CN107042522A - 一种舵机驱动的机器人末端夹持模块 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种舵机驱动的机器人末端夹持模块，末端夹持模块包括可向外输出动力的驱动舵机，驱动舵机的动力输出端与舵机输出盘相连，舵机输出盘的另一端与设置于上基座内的蜗杆一端相连并驱动蜗杆正向或反向旋转，上基座内部还铰接有左右对称设置的一对主动夹持臂，蜗杆向主动夹持臂啮合传动使主动夹持臂可绕与上基座的铰接中心摆动，主动夹持臂的夹持端可相互合拢或分离。相对于现有技术，本发明具有结构简单、体积小并且紧凑以及操作灵活等优点，能够通过控制舵机运动模式实现多种力矩、速度和位置的控制，并且下基座为可替换的结构，极大地方便与不同机器人的末端相互配合工作，以高效完成多种需要防止工件夹损或夹伤的工序。

Description

一种舵机驱动的机器人末端夹持模块

技术领域

本发明涉及舵机齿轮式机器人夹持技术领域，特别涉及一种舵机驱动的机器人末端夹持模块。

背景技术

在工业生产中，经常需要进行工件分拣、搬运等工序，当通过人力开展上述工序时，工人容易通过自身的判断而采取不同力气进行相应操作，因此人力方式不容易对工件造成破坏。但是如果工人长期从事如此简单并且重复的工作，容易使得工人对该工作产生厌恶情绪，并且随着国内人口出生率的逐渐下降，人工成本必将不断升高。因此，通过产业升级，使用机器人以取代部分简单且重复的工作，是符合社会发展趋势。

在机器人取代部分人力工作，其中夹持工件这一动作是广泛应用于工件生产的各个工序中。传统的机器人应用于夹持工件的夹持模块并不具备力矩控制功能，因此在工件夹持时，容易夹碎工件或者造成工件表面上的压痕等影响工件表面质量的情况，这样不仅限制夹持模块的可应用的工作范围，也制约了机器人的进一步推广。

现有技术中，为了解决传统机器人夹持模块容易夹坏工件的技术问题，通过在夹持模块的夹持端部加入用于检测夹持力的传感器，通过在夹持模块加入传感器虽然能够在一定程度上实现对工件夹持力度的控制，但是也增大了夹持模块的制造成本和体积，使得夹持模块在应用中受到一定局限。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种结构简单、体积小并且紧凑以及操作灵活的舵机驱动的机器人末端夹持模块，旨在解决现有技术的夹持模块体积过大、成本过高和控制较繁琐的技术问题，以提高夹持模块在机器人的应用范围。

为实现上述目的，本发明提出的一种舵机驱动的机器人末端夹持模块，所述末端夹持模块包括可向外输出动力的驱动舵机，所述驱动舵机的动力输出端与舵机输出盘相连，所述舵机输出盘的另一端与设置于上基座内的蜗杆一端相连并驱动蜗杆正向或反向旋转，所述上基座内部还铰接有左右对称设置的一对主动夹持臂，所述蜗杆向所述主动夹持臂啮合传动使所述主动夹持臂可绕与所述上基座的铰接中心摆动，所述主动夹持臂的夹持端可相互合拢或分离。

优选地，所述末端夹持模块设有一对关于所述蜗杆中心轴左右对称的从动臂，每个所述从动臂均位于所述主动夹持臂外侧，所述从动臂的一端与所述上基座铰接相连，所述主动夹持臂的另一端以及所述从动臂的另一端同时与可用于夹持工件的夹子铰接相连。

优选地，所述从动臂和所述主动夹持臂分别与所述夹子以及所述上基座铰接位置相互平齐。

优选地，所述从动臂和所述主动夹持臂相互平行。

优选地，所述主动夹持臂靠近所述蜗杆的一端为扇形状凸块，所述凸块朝向所述蜗杆的侧面设有齿轮与所述蜗杆的外周面设有的外齿轮相互啮合传动。

优选地，所述蜗杆的两端端部外周面均套有轴承。

优选地，左右对称的一对所述夹子的相对面均水平设置有水平夹紧凹槽以及垂直设置有垂直夹持凹槽。

优选地，左右对称的一对所述夹子相对表面均覆盖有橡胶层。

优选地，所述末端夹紧模块设有下基座套于所述驱动舵机外部，所述下基座内部设有可对所述驱动舵机散热的空余空间，所述下基座表面设有散热口与空余空间通连。

优选地，所述上基座上端和下端均设有用于防尘的端盖。

本发明技术方案通过采用驱动舵机作为主要输出动力源，通过舵机输出盘向蜗杆输出动力。通过蜗杆的正向或反向旋转，并且以齿轮啮合传动形式使主动夹持臂的夹持臂进行往复摆动，配合由夹子、主动夹持臂、上基座以及从动臂组成的平行四边形实现对工件的夹紧或放松。

本发明技术方案通过向驱动舵机输入数字控制信号即可实现驱动舵机进行准确驱动控制，从而具备了良好的速度控制、位置控制以及力矩控制等功能，使得整个末端夹持模块在不需要额外增加任何用于控制夹持力的相关传感器，也可实现输出可控夹持力矩的目标，保护工件不容易被夹损或夹伤。驱动舵机通过舵机输出盘向蜗杆传递动力，可减少中间传动环节并降低功率传递损耗。

相对于现有技术，本发明的舵机驱动的机器人末端夹持模块具有结构简单、体积小并且紧凑以及操作灵活等优点，能够通过控制舵机运动模式实现多种力矩、速度和位置的控制，并且下基座为可替换的结构，极大地方便与不同机器人的末端相互配合工作，以高效完成多种需要防止工件夹损或夹伤的工序。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明舵机驱动的机器人末端夹持模块的立体图；

图2为本发明舵机驱动的机器人末端夹持模块的剖面图；

图3为本发明驱动舵机与蜗杆连接关系结构示意图；

图4为本发明舵机驱动的机器人末端夹持模块其他实施例的立体图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				1	驱动舵机	7	从动臂
2	下基座	8	夹子
				3	上基座	81	水平夹持凹槽
4	蜗杆	82	垂直夹持凹槽
				5	轴承	9	舵机输出盘
6	主动夹持臂	10	端盖
				61	凸块

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提出一种舵机驱动的机器人末端夹持模块。

参见图1和图2，本发明实施例的末端夹持模块包括有可向外输出动力的驱动舵机1，驱动舵机1的动力输出端通过内外花键结构形式与舵机输出盘9的一端相连，舵机输出盘9的另一端通过紧固螺钉结构形式与安装于上基座3内部的蜗杆4一端相连，从而使得驱动舵机1可以通过舵机输出盘9向蜗杆4输出动力，驱动舵机1正向或反向进行旋转，也可以使得蜗杆4实现正向或反向旋转。上基座3内部铰接有关于蜗杆4中心轴左右对称设置的一对主动夹持臂6，主动夹持臂6靠近蜗杆4的一端设有扇形状凸块61，该凸块61朝向蜗杆4的侧面设有齿轮与蜗杆4外周面设有的外齿轮相互啮合传动，蜗杆4进行旋转时，蜗杆4可通过与凸块61的啮合关系向主动夹持臂6啮合传动，从而使得主动夹持臂6可绕与上基座3的铰接中心进行摆动，而主动夹持臂6进行摆动时，主动夹持臂6的夹持端可相互合拢或分离，从而实现对工件进行夹持或放松。

参见图2，本实施例的末端夹持模块还设有一对关于蜗杆4中心轴左右对称的从动臂7，每个从动臂7均位于主动夹持臂6外侧，并且从动臂7的一端也与上基座3内部铰接相连，而主动夹持臂6的另一端以及从动臂7的另一端同时与可用于夹持工件的夹子8铰接相连。同时，从动臂7分别与夹子8以及上基座3铰接相连的位置和主动夹持臂6与夹子8以及上基座3铰接相连的位置相互平齐，并且从动臂7和主动夹持臂6在结构上相互平行。这样，使得夹子8、主动夹持臂6、上基座3以及从动臂7在结构上组成一个可以摆动的平面平行四边形。当蜗杆4旋转并推动主动夹持臂6进行摆动时，主动夹持臂6可带动由夹子8、主动夹持臂6、上基座3以及从动臂7组成的平行四边形也随之进行摆动，这样左右两侧对称设置的夹子8可实现对工件进行夹持或放松。

参见图2，在本发明实施例中，蜗杆4的两端端部外周面均套有轴承5，可提高蜗杆4的旋转效率，避免蜗杆4端部外周面与上基座2发生干摩擦。本发明实施例中，左右对称设置对夹子8的相对面均水平设置有水平夹紧凹槽81以及垂直设置的垂直夹持凹槽82，通过水平夹紧凹槽81和垂直夹持凹槽82可使得末端夹持模块能够对水平结构或垂直结构的工件进行有效夹持。同时，左右对称设置的夹子8，夹子8相对表面可覆盖有橡胶层，可提高夹子8与工件夹持相对静止状态下的内摩擦力，也可以能够避免夹子8夹持工件时对工件表面造成破损。

参见图3和图4，在本发明实施例中，末端夹持模块还设有下基座2套于驱动舵机1的外部，下基座2的一端与上基座3的一端通过紧固螺钉相连，并且下基座2内部设有用于对驱动舵机1散热的空余空间，同时下基座2可以表面还设有散热口与空余空间通连，以进一步提高下基座2对驱动舵机1的散热效果，并且下基座2为可替换的结构，极大地方便与不同机器人的末端相互配合工作，以高效完成多种需要防止工件夹损或夹伤的工序。

参见图3和图4，本发明实施例中，末端夹持模块的上基座3上端和下端均设有用于保护主动夹持臂6和从动臂7且与上基座3的铰接位置的端盖10，可以防止灰尘进入上基座3内部影响铰接位置的正常工作。

本发明实施例的舵机驱动的机器人末端夹持模块的工作原理是：

参见图1至图4，当机器人的其他组件向本发明实施例的驱动舵机1发出数字控制信号后，驱动舵机1进行正向旋转，并且驱动舵机1通过舵机输出盘9向蜗杆4传递动力，使得蜗杆4绕自身中心轴进行旋转。而蜗杆4发生旋转后，主动夹持臂6一端的扇形状凸块61表面不同位置的齿轮依次与蜗杆4外周面设有的齿轮相互配合并进行传动，使得左右对称设置的主动夹持臂6的夹持端相互靠拢。在主动夹持臂6相互靠拢的作用力下，由夹子8、主动夹持臂6、上基座3以及从动臂7组成的平行四边形也向蜗杆4中心轴靠近，这样使得夹子8可对工件进行逐渐夹紧。当夹子8对于工件的夹持力或者夹子8夹持工件的角度达到驱动舵机1被输入的控制数值对应的夹持量时，驱动舵机1停止运动，蜗杆4与主动夹持臂6之间的啮合作用使得夹子8对工件的夹持位置关系被确定，并保持相对固定的夹持状态，然后通过机器人的其他部件配合本发明的夹持模块进行工件转移。

当舵机驱动的机器人末端夹持模块夹持工件到达目标位置后，机器人的其他组件向本发明实施例的驱动舵机1通入与夹持时相反的控制信号，驱动舵机1可进行反向旋转，驱动舵机1通过舵机输出盘9向蜗杆4传递动力，并使得蜗杆4绕自身中心轴进行反向旋转。蜗杆4进行反向旋转时，主动夹持臂6一端的扇形状凸块61表面设有的齿轮逆向依次与蜗杆4外周面设有的齿轮相互配合并进行传动，这样使得左右对称的主动夹持臂6的夹持端相互分离，在主动夹持臂6相互分离的作用力下，由夹子8、主动夹持臂6、上基座3以及从动臂7组成的平行四边形也向蜗杆4中心轴远离，这样使得夹子8可对工件进行逐渐放松，也使得本发明舵机驱动的机器人末端夹持模块实现复位。

本发明实施例的舵机驱动的机器人末端夹持模块中，通过向驱动舵机1输入数字控制信号即可实现驱动舵机1进行准确驱动控制。同时，本发明实施中通过使用驱动舵机1作为末端夹持模块的主动力源，从而具备了良好的速度控制、位置控制以及力矩控制等功能，使得整个末端夹持模块在不需要额外增加任何用于控制夹持力的相关传感器，也可实现输出可控夹持力矩的目标，保护工件不容易被夹损或夹伤。驱动舵机1通过舵机输出盘9向蜗杆4传递动力，可减少中间传动环节并降低功率传递损耗。

相对于现有技术，本发明实施例的舵机驱动的机器人末端夹持模块具有结构简单、体积小并且紧凑以及操作灵活等优点，能够实现多种运动控制模式，能够极大方便地与机器人的其他部件相互组合配对，以高效完成多种需要防止工件夹损或夹伤的工序。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种舵机驱动的机器人末端夹持模块，其特征在于，所述末端夹持模块包括可向外输出动力的驱动舵机，所述驱动舵机的动力输出端与舵机输出盘相连，所述舵机输出盘的另一端与设置于上基座内的蜗杆一端相连并驱动蜗杆正向或反向旋转，所述上基座内部还铰接有左右对称设置的一对主动夹持臂，所述蜗杆向所述主动夹持臂啮合传动使所述主动夹持臂可绕与所述上基座的铰接中心摆动，所述主动夹持臂的夹持端可相互合拢或分离。

2.如权利要求1所述的末端夹持模块，其特征在于，所述末端夹持模块设有一对关于所述蜗杆中心轴左右对称的从动臂，每个所述从动臂均位于所述主动夹持臂外侧，所述从动臂的一端与所述上基座铰接相连，所述主动夹持臂的另一端以及所述从动臂的另一端同时与可用于夹持工件的夹子铰接相连。

3.如权利要求2所述的末端夹持模块，其特征在于，所述从动臂和所述主动夹持臂分别与所述夹子以及所述上基座铰接位置相互平齐。

4.如权利要求3所述的末端夹持模块，其特征在于，所述从动臂和所述主动夹持臂相互平行。

5.如权利要求4所述的末端夹持模块，其特征在于，所述主动夹持臂靠近所述蜗杆的一端为扇形状凸块，所述凸块朝向所述蜗杆的侧面设有齿轮与所述蜗杆的外周面设有的外齿轮相互啮合传动。

6.如权利要求1所述的末端夹持模块，其特征在于，所述蜗杆的两端端部外周面均套有轴承。

7.如权利要求1所述的末端夹持模块，其特征在于，左右对称的一对所述夹子的相对面均水平设置有水平夹紧凹槽以及垂直设置有垂直夹持凹槽。

8.如权利要求7所述的末端夹持模块，其特征在于，左右对称的一对所述夹子相对表面均覆盖有橡胶层。

9.如权利要求1所述的末端夹持模块，其特征在于，所述末端夹紧模块设有下基座套于所述驱动舵机外部，所述下基座内部设有可对所述驱动舵机散热的空余空间，所述下基座表面设有散热口与空余空间通连。

10.如权利要求1所述的末端夹持模块，其特征在于，所述上基座上端和下端均设有用于防尘的端盖。