CN106926266A - 一种绳驱联动的机械夹持装置 - Google Patents

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徐文福
汪欣
韩亮
梁斌
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Abstract

本发明公开了一种绳驱联动的机械夹持装置，包括基座、第一级指节和第二级指节；其中，第一级指节基于铰链与基座连接，第二级指节基于铰链与第二级指节连接；所述基座内部包括与第一级指节数量一致的开阖线单元和收缩线单元，所述开阖线单元和收缩线单元各引出对应的驱动线，标记其为开阖线和收缩线，所述开阖线和收缩线不处于同一直线；开阖线单元和收缩线单元通过牵引各自的驱动线以产生力矩差，基于力矩差驱动指节。本发明通过不在一条直线上的两条驱动线产生的不同的力矩来推动指节运动，基于弹簧的弹力改变力矩以实现自动归位，使用滑轮同时连接指节的收缩线以节省电机的设置，可以节约装置的成本。

Description

一种绳驱联动的机械夹持装置
技术领域
本发明涉及一种绳驱联动的机械夹持装置，属于机械结构领域。
背景技术
机械臂手爪种类繁多，原理、结构各不相同，适用范围也相去甚远。手爪的设计扩展了机械臂的功能，使机械臂能适应不同的工作要求。为了完成更加复杂和精细的操作任务，机械臂手爪朝着多自由度、多适应性的方向发展，也造成手爪的结构越来越复杂、造价越来越昂贵。随着机械臂在生产生活中的应用越来越普遍，多适应性但是结构简单、价格低廉的手爪原来越受到人们的青睐。目前手爪的传动方式有传统机械传动、气动等多种方式，其中绳驱以其独特的优势在手爪的设计中占据了不小的比重。采用绳索驱动可以将动力向较远的地方传输，同时保证设备整体的尺寸不至于过大。但是为每个绳索提供驱动的电机则成本较高，不适合推广。
发明内容
为了解决上述问题，本发明通过提供一种绳驱联动的机械夹持装置。
本发明采用的技术方案为一种绳驱联动的机械夹持装置，包括基座、第一级指节和第二级指节；其中，第一级指节基于铰链与基座连接，第二级指节基于铰链与第二级指节连接；第一级指节依数量形成在平面内的均等分布；所述基座内部包括与第一级指节数量一致的开阖线单元和收缩线单元，所述开阖线单元和收缩线单元各引出对应的驱动线，标记其为开阖线和收缩线，所述开阖线和收缩线位于铰链的两边；开阖线单元和收缩线单元通过牵引各自的驱动线以产生力矩差，基于力矩差驱动指节。
优选地，所述收缩线单元包括伺服电机、联轴器、丝杆、滑块、滑轮和收缩线；其中，伺服电机连接联轴器，联轴器与丝杆、滑块形成螺旋机构以移动滑块，通过滑块的位移绷紧/放松收缩线，所述收缩线穿过第一级指节与位于第二级指节内的固定点连接。
优选地，所述第一级指节和第二级指节还包括若干销轴，所述销轴用于限制收缩线的位置。
优选地，开阖线单元包括锁紧蜗杆、涡轮和开阖线，所述锁紧蜗杆与涡轮形成张紧结构，所述开阖线连接涡轮，通过旋转锁紧蜗杆带动涡轮旋转，通过涡轮旋转调节开阖线的张力。
优选地，所述第二级指节设置有拉伸弹簧，所述拉伸弹簧连接开阖线。
优选地，所述第二级指节设置有用于安置拉伸弹簧的固定腔体。
本发明的有益效果为通过不在一条直线上的两条驱动线产生的不同的力矩来推动指节运动，基于弹簧的弹力改变力矩以实现自动归位，使用滑轮同时连接指节的收缩线以节省电机的设置，可以节约装置的成本。
附图说明
图1所示为基于本发明实施例的一种绳驱联动的机械夹持装置的剖视图；
图2所示为基于本发明实施例的一种绳驱联动的机械夹持装置的结构图。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明进行说明。
基于发明的实施例，如图1和图2所示一种绳驱联动的机械夹持装置的剖视图和结构图，包括基座1、第一级指节2和第二级指节3；其中，第一级指节基于铰链4与基座连接，第二级指节基于铰链4与第二级指节连接；第一级指节依数量形成在平面内的均等分布；所述基座内部包括与第一级指节数量一致的开阖线单元和收缩线单元，所述开阖线单元和收缩线单元各引出对应的驱动线，标记其为开阖线5和收缩线6，所述开阖线和收缩线位于铰链的两边；开阖线单元和收缩线单元通过牵引各自的驱动线以产生力矩差，基于力矩差驱动指节。
基座作为动力源牵引绳线来驱动指节，指节与基座之间使用铰链连接，在指节内有两条绳线，两条绳线不处于同一条直线上，因为绳线不处于一条直线，因此，在绷紧受力的情况下，对指节造成的力会产生夹角，由于力的合成导致出现一个驱动指节向某一方向的合成力，由于铰链的限制，该合成力形成一个针对铰链的力矩，使指节绕着铰链运动，进行夹持或者松开的动作。
由于要夹持物品，因此需要至少两个指节的结合，分布位置为在平面内（即以基座为平面，指节均等的分布于基座上），按照指节数量平均分布，即两个指节则为对称分布，3个的时候则形成120°分布，4个的时候则形成90°分布，即两两对称。
所述收缩线单元包括伺服电机7、联轴器8、丝杆9、滑块10、滑轮11和收缩线；其中，伺服电机连接联轴器，联轴器与丝杆、滑块形成螺旋机构以移动滑块，通过滑块的位移绷紧/放松收缩线，所述收缩线穿过第一级指节与位于第二级指节内的固定点12连接。
滑轮安置于滑块上，而滑块则基于螺旋机构得以上下移动，滑轮运动的时候会压迫或者解放收缩线，从而改变收缩线的张力，由于收缩线的末端固定与第二级指节，因此会导致第二级指节向内进行夹持动作。
根据需求，第一级指节可以存在多个，将其对应数量的收缩线，全部连接到一个滑轮上，这样可以节省电机。
所述第一级指节和第二级指节还包括若干销轴13，所述销轴用于限制收缩线的位置。
销轴主要用于摆放收缩线，通过不同的角度以达到最合适的力矩的形成。
开阖线单元包括锁紧蜗杆14、涡轮15和开阖线，所述锁紧蜗杆与涡轮形成张紧结构，所述开阖线连接涡轮，通过旋转锁紧蜗杆带动涡轮旋转，通过涡轮旋转调节开阖线的张力。
锁紧蜗杆、涡轮形成张紧机构，通过调节锁紧蜗杆可以张紧绳线，旋转锁紧蜗杆带动涡轮旋转，从而使绳线缠绕在涡轮上，从而调节恢复绳的张力。
所述第二级指节设置有拉伸弹簧16，所述拉伸弹簧连接开阖线。
基于弹簧的回复作用，能够在放松收缩线的情况下，改变合成力的方向，形成驱动指节向外扩张的运动。
所述第二级指节设置有用于安置拉伸弹簧的固定腔体17。
以上所述，只是本发明的较佳实施例而已，本发明并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本发明的技术效果，都应属于本发明的保护范围。在本发明的保护范围内其技术方案和/或实施方式可以有各种不同的修改和变化。

Claims (6)

1.一种绳驱联动的机械夹持装置，其特征在于，包括基座、第一级指节和第二级指节；其中，
第一级指节基于铰链与基座连接，第二级指节基于铰链与第二级指节连接；
第一级指节依数量形成在平面内的均等分布；
所述基座内部包括与第一级指节数量一致的开阖线单元和收缩线单元，所述开阖线单元和收缩线单元各引出对应的驱动线，标记其为开阖线和收缩线，所述开阖线和收缩线位于铰链的两边；
开阖线单元和收缩线单元通过牵引各自的驱动线以产生力矩差，基于力矩差驱动指节。
2.根据权利要求1所述的一种绳驱联动的机械夹持装置，其特征在于，所述收缩线单元包括伺服电机、联轴器、丝杆、滑块、滑轮和收缩线；其中，
伺服电机连接联轴器，联轴器与丝杆、滑块形成螺旋机构以移动滑块，通过滑块的位移绷紧/放松收缩线，所述收缩线穿过第一级指节与位于第二级指节内的固定点连接。
3.根据权利要求2所述的一种绳驱联动的机械夹持装置，其特征在于，所述第一级指节和第二级指节还包括若干销轴，所述销轴用于限制收缩线的位置。
4.根据权利要求1所述的一种绳驱联动的机械夹持装置，其特征在于，开阖线单元包括锁紧蜗杆、涡轮和开阖线，所述锁紧蜗杆与涡轮形成张紧结构，所述开阖线连接涡轮，通过旋转锁紧蜗杆带动涡轮旋转，通过涡轮旋转调节开阖线的张力。
5.根据权利要求4所述的一种绳驱联动的机械夹持装置，其特征在于，所述第二级指节设置有拉伸弹簧，所述拉伸弹簧连接开阖线。
6.根据权利要求5所述的一种绳驱联动的机械夹持装置，其特征在于，所述第二级指节设置有用于安置拉伸弹簧的固定腔体。
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