CN109178914A - 一种拇指式抓取机构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种拇指式抓取机构，包括基座、拇指组件和用于带动拇指组件转动的转动动力件，以及用于拉动拇指组件使其弯曲的弯曲动力件；所述基座上设置中心轴，所述转动动力件可转动地安装在所述中心轴上；所述拇指组件设置有两组，对称安装在转动动力件上，由转动动力件带动两组拇指组件同步转动；所述弯曲动力件安装在所述中心轴上，随转动动力件同步转动；弯曲动力件用于带动拇指组件完成弯曲动作。本发明模拟人的拇指动作原理，在中心轴上设置转动动力件用于带动拇指组件的转动，在中心轴上设置弯曲动力件用于带动拇指组件弯曲，从而满足定方向转动地抓取动作的要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种拇指式抓取机构，属于机械结构技术领域。
背景技术
在自动生产线上，利用专门机构对一些形状不规则、毛坯误差较大的小型零件抓取时，为改变输送方向，有时还要作定方向转动，这时由于夹紧位置、夹紧方向的细小变化，尤其在夹紧后转动时，刚性的夹持常会产生夹紧不可靠的情况，需要增加夹紧力和夹紧点，这就造成抓取机构结构复杂庞大，机电成本增加的问题，若采用机器人回转又大幅增加了成本。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种拇指式抓取机构，以解决夹持回转不稳定的问题。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种拇指式抓取机构，包括基座、拇指组件和用于带动拇指组件转动的转动动力件，以及用于拉动拇指组件使其弯曲的弯曲动力件；
所述基座上设置中心轴，所述转动动力件可转动地安装在所述中心轴上；
所述拇指组件设置有两组，对称安装在转动动力件上，由转动动力件带动两组拇指组件同步转动；
所述弯曲动力件安装在所述中心轴上，随转动动力件同步转动；弯曲动力件用于带动拇指组件完成弯曲动作。
进一步，所述转动动力件包括蜗轮蜗杆副、支架、第一中心锥齿轮和两个行星锥齿轮，所述支架包括一体设置的转动部和连接部，所述两个行星锥齿轮通过各自的行星轴连接在所述支架的连接部上，行星锥齿轮可绕其行星轴自转，第一中心锥齿轮和两个行星锥齿轮组成差动轮系传动系统，并且，所述第一中心锥齿轮包括一体设置的第一锥齿轮部和第一转动套杆部，所述第一锥齿轮部用于与两个行星锥齿轮啮合，所述第一转动套杆部可转动地套接在所述中心轴上，所述蜗轮蜗杆副中的蜗轮以及支架的转动部均可转动地套接在所述第一转动套杆部上，并且蜗轮与支架的转动部固定连接。
进一步，所述两个行星锥齿轮相对第一中心锥齿轮对称设置。
进一步，所述拇指组件包括指根段、第一关节和第二关节，所述指根段的后端固定连接在第一中心锥齿轮的所述第一转动套杆部上，由第一转动套杆部带动同步转动；所述指根段的前端与第一关节的后端转动连接，第一关节的前端与第二关节的后端转动连接。
进一步，所述弯曲动力件包括第二中心锥齿轮和用于带动第一关节、第二关节转动的柔性带组件，第二中心锥齿轮包括第二锥齿轮部和第二转动套杆部，所述第二锥齿轮部用于与两个行星锥齿轮啮合，所述第二转动套杆部可转动地套接在所述中心轴上，所述柔性带组件安装在所述第二转动套杆部上，并随第二转动套杆部同步转动。
进一步，所述柔性带组件包括固定在所述第二转动套杆部上的收放槽，以及可沿所述收放槽进行收放的柔性带，所述指根段的前端固连有用于与第一关节转动连接的第一关节轴，所述第一关节的前端固连有用于与第二关节转动连接的第二关节轴，第一关节固定连接一小带轮，第一关节与小带轮同轴套接在第一关节轴上，第二关节也固定连接一小带轮，第二关节与小带轮同轴套接在第二关节轴上，所述柔性带套在两个小带轮上，以通过柔性带的收放驱动此两个小带轮转动。
进一步，两组拇指组件由同一柔性带驱动使其弯曲。
进一步，所述第一关节的靠近其上的小带轮的位置处、以及所述第二关节的靠近其上的小带轮的位置处均设有用于使柔性带紧贴小带轮的带定位块。
进一步，在所述指根段的前端设有第一导向轴和第二导向轴，用于对柔性带进出收放槽的方向进行导向。
进一步，在所述第二关节上、带定位块的前端设有第三导向轴。
采用了上述技术方案后，本发明具有以下有益效果：
1)本发明模拟人的拇指动作原理，在中心轴上设置转动动力件用于带动拇指组件的转动，在中心轴上设置弯曲动力件用于带动拇指组件弯曲，从而满足定方向转动地抓取动作的要求。本发明采用两组拇指组件，两组拇指组件的转动与抓取动作同步进行，从而能够保证在整个抓取机构回转时抓取的稳定性。
2)第一中心锥齿轮的转动相地独立，其转动由行星锥齿轮啮合传动。行星锥齿轮通过啮合传动带动第一中心锥齿轮转动，而第一中心锥齿轮的转动又促使行星锥齿轮的绕行星轴的自转。采用行星锥齿轮与第一中心锥齿轮组成的差动轮系传动系统，一方面能够方面的传递蜗轮蜗杆副的动力，另一方面能够用于拇指组件的节奏调整，如拇指组件的回转角度和速度，回转角度和速度可调。
3)本发明通过柔性带组件带动拇指组件弯曲，通过柔性带的收放驱动两个小带轮转动。小带轮的转动则使对应的第一关节、第二关节进行抓取动作与放开动作。
附图说明
图1为本发明的拇指式抓取机构的主视图(局部剖视)；
图2为本发明的转动动力件的主视剖视图；
图3为本发明的指根段与第一关节连接的局部剖面图。
具体实施方式
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。
除非别作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明专利说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。
如图1、图2所示，一种拇指式抓取机构，包括基座1、拇指组件和用于带动拇指组件转动的转动动力件，以及用于拉动拇指组件使其弯曲的弯曲动力件。
所述基座1上设置中心轴9，所述转动动力件可转动地安装在所述中心轴9上。转动动力件的转动带动拇指组件同步转动，从而完成抓取机构的转动。
所述拇指组件设置有两组，对称安装在转动动力件上，由转动动力件带动两组拇指组件同步转动。在抓取工件时，两个拇指组件相互配合完成抓取动作。单独一个拇指组件仅能进行拨动动作，或与其他机构配合完成抓取动作。
所述弯曲动力件安装在所述中心轴9上，并随转动动力件同步转动；弯曲动力件用于带动拇指组件完成弯曲动作。
本发明模拟人的拇指动作原理，在中心轴上设置转动动力件用于带动拇指组件的转动，在中心轴上设置弯曲动力件用于带动拇指组件弯曲，从而满足定方向转动地抓取动作的要求。本发明采用两组拇指组件，两组拇指组件的转动与抓取动作同步进行，从而能够保证在整个抓取机构回转时抓取的稳定性。
本实施例给出了转动动力件的具体结构。图2示出了转动动力件的具体结构。所述转动动力件包括蜗轮蜗杆副、支架5、第一中心锥齿轮6和两个行星锥齿轮3。所述支架5包括一体设置的转动部5-1和连接部5-2，连接部5-2用于安装两个行星锥齿轮3。行星锥齿轮3具有行星轴4，行星锥齿轮3可绕其行星轴4自转，两个行星锥齿轮3通过各自的行星轴4连接在所述支架5的连接部5-2上。第一中心锥齿轮6和两个行星锥齿轮3组成差动轮系传动系统，并且，所述第一中心锥齿轮6包括一体设置的第一锥齿轮部6-1和第一转动套杆部6-2，所述第一锥齿轮部6-1用于与两个行星锥齿轮6-2啮合，所述第一转动套杆部6-2可转动地套接在所述中心轴9上，所述蜗轮蜗杆副中的蜗轮7以及支架5的转动部5-1均可转动地套接在所述第一转动套杆部6-2上，并且蜗轮 7与支架5的转动部5-1通过螺钉固定连接，蜗轮蜗杆副作为转动动力件的输入部分，使支架5与蜗轮7同步绕中心轴9转动，安装在支架的连接部5-2上的两个行星锥齿轮 3一方面绕中心轴9转动，另一方面，此两个行星锥齿轮3与第一中心锥齿轮6构成差动轮系传动系统，由于两个行星锥齿轮3与第一中心锥齿轮6的第一锥齿轮部6-1啮合，行星锥齿轮3带动第一中心锥齿轮6绕中心轴9转动的同时，行星锥齿轮3也绕其行星轴4自转。两个行星锥齿轮3优选相对第一中心锥齿轮6对称设置，使得两个行星锥齿轮3在带动第一中心锥齿轮6转动时施力均匀，减少锥齿轮在传动时的磨损。
蜗轮7与支架5固连，二者转动套接在第一中心锥齿轮6的第一转动套杆部6-2上，蜗轮7与支架5并不直接带动第一中心锥齿轮6转动，蜗轮7与支架5的转动与第一中心锥齿轮6的转动互不影响。蜗轮蜗杆副作为转动动力件的输入部分(蜗杆8可由电机带动转动)，而第一中心锥齿轮6的转动则相地独立，其转动由行星锥齿轮3啮合传动。行星锥齿轮3通过啮合传动带动第一中心锥齿轮6转动，而第一中心锥齿轮6的转动又促使行星锥齿轮3的绕行星轴4的自转。采用行星锥齿轮3与第一中心锥齿轮6组成的差动轮系传动系统，一方面能够方面的传递蜗轮蜗杆副的动力，另一方面能够用于拇指组件回转和夹持的节奏匹配，采用不同齿数的啮合，对拇指组件的回转角度和速度进行设计调节。
为了实现拇指组件的弯曲以完成抓取动作，所述拇指组件包括指根段10、第一关节 12和第二关节13，所述指根段10的后端焊接连接在第一中心锥齿轮6的所述第一转动套杆部6-2上，由第一转动套杆部6-2带动同步转动；所述指根段10的前端与第一关节 12的后端转动连接，第一关节12的前端与第二关节13的后端转动连接。当第一关节 12相对指根段10向中心轴所在方向转动，第二关节13相对第一关节12向中心轴所在方向转动时，则可实现抓取。
所述弯曲动力件包括第二中心锥齿轮2和用于带动第一关节12、第二关节13转动的柔性带组件，第二中心锥齿轮2包括第二锥齿轮部2-1和第二转动套杆部2-2，所述第二锥齿轮部2-1用于与两个行星锥齿轮3啮合，所述第二转动套杆部2-2可转动地套接在所述中心轴9上，行星锥齿轮3绕其行星轴4的自转，通过与第二锥齿轮部2-1的啮合使第二中心锥齿轮2绕中心轴9转动。所述柔性带组件安装在所述第二转动套杆部 2-2上，并随第二转动套杆部2-2同步转动。柔性带组件用于驱动第一关节12与第二关节13的转动。本发明中，第二中心锥齿轮2与第一中心锥齿轮6的转动方向相反。
所述柔性带组件包括固定在所述第二转动套杆部2-2上的收放槽17，以及可沿所述收放槽17进行收放的柔性带15，所述指根段10的前端设有用于与第一关节12转动连接的第一关节轴12-1，所述第一关节12的前端固连有用于与第二关节13转动连接的第二关节轴13-1，第一关节12固定连接一小带轮18，优选小带轮18与第一关节12一体设置。第一关节12与小带轮18同轴套接在第一关节轴12-1上。图3示出了指根段10 与第一关节12的连接结构。第二关节13也固定连接一小带轮18，优选小带轮18与第二关节13一体设置，第二关节13与小带轮18同轴套接在第二关节轴13-1上。所述柔性带15套在两个小带轮18上，通过柔性带15的收放驱动此两个小带轮18转动。小带轮18的转动则使对应的第一关节12、第二关节13进行抓取动作与放开动作。
两组拇指组件可由同一柔性带15驱动使其弯曲，以确保两组拇指组件动作的一致性。两组拇指组件也可由各自的柔性带15驱动使其弯曲，以使两组拇指组件可分别完成不同的动作。
所述第一关节12的靠近其上的小带轮18的位置处、以及所述第二关节13的靠近其上的小带轮18的位置处均设有用于使柔性带紧贴小带轮的带定位块14。
在所述指根段10的前端设有第一导向轴11-1和第二导向轴11-2，用于对柔性带15进出收放槽17的方向进行导向。柔性带15经收放槽17伸出，依次绕在第一导向轴11-1、第一关节12上的小带轮18的上侧、第二关节13上的小带轮18的上侧、第三导向轴11-3 上后，再次经第二关节13上的小带轮18的下侧、第一关节12上的小带轮18的下侧、第二导向轴11-2后回到收放槽17中，形成一个回路。图1示出了柔性带15与拇指组件的绕接关系。当柔性带15相对拇指组件沿图1中箭头所示方向转动时，柔性带驱动两个小带轮18顺时针转动，使第一关节12、第二关节13相对中心轴9方向转动，完成抓取动作。当需要打开拇指组件时，将柔性带15相对拇指组件沿图1中箭头所示的反方向转动，带动两个小带轮逆时针转动，使第一关节12、第二关节13复位即可。
在所述第二关节13上、带定位块14的前端设有第三导向轴11-3。
本发明的工作原理如下：
作为能量输入的蜗轮蜗杆副驱动支架5转动，带动安装在其上的两个行星锥齿轮3同步转动，行星锥齿轮3与两侧的第一中心锥齿轮6、第二中心锥齿轮2啮合，两个行星锥齿轮3与第一中心锥齿轮6、第二中心锥齿轮2组成差动轮系传动系统，行星锥齿轮3在绕中心轴9转动时，通过齿间啮合带动第一中心锥齿轮6、第二中心锥齿轮2，行星锥齿轮3在向两侧的第一中心锥齿轮6、第二中心锥齿2轮传递运动的过程中，行星锥齿轮3绕行星轴4自转，第一中心锥齿轮6、第二中心锥齿轮2绕中心轴9转动，使得拇指组件与柔性带组件能够同步转动，实现整个拇指式抓取机构的转动。
当需要进行抓取动作时，柔性带15沿图1中箭头所示方向转动时，柔性带15驱动两个小带轮18顺时针转动，使第一关节12、第二关节13相对中心轴9方向转动，完成抓取动作。
本发明采用拇指组件模拟拇指动作，能很好地顺合工件，提高可靠性；采用差动轮系，解决机构小型化的问题，以替代机器人的回转运动，能大幅降低成本。
以上所述的具体实施例，对本发明解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种拇指式抓取机构，其特征在于：包括基座(1)、拇指组件和用于带动拇指组件转动的转动动力件，以及用于拉动拇指组件使其弯曲的弯曲动力件；
所述基座(1)上设置中心轴(9)，所述转动动力件可转动地安装在所述中心轴(9)上；
所述拇指组件设置有两组，对称安装在转动动力件上，由转动动力件带动两组拇指组件同步转动；
所述弯曲动力件安装在所述中心轴(9)上，随转动动力件同步转动；弯曲动力件用于带动拇指组件完成弯曲动作。
2.根据权利要求1所述的拇指式抓取机构，其特征在于：所述转动动力件包括蜗轮蜗杆副、支架(5)、第一中心锥齿轮(6)和两个行星锥齿轮(3)，所述支架(5)包括一体设置的转动部(5-1)和连接部(5-2)，所述两个行星锥齿轮(3)通过各自的行星轴(4)连接在所述支架(5)的连接部(5-2)上，行星锥齿轮(3)可绕其行星轴(4)自转，第一中心锥齿轮(6)和两个行星锥齿轮(3)组成差动轮系传动系统，并且，所述第一中心锥齿轮(6)包括一体设置的第一锥齿轮部(6-1)和第一转动套杆部(6-2)，所述第一锥齿轮部(6-1)用于与两个行星锥齿轮(6-2)啮合，所述第一转动套杆部(6-2)可转动地套接在所述中心轴(9)上，所述蜗轮蜗杆副中的蜗轮(7)以及支架(5)的转动部(5-1)均可转动地套接在所述第一转动套杆部(6-2)上，并且蜗轮(7)与支架(5)的转动部(5-1)固定连接。
3.根据权利要求2所述的拇指式抓取机构，其特征在于：所述两个行星锥齿轮(3)相对第一中心锥齿轮(6)对称设置。
4.根据权利要求2所述的拇指式抓取机构，其特征在于：所述拇指组件包括指根段(10)、第一关节(12)和第二关节(13)，所述指根段(10)的后端固定连接在第一中心锥齿轮(6)的所述第一转动套杆部(6-2)上，由第一转动套杆部(6-2)带动同步转动；所述指根段(10)的前端与第一关节(12)的后端转动连接，第一关节(12)的前端与第二关节(13)的后端转动连接。
5.根据权利要求4所述的拇指式抓取机构，其特征在于：所述弯曲动力件包括第二中心锥齿轮(2)和用于带动第一关节(12)、第二关节(13)转动的柔性带组件，第二中心锥齿轮(2)包括第二锥齿轮部(2-1)和第二转动套杆部(2-2)，所述第二锥齿轮部(2-1)用于与两个行星锥齿轮(3)啮合，所述第二转动套杆部(2-2)可转动地套接在所述中心轴(9)上，所述柔性带组件安装在所述第二转动套杆部(2-2)上，并随第二转动套杆部(2-2)同步转动。
6.根据权利要求5所述的拇指式抓取机构，其特征在于：所述柔性带组件包括固定在所述第二转动套杆部(2-2)上的收放槽(17)，以及可沿所述收放槽(17)进行收放的柔性带(15)，所述指根段(10)的前端固连有用于与第一关节(12)转动连接的第一关节轴(12-1)，所述第一关节(12)的前端固连有用于与第二关节(13)转动连接的第二关节轴(13-1)，第一关节(12)固定连接一小带轮(18)，第一关节(12)与小带轮(18)同轴套接在第一关节轴(12-1)上，第二关节(13)也固定连接一小带轮(18)，第二关节(13)与小带轮(18)同轴套接在第二关节轴(13-1)上，所述柔性带(15)套在两个小带轮(18)上，以通过柔性带(15)的收放驱动此两个小带轮(18)转动。
7.根据权利要求6所述的拇指式抓取机构，其特征在于：两组拇指组件由同一柔性带(15)驱动使其弯曲。
8.根据权利要求7所述的拇指式抓取机构，其特征在于：所述第一关节(12)的靠近其上的小带轮(18)的位置处、以及所述第二关节(13)的靠近其上的小带轮(18)的位置处均设有用于使柔性带紧贴小带轮的带定位块(14)。
9.根据权利要求8所述的拇指式抓取机构，其特征在于：在所述指根段(10)的前端设有第一导向轴(11-1)和第二导向轴(11-2)，用于对柔性带(15)进出收放槽(17)的方向进行导向。
10.根据权利要求9所述的拇指式抓取机构，其特征在于：在所述第二关节(13)上、带定位块(14)的前端设有第三导向轴(11-3)。
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