CN112123322A - 十字导杆机构与双驱动五杆滑块并联机构组合手掌机械手 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种十字导杆机构与双驱动五杆滑块并联机构组合手掌机械手，属于机器人、自动化技术领域，可用于农产品采摘、食品分拣与输送、工业品上下料抓取、商品物流包装等行业。由主动和被动的双驱动五杆滑块并联机构组成，小电机蜗轮减速器一体机驱动主动曲柄的转动，大电机蜗轮减速器一体机驱动主动摇杆的转动，摇杆铰链座在导杆上直线移动，而从动并联机构的曲柄和摇杆均由齿轮传递；二根手指分别安装在二根连杆或二根摇杆上，靠并联机构的二电机协同控制三根手指的抓取位姿与运动路径；十字导杆机构使摇杆铰链座与单手指相向直线移动，因此三指同时向物体运动、夹持物体。手指接触面均粘贴有扁椭圆横截面的橡胶，接触特性好、可靠性高。

Description

十字导杆机构与双驱动五杆滑块并联机构组合手掌机械手

技术领域

本发明涉及机器人、自动化技术领域，尤其是一种十字导杆机构与双驱动五杆滑块并联机构组合手掌机械手。

背景技术

抓取机械手又称末端执行器、末端抓持器，是机器人抓取物体的操作工具。由于抓取对象的复杂性，除了一些造价高昂、装置复杂的仿人灵巧机械手外，其余末端执行器并不能通用地、可靠地抓取不同类别的对象。就接触状态看，为了适应长方体、圆柱体、球体等被抓物体形状的不同，需要手指的指根部位进行转位，以便手指接触面更好地适应不同形状的被抓物体，这个转位动作是手掌的基本功能。

对于农产品、食品等抓取对象，由于尺寸变化与形状不一(物形)、软硬韧脆(物性)和距离密疏与相互叠放(物态)的原因，适配而有一定通用性的末端执行器就更难以实现。

为此，授权专利“手指变位并转位的双驱动曲柄摇杆滑块并联机构手掌式机械手”(专利号：201710220457.7)，提出了一种“并联机构手掌式机械手”的方案。该机械手有三指，其中一根手指是固定的，采用并联的二套曲柄摇杆滑块并联机构使得另外二根动手指变位并转位(变位与转位的关系是唯一的，即动手指的坐标位置确定了动手指的转位角度)，靠二电机协同驱动并联机构手掌选择最终手指的位姿而夹持物体，并且选择动手指的运动轨迹以避障。

经算法测试、样机制作、抓取试验及性能分析等流程，得出该机械手的缺陷是：①靠单个固定手指来定位抓取物体，机械手与机械臂的基准不重合，机械手坐标原点与大小物体质心的偏移量大，机械手偏心力距较大；②靠单手指来定位抓取物体，由于机械臂定位精度，抓取过程中被抓物体有一点移动；③二根动手指而不是三根手指同时向被抓物体运动，夹紧过程的效率低；④双驱动五杆滑块并联机构驱动二手指变位，因其x、y坐标所确定的位置上转位的角度是确定的，被抓物体的曲面接触而采用横截面为平面的手指，或被抓物体的平面接触而采用横截面为曲面的手指，同时垂直抓取圆柱体与长方体的通用性不够好；⑤尤其是曲柄摇杆滑块并联机构可以形成正曲柄摇杆机构(曲柄与摇杆的角位移方向相同)和反曲柄摇杆机构(曲柄与摇杆的角位移方向相反)，其过渡时会经历死点状态(此状态下连杆与摇杆成一直线)，摇杆铰链座(即滑块)是靠丝杠电机驱动，而靠丝杠电机与曲柄转动电机协同控制来避开死点的难度较大。

发明内容

本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种十字导杆机构与双驱动五杆滑块并联机构组合手掌机械手，工作效率较高、适用性好、能够可靠夹持不同尺寸的物体。

本发明所采用的技术方案如下：一种十字导杆机构与双驱动五杆滑块并联机构组合手掌机械手，包括底板、导轨支座、直线轴承、中直角板、短销轴、耐磨垫圈、长直线导轨、直二力杆、平键、大电机蜗轮减速器、小齿轮、短套筒、摇杆轴、平行带座轴承、双开槽摇杆、单开槽连杆、中销轴、手指板、双开槽曲柄、主动齿轮、短键、螺纹头驱动轴、长套筒、大带座轴承、齿轮盖板、螺纹头从动轴、小电机蜗轮减速器、锥孔齿轮、锥套、扁圆螺母、小带座轴承、导向螺柱、长手指座、短手指座、厚垫块、弯二力杆、长销轴、短直角板、短直线导轨、长直角板、扁椭圆横截面橡胶条和U形的安装板；

安装板固定在底板上，安装板底面有孔系与机器人本体相联结；长直线导轨、以及与长直线导轨垂直的短直线导轨的两端各由两个导轨支座固定，四个导轨支座安装在底板上，两个直线轴承穿过长直线导轨而直线移动，一个直线轴承穿过短直线导轨而直线移动；三个直线轴承各自固定在短直角板、长直角板、中直角板上，与直二力杆、弯二力杆一起构成前后两个并联的十字导杆机构；

长直角板的下部侧面固定有长手指座，长手指座固定有手指板，这个手指板和另外两个手指板的抓取接触面均粘贴有扁椭圆横截面橡胶条，长直角板的上部装有短销轴，弯二力杆的一端在短销轴上转动，弯二力杆与长直角板之间有耐磨垫圈；在短直线导轨上移动的短直角板的上部装有长销轴，弯二力杆及其下面的直二力杆均绕长销轴转动，弯二力杆和直二力杆之间、直二力杆和短直角板的上部之间均有耐磨垫圈；中直角板的上部装有短销轴，直二力杆的一端在短销轴上转动，直二力杆和中直角板的上部之间有耐磨垫圈；

组合手掌机械手左侧是主动的双驱动五杆滑块并联机构，组合手掌机械手右侧是从动的双驱动五杆滑块并联机构，小电机蜗轮减速器、大电机蜗轮减速器分别驱动主动的双开槽曲柄、双开槽摇杆；中直角板的下部左侧装有大电机蜗轮减速器，大电机蜗轮减速器输出轴上面安装小齿轮、下面安装主动的双开槽摇杆，大电机蜗轮减速器输出轴通过平键驱动小齿轮和主动的双开槽摇杆转动，主动的双开槽摇杆下面由螺钉和垫片轴向固定；靠另一个小齿轮传动，从动的双开槽摇杆和主动的双开槽摇杆之间的旋向相反、转速相等，从动的双开槽摇杆、小齿轮的摇杆轴由两个平行带座轴承支撑，摇杆轴最粗段的两个台阶面分别与两个平行带座轴承的内圈接触，限制其轴向移动，小齿轮和紧邻的一个平行带座轴承的内圈之间轴向有短套筒；

双开槽摇杆的水平面上同轴心线地铣削加工了两层宽窄不同的腰形槽，双开槽摇杆与单开槽连杆靠中销轴铰链联结，中销轴的导向圆柱面直径与双开槽摇杆的宽腰形槽宽度间隙配合，中销轴螺母拧紧后中销轴和双开槽摇杆成一体，单开槽连杆厚度上有间隙，单开槽连杆可以在中销轴中相对于双开槽摇杆转动；移动中销轴位置、再螺母固定后，可以手工调节摇杆的工作长度；单开槽连杆的另一端与双开槽曲柄通过中销轴铰链联结，双开槽曲柄也同轴心线地铣削加工了两层宽窄不同的腰形槽；

主动的双开槽曲柄的另一端套在螺纹头驱动轴上，靠螺钉紧固在螺纹头驱动轴一端的削扁面上，传递螺纹头驱动轴转动扭矩；螺纹头驱动轴装有双开槽曲柄、长套筒、两个大带座轴承、主动齿轮和短键，螺纹头驱动轴另一端的削扁圆柱段间隙配合地插进小电机蜗轮减速器输出轴的孔内，小电机蜗轮减速器通过这削扁圆柱段传递扭矩到螺纹头驱动轴，螺纹头驱动轴上的短键将扭矩传递到主动齿轮上；一个大带座轴承固定在齿轮盖板上，被抓持物体产生轴向的重力由螺纹头驱动轴的轴肩面传递到这个大带座轴承的内圈承受，同轴心线的另一个大带座轴承固定在底板，齿轮盖板由两个导向螺柱和底板联结成整体结构，导向螺柱两端均为与相应孔间隙配合的圆柱面，再用螺母拧紧在底板和齿轮盖板上；

螺纹头从动轴由大带座轴承和小带座轴承支撑，大带座轴承和小带座轴承分别固定在齿轮盖板和底板上，轴向由螺纹头从动轴的轴肩面、锥孔齿轮、锥套，扁圆螺母构成转动体；主动齿轮与锥孔齿轮啮合且二者转速相等、转向相反，锥孔齿轮孔内有锥套，旋紧扁圆螺母，通过圆锥接触面的斜锲作用将扭矩传递到螺纹头从动轴上；从动的双开槽曲柄的另一端套在螺纹头从动轴上，靠螺钉紧固在螺纹头从动轴一端的削扁面上，螺纹头从动轴转动扭矩再传递给从动的双开槽曲柄；反向拧松扁圆螺母，锥孔齿轮和锥套脱开，可以调节主动的双开槽曲柄和从动的双开槽曲柄之间的相位角；

所述短手指座固定在单开槽连杆上或者双开槽摇杆上，短手指座上装有手指板。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述短手指座固定在单开槽连杆上，单开槽连杆上开有腰型槽，腰形槽的宽度与短手指座螺纹端的一段圆柱面直径是间隙配合关系，短手指座可以在单开槽连杆的腰形槽任意位置，短手指座可以相对单开槽连杆转动任意角度、再用螺母固定在单开槽连杆上；主动和被动的单开槽连杆上各装一个短手指座，短手指座上均装有手指板；短手指座和长手指座上的三个手指板的结构和尺寸完全相同，两个短手指座、一个长手指座这三个安装手指板的平面共面。

所述短手指座固定在双开槽摇杆上，双开槽摇杆的窄腰形槽的宽度与短手指座螺纹端的一段圆柱面直径是间隙配合关系，短手指座可在双开槽摇杆的腰形槽任意位置，短手指座可以相对双开槽摇杆转动任意角度、再用螺母固定在双开槽摇杆上；单开槽连杆比双开槽摇杆的位置高，安装手指板的安装面上垫上厚垫块，两个短手指座、一个长手指座这三个安装手指板的平面共面。

所述单开槽连杆的两端靠两个中销轴分别与双开槽曲柄和双开槽摇杆铰链联结，双开槽曲柄和双开槽摇杆的窄槽导向下中销轴在双开槽曲柄和双开槽摇杆上的位置变动，左右对称地实现双开槽曲柄和双开槽摇杆工作长度的改变。

所述两个左右手指板的左右不对称安装方法：①两个左右手指板在双开槽摇杆或单开槽连杆上的位置与角度；②锥孔齿轮孔内有锥套，反向拧松扁圆螺母，锥孔齿轮和锥套脱开，可以调节主动的双开槽曲柄与从动的双开槽曲柄之间的相位角，主动与从动并联机构左右不对称，实现两个手指板左右不对称安装；③双开槽曲柄和双开槽摇杆的窄槽导向下中销轴在双开槽曲柄和双开槽摇杆上的位置变动，左右不对称地实现双开槽曲柄和双开槽摇杆工作长度不相等。

本发明的有益效果如下：

大电机蜗轮减速器一体机直接驱动摇杆转动，与小电机蜗轮减速器驱动曲柄转动的协同性好、易于避开机构的死点；

采用十字导杆机构与双驱动五杆滑块并联机构组合，将单手指改为动手指，实现了三根手指同时向被抓物体运动，夹紧过程的效率高，大小物体的重心与机械手中心的偏差量小；

大电机蜗轮减速器一体机驱动夹紧时，对大尺寸的物体，十字导杆机构与双驱动五杆滑块并联机构所形成的夹紧分力大，对小尺寸的物体，所形成的夹紧分力小，因此组合手掌机械手接触力大小的适应性好、控制简单；

双驱动五杆滑块并联机构驱动二手指变位，因其x、y坐标所确定的位置上转位的角度是确定的，被抓物体的曲面接触而采用横截面为平面的手指、或被抓物体的平面接触而采用横截面为曲面的手指，本发明采用扁椭圆横截面橡胶条粘贴在手指板上，同时垂直抓取圆柱体与长方体的通用性好，橡胶条弹性变形的方向性好且摩擦力大。

附图说明

图1为本发明组合手掌式机械手的A-A局部剖视图。

图2为本发明组合手掌式机械手的B-B局部剖视图。

图3为本发明组合手掌式机械手的俯视图。

图4为本发明组合手掌式机械手的仰视图。

图5为本发明组合手掌式机械手的C-C局部剖视图。

图6为本发明组合手掌式机械手的D-D剖展开视图。

图7为本发明组合手掌式机械手底板零件图及其十字导杆机构极限状态。

图8为本发明组合手掌式机械手的短销轴零件图。

图9为本发明组合手掌式机械手的摇杆轴零件图。

图10为本发明组合手掌式机械手的双开槽摇杆零件主视图。

图11为本发明组合手掌式机械手的双开槽摇杆零件剖视图。

图12为本发明组合手掌式机械手的连杆零件主剖视图。

图13为本发明组合手掌式机械手的连杆零件俯视图。

图14为本发明组合手掌式机械手的螺纹头驱动轴零件主视图。

图15为本发明组合手掌式机械手的螺纹头从动轴零件主视图。

图16为本发明组合手掌式机械手的中直角板零件主视图。

图17为本发明组合手掌式机械手的中直角板零件左视图。

图18为本发明组合手掌式机械手的短手指座零件右视图。

图19为本发明组合手掌式机械手的短手指座零件主视图。

图20为本发明组合手掌式机械手的短手指座零件左视图。

图21为本发明组合手掌式机械手的长手指座零件右视图。

图22为本发明组合手掌式机械手的长手指座零件主视图。

图23为本发明组合手掌式机械手的长手指座零件左视图。

图24为本发明组合手掌式机械手的手指板零件图。

图25为本发明组合手掌式机械手的扁椭圆横截面橡胶条零件主视图。

图26为本发明组合手掌式机械手的扁椭圆横截面橡胶条零件俯视图。

其中：1、底板；2、导轨支座；3、直线轴承；4、中直角板；5、短销轴；6、耐磨垫圈；7、长直线导轨；8、直二力杆；9、平键；10、大电机蜗轮减速器；11、小齿轮；12、短套筒；13、摇杆轴；14、平行带座轴承；15、双开槽摇杆；16、单开槽连杆；17、中销轴；18、手指板；19、双开槽曲柄；20、主动齿轮；21、短键；22、螺纹头驱动轴；23、长套筒；24、大带座轴承；25、齿轮盖板；26、螺纹头从动轴；27、小电机蜗轮减速器；28、锥孔齿轮；29、锥套；30、扁圆螺母；31、小带座轴承；32、导向螺柱；33、长手指座；34、短手指座；35、厚垫块；36、弯二力杆；37、长销轴；38、短直角板；39、短直线导轨；40、长直角板；41、扁椭圆横截面橡胶条；42、安装板。

具体实施方式

下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。

一种十字导杆机构与双驱动五杆滑块并联机构组合手掌机械手，包括底板1、导轨支座2、直线轴承3、中直角板4、短销轴5、耐磨垫圈6、长直线导轨7、直二力杆8、平键9、大电机蜗轮减速器10、小齿轮11、短套筒12、摇杆轴13、平行带座轴承14、双开槽摇杆15、单开槽连杆16、中销轴17、手指板18、双开槽曲柄19、主动齿轮20、短键21、螺纹头驱动轴22、长套筒23、大带座轴承24、齿轮盖板25、螺纹头从动轴26、小电机蜗轮减速器27、锥孔齿轮28、锥套29、扁圆螺母30、小带座轴承31、导向螺柱32、长手指座33、短手指座34、厚垫块35、弯二力杆36、长销轴37、短直角板38、短直线导轨39、长直角板40、扁椭圆横截面橡胶条41和U形的安装板42；

安装板42固定在底板1上，安装板42底面有孔系与机器人本体相联结；长直线导轨7、以及与长直线导轨7垂直的短直线导轨39的两端各由两个导轨支座2固定，四个导轨支座2安装在底板1上，两个直线轴承3穿过长直线导轨7而直线移动，一个直线轴承3穿过短直线导轨39而直线移动；三个直线轴承3各自固定在短直角板38、长直角板40、中直角板4上，与直二力杆8、弯二力杆36一起构成前后两个并联的十字导杆机构；

长直角板40的下部侧面固定有长手指座33，长手指座33固定有手指板18，这个手指板18和另外两个手指板18的抓取接触面均粘贴有扁椭圆横截面橡胶条41，长直角板40的上部装有短销轴5，弯二力杆36的一端在短销轴5上转动，弯二力杆36与长直角板40之间有耐磨垫圈6；在短直线导轨39上移动的短直角板38的上部装有长销轴37，弯二力杆36及其下面的直二力杆8均绕长销轴37转动，弯二力杆36和直二力杆8之间、直二力杆8和短直角板38的上部之间均有耐磨垫圈6；中直角板4的上部装有短销轴5，直二力杆8的一端在短销轴5上转动，直二力杆8和中直角板4的上部之间有耐磨垫圈6；

组合手掌机械手左侧是主动的双驱动五杆滑块并联机构，组合手掌机械手右侧是从动的双驱动五杆滑块并联机构，小电机蜗轮减速器27、大电机蜗轮减速器10分别驱动主动的双开槽曲柄19、双开槽摇杆15；中直角板4的下部左侧装有大电机蜗轮减速器10，大电机蜗轮减速器10输出轴上面安装小齿轮11、下面安装主动的双开槽摇杆15，大电机蜗轮减速器10输出轴通过平键9驱动小齿轮11和主动的双开槽摇杆15转动，主动的双开槽摇杆15下面由螺钉和垫片轴向固定；靠另一个小齿轮11传动，从动的双开槽摇杆15和主动的双开槽摇杆15之间的旋向相反、转速相等，从动的双开槽摇杆15、小齿轮11的摇杆轴13由两个平行带座轴承14支撑，摇杆轴13最粗段的两个台阶面分别与两个平行带座轴承14的内圈接触，限制其轴向移动，小齿轮11和紧邻的一个平行带座轴承14的内圈之间轴向有短套筒12；

双开槽摇杆15的水平面上同轴心线地铣削加工了两层宽窄不同的腰形槽，双开槽摇杆15与单开槽连杆16靠中销轴17铰链联结，中销轴17的导向圆柱面直径与双开槽摇杆15的宽腰形槽宽度间隙配合，中销轴17螺母拧紧后中销轴17和双开槽摇杆15成一体，单开槽连杆16厚度上有间隙，单开槽连杆16可以在中销轴17中相对于双开槽摇杆15转动；移动中销轴17位置、再螺母固定后，可以手工调节摇杆的工作长度；单开槽连杆16的另一端与双开槽曲柄19通过中销轴17铰链联结，双开槽曲柄19也同轴心线地铣削加工了两层宽窄不同的腰形槽，同双开槽摇杆15与单开槽连杆16联结原理一样，用来调节手工双开槽曲柄19的工作偏心距；

主动的双开槽曲柄19的另一端套在螺纹头驱动轴22上，靠螺钉紧固在螺纹头驱动轴22一端的削扁面上，传递螺纹头驱动轴22转动扭矩；螺纹头驱动轴22装有双开槽曲柄19、长套筒23、两个大带座轴承24、主动齿轮20和短键21，螺纹头驱动轴22另一端的削扁圆柱段间隙配合地插进小电机蜗轮减速器27输出轴的孔内，小电机蜗轮减速器27通过这削扁圆柱段传递扭矩到螺纹头驱动轴22，螺纹头驱动轴22上的短键21将扭矩传递到主动齿轮20上；一个大带座轴承24固定在齿轮盖板25上，被抓持物体产生轴向的重力由螺纹头驱动轴22的轴肩面传递到这个大带座轴承24的内圈承受，同轴心线的另一个大带座轴承24固定在底板1，齿轮盖板25由两个导向螺柱32和底板1联结成整体结构，导向螺柱32两端均为与相应孔间隙配合的圆柱面，再用螺母拧紧在底板1和齿轮盖板25上；

螺纹头从动轴26由大带座轴承24和小带座轴承31支撑，大带座轴承24和小带座轴承31分别固定在齿轮盖板25和底板1上，轴向由螺纹头从动轴26的轴肩面、锥孔齿轮28、锥套29，扁圆螺母30构成转动体；主动齿轮20与锥孔齿轮28啮合且二者转速相等、转向相反，锥孔齿轮28孔内有锥套29，旋紧扁圆螺母30，通过圆锥接触面的斜锲作用将扭矩传递到螺纹头从动轴26上；从动的双开槽曲柄19的另一端套在螺纹头从动轴26上，靠螺钉紧固在螺纹头从动轴26一端的削扁面上，螺纹头从动轴26转动扭矩再传递给从动的双开槽曲柄19；反向拧松扁圆螺母30，锥孔齿轮28和锥套29脱开，可以调节主动的双开槽曲柄19和从动的双开槽曲柄19之间的相位角；

所述短手指座34固定在单开槽连杆16上或者双开槽摇杆15上，短手指座34上装有手指板18。

所述短手指座34固定在单开槽连杆16上，单开槽连杆16上开有腰型槽，腰形槽的宽度与短手指座34螺纹端的一段圆柱面直径是间隙配合关系，短手指座34可以在单开槽连杆16的腰形槽任意位置，短手指座34可以相对单开槽连杆16转动任意角度、再用螺母固定在单开槽连杆16上；主动和被动的单开槽连杆16上各装一个短手指座34，短手指座34上均装有手指板18；短手指座34和长手指座33上的三个手指板18的结构和尺寸完全相同，两个短手指座34、一个长手指座33这三个安装手指板18的平面共面。

所述短手指座34固定在双开槽摇杆15上，双开槽摇杆15的窄腰形槽的宽度与短手指座34螺纹端的一段圆柱面直径是间隙配合关系，短手指座34可在双开槽摇杆15的腰形槽任意位置，短手指座34可以相对双开槽摇杆15转动任意角度、再用螺母固定在双开槽摇杆15上；单开槽连杆16比双开槽摇杆15的位置高，安装手指板18的安装面上垫上厚垫块35，两个短手指座34、一个长手指座33这三个安装手指板18的平面共面。

如图1-6所示，双驱动五杆滑块并联机构：采用小电机蜗轮减速器27、大电机蜗轮减速器10分别驱动双开槽曲柄19和双开槽摇杆15转动，使得双开槽摇杆15的支撑(直线轴承3、中直角板4)在长直线导轨7导向下直线移动，从而形成并列机构；连杆与摇杆上的任意点的位置(x、y坐标改变的变位)和角度(x、y坐标确定的转位)，均由小电机蜗轮减速器27、大电机蜗轮减速器10的角位移给定，任意点的位置是平面上的作用空间。

单开槽连杆16的两端靠两个中销轴17分别与双开槽曲柄19和双开槽摇杆15铰链联结，双开槽曲柄19和双开槽摇杆15的窄槽导向下中销轴17在双开槽曲柄19和双开槽摇杆15上的位置变动，左右对称地实现双开槽曲柄19和双开槽摇杆15工作长度的改变。

同时，左右分别是主动双驱动五杆滑块并联机构和从动双驱动五杆滑块并联机构，各带动一根手指板18(手指板18安装在连杆或摇杆上，相当于连杆或摇杆上的任意点)运动，对于对称物体、两个手指板18是左右对称安装，对于非对称物体、两个手指板18是左右不对称安装。所述两个左右手指板18的左右不对称安装方法：①两个左右手指板18在双开槽摇杆15或单开槽连杆16上的位置与角度；②锥孔齿轮28孔内有锥套29，反向拧松扁圆螺母30，锥孔齿轮28和锥套29脱开，可以调节主动的双开槽曲柄19与从动的双开槽曲柄19之间的相位角，主动与从动并联机构左右不对称，实现两个手指板18左右不对称安装；③双开槽曲柄19和双开槽摇杆15的窄槽导向下中销轴17在双开槽曲柄19和双开槽摇杆15上的位置变动，左右不对称地实现双开槽曲柄19和双开槽摇杆15工作长度不相等。

所述手工调节方法的作用：左右手指板18在单开槽连杆16或双开槽摇杆15上位置，以及双开槽曲柄19和双开槽摇杆15工作长度，决定了左右手指板18的作用空间、并在作用空间的任意位置唯一性地决定了左右手指板18与被抓物体接近与接触的角度(接触状态)；左右手指板18在单开槽连杆16或双开槽摇杆15上角度，仅与被抓物体的接触状态相关，与作用空间无关。

通过前后两个并联的十字导杆机构，导向是滚动摩擦的直线轴承3，自锁角度小；将前面手指的支撑(直线轴承3、长直角板40)和双开槽摇杆15的支撑(直线轴承3、中直角板4)联结、形成相向移动，即同时靠近或远离，从而实现了三指运动的抓取效果；手指无驱动，靠小电机蜗轮减速器27、大电机蜗轮减速器10协同控制来捏取物体，小电机蜗轮减速器27驱动的双开槽曲柄19起定位作用，大电机蜗轮减速器10驱动的双开槽摇杆15起夹紧作用，蜗轮减速器可以自锁，夹持过程中两电机断电，节省能源。

选择长径、短径相差较大的扁椭圆横截面橡胶条41，而不是从圆柱纵向切断的弧形横截面橡胶条，在横截面边缘处的接触特性更好。

以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。

Claims (5)

1.一种十字导杆机构与双驱动五杆滑块并联机构组合手掌机械手，其特征在于：包括底板(1)、导轨支座(2)、直线轴承(3)、中直角板(4)、短销轴(5)、耐磨垫圈(6)、长直线导轨(7)、直二力杆(8)、平键(9)、大电机蜗轮减速器(10)、小齿轮(11)、短套筒(12)、摇杆轴(13)、平行带座轴承(14)、双开槽摇杆(15)、单开槽连杆(16)、中销轴(17)、手指板(18)、双开槽曲柄(19)、主动齿轮(20)、短键(21)、螺纹头驱动轴(22)、长套筒(23)、大带座轴承(24)、齿轮盖板(25)、螺纹头从动轴(26)、小电机蜗轮减速器(27)、锥孔齿轮(28)、锥套(29)、扁圆螺母(30)、小带座轴承(31)、导向螺柱(32)、长手指座(33)、短手指座(34)、厚垫块(35)、弯二力杆(36)、长销轴(37)、短直角板(38)、短直线导轨(39)、长直角板(40)、扁椭圆横截面橡胶条(41)和U形的安装板(42)；

安装板(42)固定在底板(1)上，安装板(42)底面有孔系与机器人本体相联结；长直线导轨(7)、以及与长直线导轨(7)垂直的短直线导轨(39)的两端各由两个导轨支座(2)固定，四个导轨支座(2)安装在底板(1)上，两个直线轴承(3)穿过长直线导轨(7)而直线移动，一个直线轴承(3)穿过短直线导轨(39)而直线移动；三个直线轴承(3)各自固定在短直角板(38)、长直角板(40)、中直角板(4)上，与直二力杆(8)、弯二力杆(36)一起构成前后两个并联的十字导杆机构；

长直角板(40)的下部侧面固定有长手指座(33)，长手指座(33)固定有手指板(18)，这个手指板(18)和另外两个手指板(18)的抓取接触面均粘贴有扁椭圆横截面橡胶条(41)，长直角板(40)的上部装有短销轴(5)，弯二力杆(36)的一端在短销轴(5)上转动，弯二力杆(36)与长直角板(40)之间有耐磨垫圈(6)；在短直线导轨(39)上移动的短直角板(38)的上部装有长销轴(37)，弯二力杆(36)及其下面的直二力杆(8)均绕长销轴(37)转动，弯二力杆(36)和直二力杆(8)之间、直二力杆(8)和短直角板(38)的上部之间均有耐磨垫圈(6)；中直角板(4)的上部装有短销轴(5)，直二力杆(8)的一端在短销轴(5)上转动，直二力杆(8)和中直角板(4)的上部之间有耐磨垫圈(6)；

组合手掌机械手左侧是主动的双驱动五杆滑块并联机构，组合手掌机械手右侧是从动的双驱动五杆滑块并联机构，小电机蜗轮减速器(27)、大电机蜗轮减速器(10)分别驱动主动的双开槽曲柄(19)、双开槽摇杆(15)；中直角板(4)的下部左侧装有大电机蜗轮减速器(10)，大电机蜗轮减速器(10)输出轴上面安装小齿轮(11)、下面安装主动的双开槽摇杆(15)，大电机蜗轮减速器(10)输出轴通过平键(9)驱动小齿轮(11)和主动的双开槽摇杆(15)转动，主动的双开槽摇杆(15)下面由螺钉和垫片轴向固定；靠另一个小齿轮(11)传动，从动的双开槽摇杆(15)和主动的双开槽摇杆(15)之间的旋向相反、转速相等，从动的双开槽摇杆(15)、小齿轮(11)的摇杆轴(13)由两个平行带座轴承(14)支撑，摇杆轴(13)最粗段的两个台阶面分别与两个平行带座轴承(14)的内圈接触，限制其轴向移动，小齿轮(11)和紧邻的一个平行带座轴承(14)的内圈之间轴向有短套筒(12)；

双开槽摇杆(15)的水平面上同轴心线地铣削加工了两层宽窄不同的腰形槽，双开槽摇杆(15)与单开槽连杆(16)靠中销轴(17)铰链联结，中销轴(17)的导向圆柱面直径与双开槽摇杆(15)的宽腰形槽宽度间隙配合，中销轴(17)螺母拧紧后中销轴(17)和双开槽摇杆(15)成一体，单开槽连杆(16)厚度上有间隙，单开槽连杆(16)可以在中销轴(17)中相对于双开槽摇杆(15)转动；移动中销轴(17)位置、再螺母固定后，可以手工调节摇杆的工作长度；单开槽连杆(16)的另一端与双开槽曲柄(19)通过中销轴(17)铰链联结，双开槽曲柄(19)也同轴心线地铣削加工了两层宽窄不同的腰形槽；

主动的双开槽曲柄(19)的另一端套在螺纹头驱动轴(22)上，靠螺钉紧固在螺纹头驱动轴(22)一端的削扁面上，传递螺纹头驱动轴(22)转动扭矩；螺纹头驱动轴(22)装有双开槽曲柄(19)、长套筒(23)、两个大带座轴承(24)、主动齿轮(20)和短键(21)，螺纹头驱动轴(22)另一端的削扁圆柱段间隙配合地插进小电机蜗轮减速器(27)输出轴的孔内，小电机蜗轮减速器(27)通过这削扁圆柱段传递扭矩到螺纹头驱动轴(22)，螺纹头驱动轴(22)上的短键(21)将扭矩传递到主动齿轮(20)上；一个大带座轴承(24)固定在齿轮盖板(25)上，被抓持物体产生轴向的重力由螺纹头驱动轴(22)的轴肩面传递到这个大带座轴承(24)的内圈承受，同轴心线的另一个大带座轴承(24)固定在底板(1)，齿轮盖板(25)由两个导向螺柱(32)和底板(1)联结成整体结构，导向螺柱(32)两端均为与相应孔间隙配合的圆柱面，再用螺母拧紧在底板(1)和齿轮盖板(25)上；

螺纹头从动轴(26)由大带座轴承(24)和小带座轴承(31)支撑，大带座轴承(24)和小带座轴承(31)分别固定在齿轮盖板(25)和底板(1)上，轴向由螺纹头从动轴(26)的轴肩面、锥孔齿轮(28)、锥套(29)，扁圆螺母(30)构成转动体；主动齿轮(20)与锥孔齿轮(28)啮合且二者转速相等、转向相反，锥孔齿轮(28)孔内有锥套(29)，旋紧扁圆螺母(30)，通过圆锥接触面的斜锲作用将扭矩传递到螺纹头从动轴(26)上；从动的双开槽曲柄(19)的另一端套在螺纹头从动轴(26)上，靠螺钉紧固在螺纹头从动轴(26)一端的削扁面上，螺纹头从动轴(26)转动扭矩再传递给从动的双开槽曲柄(19)；反向拧松扁圆螺母(30)，锥孔齿轮(28)和锥套(29)脱开，可以调节主动的双开槽曲柄(19)和从动的双开槽曲柄(19)之间的相位角；

所述短手指座(34)固定在单开槽连杆(16)上或者双开槽摇杆(15)上，短手指座(34)上装有手指板(18)。

2.如权利要求1所述的十字导杆机构与双驱动五杆滑块并联机构组合手掌机械手，其特征在于：所述短手指座(34)固定在单开槽连杆(16)上，单开槽连杆(16)上开有腰型槽，腰形槽的宽度与短手指座(34)螺纹端的一段圆柱面直径是间隙配合关系，短手指座(34)可以在单开槽连杆(16)的腰形槽任意位置，短手指座(34)可以相对单开槽连杆(16)转动任意角度、再用螺母固定在单开槽连杆(16)上；主动和被动的单开槽连杆(16)上各装一个短手指座(34)，短手指座(34)上均装有手指板(18)；短手指座(34)和长手指座(33)上的三个手指板(18)的结构和尺寸完全相同，两个短手指座(34)、一个长手指座(33)这三个安装手指板(18)的平面共面。

3.如权利要求1所述的十字导杆机构与双驱动五杆滑块并联机构组合手掌机械手，其特征在于：所述短手指座(34)固定在双开槽摇杆(15)上，双开槽摇杆(15)的窄腰形槽的宽度与短手指座(34)螺纹端的一段圆柱面直径是间隙配合关系，短手指座(34)可在双开槽摇杆(15)的腰形槽任意位置，短手指座(34)可以相对双开槽摇杆(15)转动任意角度、再用螺母固定在双开槽摇杆(15)上；单开槽连杆(16)比双开槽摇杆(15)的位置高，安装手指板(18)的安装面上垫上厚垫块(35)，两个短手指座(34)、一个长手指座(33)这三个安装手指板(18)的平面共面。

4.如权利要求1所述的十字导杆机构与双驱动五杆滑块并联机构组合手掌机械手，其特征在于：所述单开槽连杆(16)的两端靠两个中销轴(17)分别与双开槽曲柄(19)和双开槽摇杆(15)铰链联结，双开槽曲柄(19)和双开槽摇杆(15)的窄槽导向下中销轴17在双开槽曲柄(19)和双开槽摇杆(15)上的位置变动，左右对称地实现双开槽曲柄(19)和双开槽摇杆(15)工作长度的改变。

5.如权利要求1所述的十字导杆机构与双驱动五杆滑块并联机构组合手掌机械手，其特征在于：所述两个左右手指板(18)的左右不对称安装方法：①两个左右手指板(18)在双开槽摇杆(15)或单开槽连杆(16)上的位置与角度；②锥孔齿轮(28)孔内有锥套29，反向拧松扁圆螺母(30)，锥孔齿轮(28)和锥套(29)脱开，可以调节主动的双开槽曲柄(19)与从动的双开槽曲柄(19)之间的相位角，主动与从动并联机构左右不对称，实现两个手指板(18)左右不对称安装；③双开槽曲柄(19)和双开槽摇杆(15)的窄槽导向下中销轴(17)在双开槽曲柄(19)和双开槽摇杆(15)上的位置变动，左右不对称地实现双开槽曲柄(19)和双开槽摇杆(15)工作长度不相等。

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