CN109940650A

CN109940650A - 机械手爪

Info

Publication number: CN109940650A
Application number: CN201910296430.5A
Authority: CN
Inventors: 李晨辉; 张秀立; 于江涛; 黄宝旺; 张建宝; 董珈皓; 李占贤
Original assignee: North China University of Science and Technology
Current assignee: North China University of Science and Technology
Priority date: 2019-04-13
Filing date: 2019-04-13
Publication date: 2019-06-28
Anticipated expiration: 2039-04-13
Also published as: CN109940650B

Abstract

本发明公开了一种机械手爪，包括基座，伺服电机，所述的伺服电机与基座固接，伺服电机轴与左旋丝杠的一端固接，右旋丝杠与左旋丝杠的另一端固接，左旋丝杠、右旋丝杠分别驱动左侧滑块与右侧滑块沿导轨滑动，导轨固接于基座下层上方；左侧滑块与右侧滑块分别通过连杆机构驱动托板支架组件。该装置采用一个电机驱动即可实现快速抓取或释放被被抓物体，成本低，方便控制。

Description

机械手爪

技术领域

本发明涉及抓取装置，确切地说是一种机械手爪。

背景技术

机械手是自动化装置的重要动作机构。现有的机械手大部分是通过电机或气缸直接驱动机械手的抓取部件，其存在的问题是：

一是驱动往往需要数个电机或气缸完成，控制需要协同，控制不方便；二是传动比小，快速抓取或释放被被抓物体的性能差。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种机械手爪，该装置采用一个电机驱动即可实现快速抓取或释放被抓物体，成本低，方便控制。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术手段：

一种机械手爪，包括基座，伺服电机，所述的伺服电机与基座固接，伺服电机轴与左旋丝杠的一端固接，右旋丝杠与左旋丝杠的另一端固接，左旋丝杠、右旋丝杠分别驱动左侧滑块与右侧滑块沿导轨滑动，导轨固接于基座下层上方；左侧滑块与右侧滑块分别通过连杆机构驱动托板支架组件。

通过伺服电机驱动相互连接在一起的左旋丝杠、右旋丝杠同时分别驱动侧滑块与右侧滑块运动，而左侧滑块与右侧滑块分别通过连杆机构驱动托板支架组件即可完成抓取或释放动作。

本发明的优点在于：

（1）采用一个伺服电机同时驱动左旋丝杠、右旋丝杠实现左右两侧连杆机构的抓取与释放运动。

（2）采用一个伺服电机驱动，同时带动连杆机构和托板支架组件实现摆动动作。

（3）具有速度放大作用，伺服电机驱动丝杠移动很小一段距离，则末端托板支架组件将摆动很大角度。

（4）连杆机构的设置，可以实现大传动比，以实现快速释放被抓物体的目的。

进一步的优选技术方案如下：

所述的连杆机构设有左侧固定铰支座、右侧固定铰支座，左侧固定铰支座固接于基座左侧下方，右侧固定铰支座固接于基座右侧下方；左侧摆臂拉杆一端铰接于左侧移动铰支座上，左侧摆臂拉杆的另一端与左侧臂杆的短边端部铰接，左侧臂杆长边与短边交点处与左侧固定铰支座铰接，长边端部铰接于左侧托板支撑轴；左侧托板拉杆一端与左侧移动铰支座铰接，另一端铰接于左侧托板摆杆的短边端部，左侧托板摆杆的长边与短边交点处铰接于左侧固定铰支座，左侧托板摆杆的长边端部铰接于左侧托板连杆一端，左侧托板连杆另一端与左侧连接轴铰接，左侧托板曲杆一端与左侧托板连接轴铰接，另一端与左侧支撑轴铰接，托板支架组件同时与左侧托板连接轴及左侧托板支撑轴固定连接，左侧臂杆的长边、左侧托板摆杆的长边、左侧托板连杆及左侧托板曲杆构成一个四连杆机构。

该设置进一步确保用于快速释放被抓物体，并且不与被抓物体发生干涉，不会由于释放物体时，机械手爪与被抓物体发生碰撞。

所述的连杆机构的杆长满足以下关系式：

L2≥2.5×L1（1）

L4≥4.3×L3（2）

L1≥2×L3（3）

L4≥5.6×L5（4）

L6=L7（5）

其中：

L1—左侧臂杆的短边；

L2—左侧臂杆的长边；

L3—左侧托板摆杆的短边；

L4—左侧托板摆杆的长边；

L5—左侧托板曲杆杆长；

L6—左侧摆臂拉杆杆长；

L7—左侧托板拉杆杆长。

上述设置，可以实现大传动比，可实现托板支架组件的快速张开，可使被抓工件自由落体运动过程中不发生干涉，不会由于释放物体时，机械手爪与被抓物体发生碰撞。

所述的左侧滑块与右侧滑块分别固接于左侧滑板与右侧滑板下方，左旋螺母与左旋螺母分别固接于左侧螺母座与右侧螺母座上，左侧螺母座及左侧移动铰支座与右旋螺母座及右侧移动铰支座分别固接于左侧滑板与右侧滑板上。

上述设置，使左侧滑块与右侧滑块运动过程更平稳，且方便左侧滑块与右侧滑块与连杆机构的连接。

附图说明

图1是本发明的抓取状态下的立体图。

图2是本发明的张开动作下的立体图。

附图标记说明：1－基座；2－伺服电机；3－右旋丝杠；3’-左旋丝杠；4－右侧滑块；4’-左侧滑块；5’－左侧移动铰支座；5－右侧移动铰支座；6－右侧螺母座；6’－左侧螺母座；7－右侧滑板；7’-左侧滑板与；8－导轨；9－右摆臂拉杆；9’-左摆臂拉杆；10－右臂杆；10’-左臂杆；11－右托板拉杆；11’－左托板拉杆；12－右侧固定铰支座；12’－右侧固定铰支座；13－右侧托板摆杆；13’－左侧托板摆杆；14－右侧托板连杆；14’－左侧托板连杆；15－右侧连接轴；15’－左侧连接轴；16－右侧托板曲杆；16’－左侧托板曲杆；17－右侧托板支撑轴；17’－右侧托板支撑轴；18－托板支架组件；18’-托板支架组件；19－工件。

具体实施方式

下面结合实施例，进一步说明本发明。

参见图1可知，本发明的一种机械手爪，由基座1，伺服电机2，左旋丝杠螺母副3’与右旋丝杠螺母副3，左侧滑块4’与右侧滑块4，左侧移动铰支座5’与右侧移动铰支座5，左侧螺母座6’与右侧螺母座6，左侧滑板7’与右侧滑板7，导轨8，左侧摆臂拉杆9’与右侧摆臂拉杆9，左侧臂杆10’与右侧臂杆10，左侧托板拉杆11’与右侧托板拉杆11，左侧固定铰支座12’与右侧固定铰支座12，左侧托板摆杆13’与右侧托板摆杆13，左侧托板连杆14’与右侧托板连杆14，左侧连接轴15’与右侧连接轴15，左侧托板曲杆16’与右侧托板曲杆16，左侧托板支撑轴17’与右侧托板支撑轴17，托板支架组件18’与托板支架组件18组成。

通过伺服电机驱动相互连接在一起的左旋丝杠3’、右旋丝杠3同时分别驱动侧滑块4’与右侧滑块4运动，而左侧滑块4’与右侧滑块4分别通过连杆机构驱动托板支架组件18’、托板支架组件18即可完成抓取或释放动作。

所述的连杆机构设有左侧固定铰支座12’、右侧固定铰支座12，左侧固定铰支座12’固接于基座1左侧下方，右侧固定铰支座12固接于基座1右侧下方；左侧摆臂拉杆9’一端铰接于左侧移动铰支座5’上，左侧摆臂拉杆9’的另一端与左侧臂杆10’的短边端部铰接，左侧臂杆10’长边与短边交点处与左侧固定铰支座12’铰接，长边端部铰接于左侧托板支撑轴17’；左侧托板拉杆11’一端与左侧移动铰支座5’铰接，另一端铰接于左侧托板摆杆13’的短边端部，左侧托板摆杆13’的长边与短边交点处铰接于左侧固定铰支座12’，左侧托板摆杆13’的长边端部铰接于左侧托板连杆14’一端，左侧托板连杆14’另一端与左侧连接轴15’铰接，左侧托板曲杆16’一端与左侧托板连接轴15’铰接，另一端与左侧支撑轴17’铰接，托板支架组件18’同时与左侧托板连接轴15’及左侧托板支撑轴17’固定连接，左侧臂杆10’的长边、左侧托板摆杆13’的长边、左侧托板连杆14’及左侧托板曲杆16’构成一个四连杆机构。

所述的连杆机构的杆长满足以下关系式：

L2≥2.5×L1（1）

L4≥4.3×L3（2）

L1≥2×L3（3）

L4≥5.6×L5（4）

L6=L7（5）

其中：

L1—左侧臂杆10’的短边；

L2—左侧臂杆10’的长边；

L3—左侧托板摆杆13’的短边；

L4—左侧托板摆杆13’的长边；

L5—左侧托板曲杆16’杆长；

L6—左侧摆臂拉杆9’杆长；

L7—左侧托板拉杆11’杆长。

上述设置，可以实现大传动比，可实现托板支架组件18’、托板支架组件18的快速张开，可使被抓工件19自由落体运动过程中不发生干涉，不会由于释放物体时，机械手爪与被抓物体发生碰撞。

所述的左侧滑块4’与右侧滑块4分别固接于左侧滑板7’与右侧滑板7下方，左旋螺母与左旋螺母分别固接于左侧螺母座6’与右侧螺母座6上，左侧螺母座6’及左侧移动铰支座5’与右旋螺母座6及右侧移动铰支座5分别固接于左侧滑板7’与右侧滑板7上。

上述设置，使左侧滑块4’与右侧滑块4运动过程更平稳。

本实施例的动作过程如下：

张开动作：伺服电机2驱动左旋丝杠3’、右旋丝杠3旋转时，使左侧滑块4’与右侧滑块4沿导轨8滑动，且相向移动，由左移动铰支座12’与右移动铰支座12分别拉动左侧摆臂拉杆9’与右侧摆臂拉杆9以及左托板拉杆11’与右托板拉杆11向内侧运动，则左侧摆臂拉杆9’与右侧摆臂拉杆9以及左托板拉杆11’与右托板拉杆11分别带动左臂杆10’与右臂杆10及左侧托板摆杆13’与右侧托板摆杆13向外摆动，此时，左臂杆10’与1右臂杆0分别驱使托板支架组件18’及托板支架组件18分别向外远离被抓工件，同时，左侧托板摆杆13’与右侧托板摆杆13分别带动左侧托板连杆14’与右侧托板连杆14快速拉动左侧托板曲杆16’与右侧托板曲杆16向外摆动，使得托板支架组件18’及18快速离开被抓工件，在机械手手爪离开工件的同时，被抓工件做自由落体运动。

抓取动作：伺服电机2驱动左旋丝杠3’、右旋丝杠3旋转时，使左侧滑块4’与右侧滑块4沿导轨8滑动，且向相反方向移动，由左移动铰支座4’与右移动铰支座4分别拉动左摆臂拉杆9’与右摆臂拉杆9及左托板拉杆11’与右托板拉杆11向外侧运动，左摆臂拉杆9’与右摆臂拉杆9及左托板拉杆11’与右托板拉杆11分别带动左臂杆10’与右臂杆10及左侧托板摆杆13’与右侧托板摆杆13向内摆动，此时，左臂杆10’与右臂杆10分别驱使托板支架组件18’及支架组件18分别向被抓工件运动，同时，左侧托板摆杆13’与右侧托板摆杆13分别带动左侧托板连杆14’与右侧托板连杆14快速拉动左侧托板曲杆16’与右侧托板曲杆16向内摆动，使得托板支架组件18’及18快速托住被抓工件。

右侧托板曲杆16、右侧托板连接轴15、右侧托板支撑轴17、的连接驱动方式与左侧的部件相同。

本实施例的优点在于：

（1）采用一个伺服电机2同时驱动左旋丝杠3’、右旋丝杠3实现左右两侧连杆机构的抓取与释放运动。

（2）采用一个伺服电机2驱动，同时带动连杆机构和托板支架组件18’、托板支架组件18实现摆动动作。

（3）具有速度放大作用，伺服电机2驱动丝杠移动很小一段距离，则末端托板支架组件18’、托板支架组件18将摆动很大角度。

以上所述仅为本发明较佳可行的实施例而已，并非因此局限本发明的权利范围，凡运用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变化，均包含于本发明的权利范围之内。

Claims

1.一种机械手爪，包括基座，伺服电机，其特征在于：所述的伺服电机与基座固接，伺服电机轴与左旋丝杠的一端固接，右旋丝杠与左旋丝杠的另一端固接，左旋丝杠、右旋丝杠分别驱动左侧滑块与右侧滑块沿导轨滑动，导轨固接于基座下层上方；左侧滑块与右侧滑块分别通过连杆机构驱动托板支架组件。

2.根据权利要求1所述的机械手爪，其特征在于：所述的连杆机构设有左侧固定铰支座、右侧固定铰支座，左侧固定铰支座固接于基座左侧下方，右侧固定铰支座固接于基座右侧下方；左侧摆臂拉杆一端铰接于左侧移动铰支座上，左侧摆臂拉杆的另一端与左侧臂杆的短边端部铰接，左侧臂杆长边与短边交点处与左侧固定铰支座铰接，长边端部铰接于左侧托板支撑轴；左侧托板拉杆一端与左侧移动铰支座铰接，另一端铰接于左侧托板摆杆的短边端部，左侧托板摆杆的长边与短边交点处铰接于左侧固定铰支座，左侧托板摆杆的长边端部铰接于左侧托板连杆一端，左侧托板连杆另一端与左侧连接轴铰接，左侧托板曲杆一端与左侧托板连接轴铰接，另一端与左侧支撑轴铰接，托板支架组件同时与左侧托板连接轴及左侧托板支撑轴固定连接，左侧臂杆的长边、左侧托板摆杆的长边、左侧托板连杆及左侧托板曲杆构成一个四连杆机构。

3.根据权利要求1所述的机械手爪，其特征在于：连杆机构的杆长满足以下关系式：

L2≥2.5×L1（1）

L4≥4.3×L3（2）

L1≥2×L3（3）

L4≥5.6×L5（4）

L6=L7（5）

其中：

L1—左侧臂杆的短边；

L2—左侧臂杆的长边；

L3—左侧托板摆杆的短边；

L4—左侧托板摆杆的长边；

L5—左侧托板曲杆杆长；

L6—左侧摆臂拉杆杆长；

L7—左侧托板拉杆杆长。

4.根据权利要求1所述的机械手爪，其特征在于：所述的左侧滑块与右侧滑块分别固接于左侧滑板与右侧滑板下方，左旋螺母与左旋螺母分别固接于左侧螺母座与右侧螺母座上，左侧螺母座及左侧移动铰支座与右旋螺母座及右侧移动铰支座分别固接于左侧滑板与右侧滑板上。