CN106142116B - 一种平动变速机械手爪 - Google Patents

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    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J15/00Gripping heads and other end effectors
    • B25J15/02Gripping heads and other end effectors servo-actuated
    • B25J15/0253Gripping heads and other end effectors servo-actuated comprising parallel grippers

Abstract

本发明涉及一种平动变速机械手爪,包括步进电机、联轴器、传动机构、第一夹持件、第二夹持件、第一夹指、第二夹指、底板、前挡板、后挡板、滑块、滑动直线导轨。本发明的机械手爪以步进电机作为驱动,通过丝杠螺母传动副把电机的转动转化为传动滑块的移动,同时传动滑块的两个圆柱销上的滚珠轴承分别在第一弧形滑槽和第二弧形滑槽内滚动,带动第一夹持件与第二夹持件张开或闭合运动,通过弧形滑槽的曲线参数变化来实现机械手爪指尖的变速运动,即减速闭合、加速张开。本发明机械手爪的这一特点,既减少了指尖接触易碎目标物体时的冲击,使得夹持稳定可靠,又提高了手爪的工作效率。

Description

一种平动变速机械手爪
技术领域
本发明涉及机器人技术领域,具体涉及一种平动变速机械手爪。
背景技术
机器人手爪是位于机器人手臂末端的执行部件,手爪抓取目标时的灵活性、精确性和稳定性是衡量机械手爪设计水平的一个重要指标。目前,工业机器人手爪按驱动方式可分为气压式、液压式、电动式等;按手爪指尖的张合形式可分为回转型、平动型等。由于气压式手爪结构简单、成本低,因此,在要求不是很高的自动化领域最为常用。电动手爪与气动手爪相比,其特点是:电动手爪的开合具有可编程控制的功能,可实现多点定位;电动手爪的加减速可控,可以减小对目标物体的冲击;电动手爪的夹持力可以调整,并可以实现力的闭环控制,可用于高柔性的精密作业场合。传统电动手爪是通过控制电机转速来控制手指的运动速度,但现有技术存在不足,较难通过控制方式来实现一些精密易碎零部件的夹持操作。
发明内容
为了克服现有技术的不足,本发明提供一种平动变速机械手爪,该机械手爪在电机匀速转动时能够实现指尖变速运动,即指尖减速闭合和加速张开,这一特点既保证了对易碎精密零件的可靠夹持,又提高了手爪的工作效率。
为达到上述目的,本发明的思路如下:
考虑电动机械手爪结构的简单性和稳定可靠性,在实际操作中很难通过控制电机转速来控制手爪夹取和释放目标物体的速度,而且这种方式夹持精度不高、稳定性较差,成本较高。对此,能否设计一种简单实用的机械结构来实现夹爪指尖的变速运动,从而代替那种难度较大的电机控制方式。基于电机驱动手爪,因此考虑如何设计一种合理的机械结构把电机的匀速转动转化为手爪夹指的变速平动。
基于以上思路,本发明采用如下技术方案:
一种平动变速机械手爪,包括步进电机、联轴器、传动机构、第一夹持件、第二夹持件、第一夹指、第二夹指、底板、前挡板、后挡板、滑块、滑动直线导轨;所述底板一端与前挡板通过螺钉相连接,另一端与后挡板通过螺钉相连接,所述步进电机固定在后挡板上,步进电机的输出轴通过联轴器与传动机构连接;所述滑动直线导轨设有两根,平行固定在底板上,所述滑块设有四个,分别两两平行固定在第一夹持件和第二夹持件上,所述滑块与滑动直线导轨相配合,使得第一夹持件和第二夹持件能够沿滑动直线导轨滑动;所述第一夹指和第二夹指分别与第一夹持件和第二夹持件前端通过螺钉连接,伸出前挡板上的凹槽;所述第一夹持件上设有第一弧线滑槽,所述第二夹持件上设有第二弧线滑槽,所述第一曲线滑槽与第二弧形滑槽相互对称;所述传动机构通过第一弧线滑槽和第二弧线滑槽连接所述第一夹持件和第二夹持件。
所述传动机构由支撑座、第一滚珠轴承、传动滑块、丝杠、双轴直线导轨、第二滚珠轴承组成,所述的支撑座与底板连接,所述丝杠一端嵌套第一滚珠轴承与支撑座配合连接,并通过联轴器与步进电机的输出轴相连,丝杠另一端嵌套第二滚珠轴承与前挡板配合连接;所述双轴直线导轨由两根平行光轴组成,一端与支撑座连接,另一端与前挡板连接,所述传动滑块中部设有螺纹孔,与丝杠形成丝杠螺母运动副,螺纹孔的两侧设有两个通孔,与双轴直线导轨形成滑动运动副,所述传动滑块把丝杠的转动转化为传动滑块沿着双轴直线导轨的滑动,所述传动滑块两侧的底部通过圆柱销连接两个滚珠轴承,所述滚珠轴承分别在第一弧线滑槽和第二弧线滑槽内滚动,带动第一夹持件和第二夹持件沿滑动直线导轨方向加速张开或减速闭合运动。
当传动滑块沿丝杠轴向移动时,带动第一夹持件与第二夹持件沿滑动直线导轨方向张开或闭合运动,由此带动第一夹持件与第二夹持件相连的指尖完成张开或夹紧动作,通过弧形滑槽的曲线参数变化来改变机械手爪指尖运动速度,所以弧形滑槽曲线的设计较为关键。
与现有技术相比,本发明具有如下的优点:
本发明通过弧形滑槽的曲线参数变化来实现机械手爪指尖的变速运动,即减速闭合、加速张开。本发明机械手爪的这一特点,既减少了指尖接触易碎目标物体时的冲击,使得夹持稳定可靠,又提高了手爪的工作效率。
附图说明
图1为本发明机构的整体结构示意图。
图2为本发明中夹持件、夹指、滑动直线导轨结构示意图。
图3为本发明中传动滑块结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
如图1和图2所示,一种平动变速机械手爪,包括步进电机1、联轴器2、传动机构、第一夹持件9、第二夹持件15、第一夹指11、第二夹指13、底板19、前挡板10、后挡板20、滑块17、滑动直线导轨18;所述底板19一端与前挡板10通过螺钉相连接,另一端与后挡板20通过螺钉相连接,所述步进电机1固定在后挡板20上,步进电机1的输出轴通过联轴器2与传动机构连接;所述滑动直线导轨18设有两根,平行固定在底板19上,所述滑块17设有四个,分别两两平行固定在第一夹持件9和第二夹持件15上,所述滑块17与滑动直线导轨18相配合,使得第一夹持件9和第二夹持件15能够沿滑动直线导轨18滑动;所述第一夹指11和第二夹指13分别与第一夹持件9和第二夹持件15前端通过螺钉连接,伸出前挡板10上的凹槽,可以更换不同类型的夹指,以拓宽手爪的适用范围。所述第一夹持件9上设有第一弧线滑槽8,所述第二夹持件15上设有第二弧线滑槽14,所述第一曲线滑槽8与第二弧形滑槽14相互对称;所述传动机构通过第一弧线滑槽8和第二弧线滑槽14连接所述第一夹持件9和第二夹持件15。
如图1和图3所示,所述传动机构由支撑座3、第一滚珠轴承4、传动滑块5、丝杠6、双轴直线导轨7、第二滚珠轴承12组成,所述的支撑座3与底板19连接,所述丝杠6一端嵌套第一滚珠轴承4与支撑座3配合连接,并通过联轴器2与步进电机1的输出轴相连,丝杠6另一端嵌套第二滚珠轴承12与前挡板10配合连接;所述双轴直线导轨7由两根平行光轴组成,一端与支撑座3连接,另一端与前挡板10连接,所述传动滑块5中部设有螺纹孔22,与丝杠6形成丝杠螺母运动副,螺纹孔22的两侧设有两个通孔21,与双轴直线导轨7形成滑动运动副,所述传动滑块5把丝杠6的转动转化为传动滑块5沿着双轴直线导轨7的滑动,所述传动滑块5两侧的底部通过圆柱销23连接两个滚珠轴承16,所述滚珠轴承16分别在第一弧线滑槽8和第二弧线滑槽14内滚动,带动第一夹持件9和第二夹持件15沿滑动直线导轨18方向加速张开或减速闭合运动,使得运动更加平稳,减少摩擦,不仅提高了使用寿命,同时能提高手爪夹持的精度。
本发明的工作原理如下:
本发明的机械手爪当步进电机1匀速正、反转动时,带动丝杠6转动,由丝杠螺母传动副将运动传递至传动滑块5,传动滑块5的两个圆柱销23上的滚珠轴承16分别在第一弧形滑槽8和第二弧形滑槽14内滚动,带动第一夹持件9与第二夹持件15沿滑动直线导轨18方向加速张开或减速闭合运动,由此带动与第一夹持件9和第二夹持件15相连的第一夹指11和第二夹指13实现缓慢夹紧或快速张开。

Claims (2)

1.一种平动变速机械手爪,其特征在于:包括步进电机(1)、联轴器(2)、传动机构、第一夹持件(9)、第二夹持件(15)、第一夹指(11)、第二夹指(13)、底板(19)、前挡板(10)、后挡板(20)、滑块(17)、滑动直线导轨(18);所述底板(19)一端与前挡板(10)通过螺钉相连接,另一端与后挡板(20)通过螺钉相连接,所述步进电机(1)固定在后挡板(20)上,步进电机(1)的输出轴通过联轴器(2)与传动机构连接;所述滑动直线导轨(18)设有两根,平行固定在底板(19)上,所述滑块(17)设有四个,分别两两平行固定在第一夹持件(9)和第二夹持件(15)上,所述滑块(17)与滑动直线导轨(18)相配合,使得第一夹持件(9)和第二夹持件(15)能够沿滑动直线导轨(18)滑动;所述第一夹指(11)和第二夹指(13)分别与第一夹持件(9)和第二夹持件(15)前端通过螺钉连接,伸出前挡板(10)上的凹槽;所述第一夹持件(9)上设有第一弧线滑槽(8),所述第二夹持件(15)上设有第二弧线滑槽(14),第一弧线滑槽(8)与第二弧形滑槽(14)相互对称;所述传动机构通过第一弧线滑槽(8)和第二弧线滑槽(14)连接所述第一夹持件(9)和第二夹持件(15);第一弧线滑槽(8)和第二弧线滑槽(14)在步进电机(1)至第一夹指(11)、第二夹指(13)方向上由内向外侧延伸,且弧形向外侧凸出,第一夹持件(9)与第二夹持件(15)沿滑动直线导轨(18)方向加速张开或减速闭合运动,由此带动与第一夹持件(9)和第二夹持件(15)相连的第一夹指(11)和第二夹指(13)实现缓慢夹紧或快速张开。
2.根据权利要求1所述的平动变速机械手爪,其特征在于:所述传动机构由支撑座(3)、第一滚珠轴承(4)、传动滑块(5)、丝杠(6)、双轴直线导轨(7)、第二滚珠轴承(12)组成,所述的支撑座(3)与底板(19)连接,所述丝杠(6)一端嵌套第一滚珠轴承(4)与支撑座(3)配合连接,并通过联轴器(2)与步进电机(1)的输出轴相连,丝杠(6)另一端嵌套第二滚珠轴承(12)与前挡板(10)配合连接;所述双轴直线导轨(7)由两根平行光轴组成,一端与支撑座(3)连接,另一端与前挡板(10)连接,所述传动滑块(5)中部设有螺纹孔(22),与丝杠(6)形成丝杠螺母运动副,螺纹孔(22)的两侧设有两个通孔(21),与双轴直线导轨(7)形成滑动运动副,所述传动滑块(5)把丝杠(6)的转动转化为传动滑块(5)沿着双轴直线导轨(7)的滑动,所述传动滑块(5)两侧的底部通过圆柱销(23)连接两个滚珠轴承(16),所述滚珠轴承(16)分别在第一弧线滑槽(8)和第二弧线滑槽(14)内滚动,带动第一夹持件(9)和第二夹持件(15)沿滑动直线导轨(18)方向加速张开或减速闭合运动。
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