CN108275464A - 气动软体机械手 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种气动软体机械手，包括底盘，设置于所述底盘的多个丝杆，一一对应设置于所述丝杆的滑块组件，通过所述滑块组件带动的气动手指组件，以及用于驱动多个所述丝杆同步转动的驱动电机；所述滑块组件包括与所述底盘滑动配合的滑块体和固定于所述滑块体的法兰盘；所述法兰盘设有与所述丝杆进行螺纹配合的螺纹孔；本发明的机械手能够实现多个气动软体手指相对于底座中心同步远离或靠近，以扩大机械手的抓取范围，能够对不同尺寸的物体进行抓取；同时，能使气动手指可以绕其中心轴线旋转至呈四指向心或四指平行状态，方便对不同形状的物体进行抓取。
Description
技术领域
本发明涉及机械手领域，特别涉及一种气动软体机械手。
背景技术
气动软体手指的基本原理是以柔性材料通过特殊工艺成型的方式形成的手指。例如公开号为CN205704256U的中国实用新型专利中公开的软体三指机器人中所公开的气动软体手指结构，这种气动软体手指具有特殊的结构，其背部是分气囊结构，各个气囊相通，其为一个个可以充气膨胀的气室；其内侧使用难以拉伸的约束层(例如在材料中嵌入布条)加以约束。当背部的各个气囊充气时，各个气室发生膨胀，相互挤压，材料伸长，而内侧受到约束层的约束难以伸长，从而使得整个手指向内弯曲。当几个手指一同使用时，可以对物体进行抓取。
然而，目前采用多个气动软体手指的机械手中，各个气动软体手指之间的间距相对固定，因此，其只能实现对一定尺寸范围内(范围较小)的物品实现抓取，难以抓取稍大或稍小的物品，其通用性较差。
因此，需要一种能够实现多个气动软体手指相对于底座中心同步远离或靠近的气动软体机械手，以扩大机械手的抓取范围，能够对不同尺寸的物体进行抓取。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种能够实现多个气动软体手指相对于底座中心同步远离或靠近的气动软体机械手，以扩大机械手的抓取范围，能够对不同尺寸的物体进行抓取；同时，能使气动手指可以绕其中心轴线旋转至呈四指向心或四指平行状态，方便对不同形状的物体进行抓取。
本发明的气动软体机械手，包括底盘，设置于所述底盘的多个丝杆，一一对应设置于所述丝杆的滑块组件，通过所述滑块组件带动的气动手指组件，以及用于驱动多个所述丝杆同步转动的驱动电机；所述滑块组件包括与所述底盘滑动配合的滑块体和固定于所述滑块体的法兰盘；所述法兰盘设有与所述丝杆进行螺纹配合的螺纹孔；
进一步，所述驱动电机的输出轴传动连接有大锥齿轮；所述丝杆一一对应固定配合有与所述大锥齿轮啮合的小锥齿轮；多个所述丝杆绕大锥齿轮轴线均匀分布；
进一步，所述气动手指组件包括安装于滑块体的舵机、与所述舵机的输出轴传动连接的固定架、固定于所述固定架的气动手指本体和用于向所述气动手指本体充气的导气管；
进一步，每一所述丝杆通过至少两个轴承支承于所述底盘；
进一步，所述底盘上设有与所述滑块体一一对应的滑槽，所述滑块体两侧一体形成有横担在滑槽上的侧翼，滑块上设有使丝杆穿过的通孔；
进一步，所述驱动电机通过支架固定安装于底盘的中部，其输出轴通过传动轴传动连接于位于各小锥齿轮下方的大锥齿轮；
进一步，所述底盘为十字结构，所述丝杆为四个并呈十字形布置；
进一步，所述气动手指本体背侧设有相互连通的分气囊结构，其内侧设有难以拉伸的约束层。
本发明的有益效果：本发明的气动软体机械手，当需要调节各个气动手指的间距时，驱动电机可驱动四个丝杆同步转动；由于丝杆与固定于滑块的法兰盘相互配合构成丝杆螺母副，丝杆的转动将转化为滑块沿丝杆轴向的往复移动，四个滑块的往复滑动将带动四个气动手指同步远离或靠近，以扩大机械手的抓取范围，实现对不同尺寸的物体进行抓取；另一方面，本发明的气动手指可以在舵机的驱动下绕其中心轴线旋转至呈四指向心或四指平行状态，方便对不同形状的物体进行抓取。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明中的丝杆、滑块与底盘的布置示意图；
图3为本发明中的丝杆的传动示意图；
图4为本发明的气动手指组件的结构示意图；
图5为本发明的气动手指本体自然状态的剖视图；
图6为本发明的气动手指本体弯曲状态的剖视图。
具体实施方式
图1为本发明的结构示意图；如图所示：本实施例的气动软体机械手，包括底盘7，设置于所述底盘7的四个丝杆3，一一对应设置于所述丝杆3的滑块组件，通过所述滑块组件带动的气动手指组件，以及用于驱动四个所述丝杆3同步转动的驱动电机；所述滑块组件包括与所述底盘7滑动配合的滑块体2和通过紧定螺钉9固定于所述滑块体2的法兰盘10；所述法兰盘10设有与所述丝杆3进行螺纹配合的螺纹孔；当需要调节各个气动手指的间距时，驱动电机同时驱动四个丝杆3同步转动；由于丝杆3与固定于滑块的法兰盘10相互配合构成丝杆3螺母副，丝杆3的转动转化为滑块沿丝杆3轴向的往复移动，四个滑块的往复滑动将带动四个气动机械手指同步远离或靠近，以扩大机械手的抓取范围，能够对不同尺寸的物体进行抓取。
本实施例中，所述驱动电机的输出轴传动连接有大锥齿轮15；四个所述丝杆3一一对应固定配合有与所述大锥齿轮15啮合的四个小锥齿轮13；四个所述丝杆3绕大锥齿轮15轴线均匀分布；本实施例中的驱动电机采用步进电机5，如图2，3所示，步进电机5和大锥齿轮15的轴线沿竖直方向同轴布置；步进电机5用于驱动位于底盘7中心的大锥齿轮15旋转，是整个传动机构的动力源。大锥齿轮15又与四个小锥齿轮13啮合，小锥齿轮13与丝杆3连接，当步进电机5受到脉冲信号旋转，会带动大锥齿轮15、小锥齿轮13、丝杆3旋转。由于步进电机5的旋转与收到的脉冲指令有关，故可以通过控制脉冲指令实现对滑块体2的往复滑动距离进行精确控制。
本实施例中，所述气动手指组件包括安装于滑块体2的舵机8、与所述舵机8的输出轴传动连接的固定架20、固定于所述固定架20的气动手指本体21和用于向所述气动手指本体21充气的导气管17；如图4所示，本实施例中，滑块本体底部一体成型有由两个L形挂耳组成的舵机8安装座，舵机8壳体两侧固定有两耳板，安装时，两耳板担在挂耳上，并通过自攻螺丝18相互固定；舵机8输出轴固定有舵盘19，舵盘19通过自攻螺丝18固定连接固定架20，气动手指本体21固定于固定架20，舵机8可以通过现有的开发板进行控制，舵机8输出轴按照指令旋转一定的角度，当其输出轴旋转时可以带动气动手指本体21一起旋转，从而改变四个手指的姿态，以实现手指呈四指向心形态(即四个气动手指本体21的内侧均朝向底盘7的中心线)与四指平行状态(即四个气动手指本体21的内侧均朝向同一方向)，当气动手指本体21呈四指向心状态时，手指易于抓取球形物体；当气动手指本体21呈四指平行状态，手指易于抓取长条形物体。
本实施例中，每一所述丝杆3通过两个轴承支承于所述底盘7；滚动轴承安装于轴承支座1内，其用途是支承丝杆3的转动以及分担气动手指的载荷，轴承支座1通过螺栓6固定在底盘7上。
本实施例中，所述底盘7上设有与所述滑块体2一一对应的四个滑槽，所述滑块体2两侧一体形成有横担在滑槽上的侧翼，滑块上设有使丝杆3穿过的通孔；侧翼的底面为外凸圆弧面，并通过该外凸圆弧面与底盘7表面形成线接触，有利于减小滑块体2滑动时受到的阻力，侧翼的用途是防止在丝杆3旋转时，滑块体2随丝杆3一同旋转。
本实施例中，所述驱动电机通过支架4固定安装于底盘7的中部，其输出轴通过传动轴16传动连接于位于各小锥齿轮13下方的大锥齿轮15；支架4为矩形框架结构，其中部设有安装平台，步进电机5固定安装在安装平台上，其输出轴通过紧定螺钉11固定联轴器12，并通过该联轴器12传动连接传动轴16，大锥齿轮15通过紧定螺钉14固定安装在传动轴16的下端。
本实施例中，所述底盘7为十字结构，所述丝杆3为四个并呈十字形布置；这种结构的底盘7以及丝杆3的布置方式能够大大提高整个机械手的紧凑性。
本实施例中，所述气动手指本体21背侧设有相互连通的分气囊22结构，如图5和6所示，气动手指本体的背侧面为弹性材料制作的矩形齿条24结构，该弹性矩形齿条24的每一个齿内均形成一个用于嵌入分气囊22的安装槽，各个分气囊22相互连通，其气动手指本体21内侧设有难以拉伸的约束层23(可采用难以拉伸的布条等材料)，当背部的各个气囊充气时，各个弹性矩形齿条24内的气囊发生膨胀，并相互挤压，使手指背侧伸长，而内侧受到约束层23的约束难以伸长，从而使得整个手指向内弯曲，当几个手指一同使用时，可以对物体进行抓取。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (8)
1.一种气动软体机械手，其特征在于：包括底盘，设置于所述底盘的多个丝杆，一一对应设置于所述丝杆的多个滑块组件，通过所述滑块组件带动的气动手指组件，以及用于驱动多个所述丝杆同步转动的驱动电机；所述滑块组件包括与所述底盘滑动配合的滑块体和固定于所述滑块体的法兰盘；所述法兰盘设有与所述丝杆进行螺纹配合的螺纹孔。
2.根据权利要求1所述的气动软体机械手，其特征在于：所述驱动电机的输出轴传动连接有大锥齿轮；所述丝杆一一对应固定配合有与所述大锥齿轮啮合的小锥齿轮；多个所述丝杆绕大锥齿轮轴线均匀分布。
3.根据权利要求2所述的气动软体机械手，其特征在于：所述气动手指组件包括安装于滑块体的舵机、与所述舵机的输出轴传动连接的固定架、固定于所述固定架的气动手指本体和用于向所述气动手指本体充气的导气管。
4.根据权利要求3所述的气动软体机械手，其特征在于：每一所述丝杆通过至少两个轴承支承于所述底盘。
5.根据权利要求4所述的气动软体机械手，其特征在于：所述底盘上设有与所述滑块体一一对应的滑槽，所述滑块体两侧一体形成有横担在滑槽上的侧翼，滑块上设有使丝杆穿过的通孔。
6.根据权利要求5所述的气动软体机械手，其特征在于：所述驱动电机通过支架固定安装于底盘的中部，其输出轴通过传动轴传动连接于位于各小锥齿轮下方的大锥齿轮。
7.根据权利要求6所述的气动软体机械手，其特征在于：所述底盘为十字结构，所述丝杆为四个并呈十字形布置。
8.根据权利要求7所述的气动软体机械手，其特征在于：所述气动手指本体背侧设有相互连通的分气囊结构，其内侧设有难以拉伸的约束层。
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