CN107322623A - 一种用于精确抓取的三指自定心电动机械手爪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于精确抓取的三指自定心电动机械手爪，电机外罩、手爪中部导向件，所述电机外罩内部设置有伺服电机，所述电机外罩尾部设置有航空插头，所述伺服电机前端设置有手爪外罩连接件，所述伺服电机前端设置有联轴器，所述联轴器外部设置有联轴器外罩，所述联轴器外罩前端设置有轴承固定件，所述轴承固定件前端设置有所述手爪中部导向件，所述手爪中部导向件外壁上通过螺钉固定有限位线槽，所述手爪中部导向件前端设置有手指导轨平台，所述手指导轨平台前表面设置有第一手指、第二手指和第三手指，所述手指导轨平台中央设置有润滑挡板。有益效果在于：加工成本低、设备体积小、控制方法简单、精度高、效率高且使用范围广。

Description

一种用于精确抓取的三指自定心电动机械手爪

技术领域

本发明涉及机器人配套设备应用领域，特别是涉及一种用于精确抓取的三指自定心电动机械手爪。

背景技术

在机器人手爪的应用中，如何通过快速高效且精确的手爪传动形式，实现快速精确的对目标零件的抓取，一直是机器人在配套手爪技术的热点问题。只有通过研究现有手爪的抓取形式和机械传动结构形式，找出在不影响手指夹紧力的情况下，能够有效提高手爪抓取精度和抓取速度的手爪机械设计方法，是提高手爪效率和精度的最佳途径。虽然上述设计能够实现手爪的手指对零件的抓取、夹紧和释放，然而，不足之处在于：大多数气动手爪开闭速度过快，无法精确控制其开闭的大小，因此在抓取零件时，对于精密度要求较高的零件的表面容易造成冲击破坏。而液压手爪在夹紧力和控制方式上虽然存在一定优势，然而其手指在运动过程中，受传动介质的影响，很难做到精确的启停。而现有的电动手爪大多采用链传动或齿轮传动，导致夹紧的过程动力传递复杂，且动力传递速度慢或传递效率低，导致夹紧速度慢，且手指的运动过程很难做到紧缺定位，而大量齿轮或链节的使用也降低了传动的精确性。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种用于精确抓取的三指自定心电动机械手爪，通过伺服电机和丝杠传动，直接控制手指的开闭动作，通过简单的动力传递系统和精确的电机控制系统实现了对零件精确快速的抓取。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种用于精确抓取的三指自定心电动机械手爪，电机外罩、手爪中部导向件，所述电机外罩内部设置有伺服电机，所述电机外罩尾部设置有航空插头，所述伺服电机前端设置有手爪外罩连接件，所述伺服电机前端设置有联轴器，所述联轴器外部设置有联轴器外罩，所述联轴器外罩前端设置有轴承固定件，所述轴承固定件前端设置有所述手爪中部导向件，所述手爪中部导向件外壁上通过螺钉固定有限位线槽，所述手爪中部导向件前端设置有手指导轨平台，所述手指导轨平台前表面设置有第一手指、第二手指和第三手指，所述手指导轨平台中央设置有润滑挡板。

本实施例中，所述手指导轨平台底部通过螺钉固定在所述手爪中部导向件上，所述手指导轨平台内部中央设置有楔形传动块，所述楔形传动块四周的滑槽内滑动连接有第一手指传动块、第二手指传动块和第三手指传动块，所述第一手指传动块、所述第二手指传动块和所述第三手指传动块前表面通过螺钉分别固定有第一手指滑块、第二手指滑块和第三手指滑块，所述第一手指、所述第二手指和所述第三手指分别通过螺钉固定在所述第一手指滑块、所述第二手指滑块和所述第三手指滑块上。

本实施例中，所述楔形传动块尾端通过螺钉与丝杠螺母固接，所述轴向导块通过螺钉与所述丝杠螺母的法兰固定，所述丝杠螺母中部通过螺纹与传动丝杠形成配合。

本实施例中，所述手爪中部导向件内部的导轨槽底端和侧壁分别设置有第一限位开关和第二限位开关，所述第一限位开关、所述第二限位开关与所述伺服电机控制器连接。

本实施例中，所述传动丝杠中部设置有定位套筒，所述定位套筒轴向两端外壁上分别设置有角接触轴承一和角接触轴承二，所述角接触轴承一的外径固定在所述轴承固定件上，所述角接触轴承二的外径固定在所述联轴器外罩上。

本实施例中，所述联轴器外罩一端通过螺钉固定在所述轴承固定件外部，所述联轴器外罩另一端通过螺钉固定在所述手爪外罩连接件外部，所述电机外罩通过螺钉固定在所述手爪外罩连接件上，所述伺服电机通过螺钉固定在所述手爪外罩连接件后表面上，所述航空插头通过螺钉固定在所述电机外罩尾部。

本实施例中，所述联轴器的两端通过紧固螺钉分别与所述传动丝杠和所述伺服电机的输出轴紧固。

本实施例中，所述楔形传动块与所述第一手指传动块、所述第二手指传动块和所述第三手指传动块的配合导槽倾斜角度为45°。

本发明的有益效果在于：加工成本低、设备体积小、控制方法简单、精度高、效率高且使用范围广。

附图说明

图1是本发明所述一种用于精确抓取的三指自定心电动机械手爪的空间立体视图；

图2是本发明所述一种用于精确抓取的三指自定心电动机械手爪的夹紧装置结构简图；

图3是本发明所述一种用于精确抓取的三指自定心电动机械手爪的去除手指导轨平台后的传动装置结构简图；

图4是本发明所述一种用于精确抓取的三指自定心电动机械手爪的轴向滑动装置结构简图；

图5是本发明所述一种用于精确抓取的三指自定心电动机械手爪的中段传动装置结构简图；

图6是本发明所述一种用于精确抓取的三指自定心电动机械手爪的去除联轴器外罩和电机外罩后手爪后端传动及动力装置结构简图；

图7是本发明所述一种用于精确抓取的三指自定心电动机械手爪的限位开关安装示意图。

附图标记说明如下：

1、第一手指；2、第二手指；3、第三手指；4、润滑挡板；5、手指导轨平台；6、手爪中部导向件；7、限位线槽；8、轴承固定件；9、联轴器外罩；10、电机外罩；11、航空插头；12、第一手指滑块；13、第二手指滑块；14、第三手指滑块；15、第一手指传动块；16、第二手指传动块；17、第三手指传动块；18、楔形传动块；19、丝杠螺母；20、轴向导块；21、传动丝杠；22、定位套筒；23、角接触轴承一；24、角接触轴承二；25、第一限位开关；26、第二限位开关；27、联轴器；28、手爪外罩连接件；29、伺服电机。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

如图1-图7所示，一种用于精确抓取的三指自定心电动机械手爪，所述电机外罩10、所述手爪中部导向件6，所述电机外罩10内部设置有所述伺服电机29，所述电机外罩10尾部设置有所述航空插头11，所述伺服电机29前端设置有所述手爪外罩连接件28，所述伺服电机29前端设置有所述联轴器27，所述联轴器27外部设置有所述联轴器外罩9，所述联轴器外罩9前端设置有所述轴承固定件8，所述轴承固定件8前端设置有所述手爪中部导向件6，所述手爪中部导向件6外壁上通过螺钉固定有所述限位线槽7，所述手爪中部导向件6前端设置有所述手指导轨平台5，所述手指导轨平台5前表面设置有所述第一手指1、所述第二手指2和所述第三手指3，所述手指导轨平台5中央设置有所述润滑挡板4。

本实施例中，所述手指导轨平台5底部通过螺钉固定在所述手爪中部导向件6上，所述手指导轨平台5内部中央设置有所述楔形传动块18，所述楔形传动块18四周的滑槽内滑动连接有所述第一手指传动块15、所述第二手指传动块16和所述第三手指传动块17，所述第一手指传动块15、所述第二手指传动块16和所述第三手指传动块17前表面通过螺钉分别固定有所述第一手指滑块12、所述第二手指滑块13和所述第三手指滑块14，所述第一手指1、所述第二手指2和所述第三手指3分别通过螺钉固定在所述第一手指滑块12、所述第二手指滑块13和所述第三手指滑块14上。

本实施例中，所述楔形传动块18尾端通过螺钉与所述丝杠螺母19固接，所述轴向导块20通过螺钉与所述丝杠螺母19的法兰固定，所述丝杠螺母19中部通过螺纹与所述传动丝杠21形成配合。

本实施例中，所述手爪中部导向件6内部的导轨槽底端和侧壁分别设置有所述第一限位开关25和所述第二限位开关26，所述第一限位开关25、所述第二限位开关26与所述伺服电机29控制器连接，当所述轴向导块20运动到上限位的位置时，触发所述第一限位开关25，从而发送信号给电机控制器停止所述伺服电机29的旋转，同理当所述轴向导块20运动到下限位的位置时，触发所述第二限位开关26，手爪停止工作，从而限制了机构运动范围，增强了手爪的安全性及可靠性。

本实施例中，所述传动丝杠21中部设置有所述定位套筒22，所述定位套筒22轴向两端外壁上分别设置有所述角接触轴承一23和所述角接触轴承二24，所述角接触轴承一23的外径固定在所述轴承固定件8上，所述角接触轴承二24的外径固定在所述联轴器外罩9上。

本实施例中，所述联轴器外罩9一端通过螺钉固定在所述轴承固定件8外部，所述联轴器外罩9另一端通过螺钉固定在所述手爪外罩连接件28外部，所述电机外罩10通过螺钉固定在所述手爪外罩连接件28上，所述伺服电机29通过螺钉固定在所述手爪外罩连接件28后表面上，所述航空插头11通过螺钉固定在所述电机外罩10尾部。

本实施例中，所述联轴器27的两端通过紧固螺钉分别与所述传动丝杠21和所述伺服电机29的输出轴紧固。

本实施例中，所述楔形传动块18与所述第一手指传动块15、所述第二手指传动块16和所述第三手指传动块17的配合导槽倾斜角度为45°，从而实现了1:1的传动形式，即所述楔形传动块18沿轴向的运动距离即为所述第一手指传动块15、所述第二手指传动块16和所述第三手指传动块17沿径向的运动距离，同时实现了所述楔形传动块18轴向推力与所述第一手指传动块15、所述第二手指传动块16和所述第三手指传动块17的径向力3：1的均匀分配。

其工作原理为：所述当伺服电机29沿轴线的顺时针方向旋转时，所述联轴器27会将动力传递到所述传动丝杠21末端，从而带动所述传动丝杠21与所述伺服电机29同向同速的旋转，受所述角接触轴承一23及所述角接触轴承二24的限制，所述传动丝杠21轴线与手爪轴线相同，所述轴向导块20受所述手爪中部导轨支撑6中的四个导向槽的限制，只能沿轴向运动，而所述丝杠螺母19与所述轴向导块20连接，在所述传动丝杠21的转动过程中也只能沿手爪的轴线方向运动，从而带动与之连接的所述楔形传动块18在轴线方向运动，所述楔形传动块18与所述第一手指传动块15、所述第二手指传动块16和所述第三手指传动块17通过倾斜的导槽配合，在所述楔形传动块18轴向运动的作用下，沿配合面滑动，实现径向方向远离轴线的滑动，并带动所述第一手指滑块12、所述第二手指滑块13和所述第三手指滑块14沿所述手指导轨平台5的配合面同向滑动，而所述第一手指1、所述第二手指2和所述第三手指3分别与所述第一手指滑块12、所述第二手指滑块13和所述第三手指滑块14固接，因而实现了手指的张开过程，同理，当丝杠反向旋转的时候变实现了手爪手指的闭合过程。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其效物界定。

Claims (8)

1.一种用于精确抓取的三指自定心电动机械手爪，其特征在于：电机外罩、手爪中部导向件，所述电机外罩内部设置有伺服电机，所述电机外罩尾部设置有航空插头，所述伺服电机前端设置有手爪外罩连接件，所述伺服电机前端设置有联轴器，所述联轴器外部设置有联轴器外罩，所述联轴器外罩前端设置有轴承固定件，所述轴承固定件前端设置有所述手爪中部导向件，所述手爪中部导向件外壁上通过螺钉固定有限位线槽，所述手爪中部导向件前端设置有手指导轨平台，所述手指导轨平台前表面设置有第一手指、第二手指和第三手指，所述手指导轨平台中央设置有润滑挡板。

2.根据权利要求1所述的一种用于精确抓取的三指自定心电动机械手爪，其特征在于：所述手指导轨平台底部通过螺钉固定在所述手爪中部导向件上，所述手指导轨平台内部中央设置有楔形传动块，所述楔形传动块四周的滑槽内滑动连接有第一手指传动块、第二手指传动块和第三手指传动块，所述第一手指传动块、所述第二手指传动块和所述第三手指传动块前表面通过螺钉分别固定有第一手指滑块、第二手指滑块和第三手指滑块，所述第一手指、所述第二手指和所述第三手指分别通过螺钉固定在所述第一手指滑块、所述第二手指滑块和所述第三手指滑块上。

3.根据权利要求2所述的一种用于精确抓取的三指自定心电动机械手爪，其特征在于：所述楔形传动块尾端通过螺钉与丝杠螺母固接，所述轴向导块通过螺钉与所述丝杠螺母的法兰固定，所述丝杠螺母中部通过螺纹与传动丝杠形成配合。

4.根据权利要求1所述的一种用于精确抓取的三指自定心电动机械手爪，其特征在于：所述手爪中部导向件内部的导轨槽底端和侧壁分别设置有第一限位开关和第二限位开关，所述第一限位开关、所述第二限位开关与所述伺服电机控制器连接。

5.根据权利要求1或3所述的一种用于精确抓取的三指自定心电动机械手爪，其特征在于：所述传动丝杠中部设置有定位套筒，所述定位套筒轴向两端外壁上分别设置有角接触轴承一和角接触轴承二，所述角接触轴承一的外径固定在所述轴承固定件上，所述角接触轴承二的外径固定在所述联轴器外罩上。

6.根据权利要求1所述的一种用于精确抓取的三指自定心电动机械手爪，其特征在于：所述联轴器外罩一端通过螺钉固定在所述轴承固定件外部，所述联轴器外罩另一端通过螺钉固定在所述手爪外罩连接件外部，所述电机外罩通过螺钉固定在所述手爪外罩连接件上，所述伺服电机通过螺钉固定在所述手爪外罩连接件后表面上，所述航空插头通过螺钉固定在所述电机外罩尾部。

7.根据权利要求1或3所述的一种用于精确抓取的三指自定心电动机械手爪，其特征在于：所述联轴器的两端通过紧固螺钉分别与所述传动丝杠和所述伺服电机的输出轴紧固。

8.根据权利要求2所述的一种用于精确抓取的三指自定心电动机械手爪，其特征在于：所述楔形传动块与所述第一手指传动块、所述第二手指传动块和所述第三手指传动块的配合导槽倾斜角度为45°。