螺钉（19）分别装置在手爪（21）上，在机器人夹持模块张开或闭合的时，可实现夹持状态下的自动锁紧。

6.根据权利要求2-3所述的一种机器人夹持模块，其特征在于，所述的夹爪为相对位置的V形手爪；可以通过由外连杆（17）、内连杆（18）、手爪（21）、上夹持器平台（10）和下夹持器平台（9）组成平行四边形机构上的孔位结构，来更换不同尺寸和外形的手爪，从而方便搭建不同的机器人构型或系统。

7.根据权利要求3所述的一种机器人夹持模块，其特征在于，所述两个手爪（21）内壁与管道接触部位还设有橡胶垫。

8.根据权利要求3所述的一种机器人夹持模块，其特征在于，所述锁紧弹簧装置（20）采用拉簧或者气弹簧，拉簧或者气弹簧的两端分别固定在两个手爪（21）上。