CN113172654B - 一种可变姿态的柔性机械手 - Google Patents

一种可变姿态的柔性机械手 Download PDF

Info

Publication number
CN113172654B
CN113172654B CN202110490229.8A CN202110490229A CN113172654B CN 113172654 B CN113172654 B CN 113172654B CN 202110490229 A CN202110490229 A CN 202110490229A CN 113172654 B CN113172654 B CN 113172654B
Authority
CN
China
Prior art keywords
steering
grabbing
gear
gear shaft
finger
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202110490229.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113172654A (zh
Inventor
杨薇
信超尹
杨嘉文
张玉正
荣辉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Institute of Technology BIT
Original Assignee
Beijing Institute of Technology BIT
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing Institute of Technology BIT filed Critical Beijing Institute of Technology BIT
Priority to CN202110490229.8A priority Critical patent/CN113172654B/zh
Publication of CN113172654A publication Critical patent/CN113172654A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113172654B publication Critical patent/CN113172654B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J15/00—Gripping heads and other end effectors
    • B25J15/08—Gripping heads and other end effectors having finger members
    • B25J15/12—Gripping heads and other end effectors having finger members with flexible finger members
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J15/00—Gripping heads and other end effectors
    • B25J15/0028—Gripping heads and other end effectors with movable, e.g. pivoting gripping jaw surfaces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J15/00—Gripping heads and other end effectors
    • B25J15/02—Gripping heads and other end effectors servo-actuated
    • B25J15/0206—Gripping heads and other end effectors servo-actuated comprising articulated grippers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J15/00—Gripping heads and other end effectors
    • B25J15/02—Gripping heads and other end effectors servo-actuated
    • B25J15/0206—Gripping heads and other end effectors servo-actuated comprising articulated grippers
    • B25J15/0213—Gripping heads and other end effectors servo-actuated comprising articulated grippers actuated by gears
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J15/00—Gripping heads and other end effectors
    • B25J15/08—Gripping heads and other end effectors having finger members
    • B25J15/10—Gripping heads and other end effectors having finger members with three or more finger members

Abstract

本发明公开了一种可变姿态的柔性机械手，包括基座、抓取装置、转向装置、指根、鱼鳍式柔性指尖及两个舵机等；所述抓取装置、转向装置连接在基座上，通过端盖夹紧；所述指根通过销连接与抓取装置相连；所述鱼鳍式柔性指尖根部两接口分别连接在指根和转向机构上；抓取装置通过齿轮组和摇杆滑块机构实现三指同步抓合，转向装置通过两齿轮轴和曲柄摇杆机构实现两指同时转向；各装置有机配合，结构精巧，有效解决现有抓取机械手通用性差、效率低的问题。针对各种形状的轻小物体，能实现指尖自适应贴合、手指可转向、反应迅速的抓取动作。

Description

一种可变姿态的柔性机械手
技术领域
本发明与机械手有关，特别是一种可变姿态的柔性机械手。
背景技术
在现有技术产品中，针对轻小、无定型物体的抓取装置，多是基于物体形状特别设计的专用装置，多数装置不具有互换性，实现抓取的成本高。
上述抓取装置中柔性、可弯曲的机械手指，多以气动为主要驱动方式，对使用环境要求高、抓合速度慢、稳定性差、维护费用较高。
发明内容
为解决以上不足，本发明提供一种指尖可自适应贴合变形、手指可转向改变姿态、能迅速抓取各种形状物体的电驱动通用柔性机械手。
本发明提供的技术方案是，一种柔性抓取机械手，包括基座、抓取装置、转向装置、指根、鱼鳍式柔性指尖及两个舵机等；所述抓取装置、转向装置连接在基座上，并通过端盖夹紧；所述指根通过销与抓取装置相连；所述鱼鳍式柔性指尖根部两处接口分别通过销连接在指根和转向机构上。
进一步的，转向装置及抓取装置均由各自的电机带动，两装置均可独立工作，电机可正反转。
进一步的，指根由抓取装置中的滑块带动，实现抓取动作。
进一步的，鱼鳍式柔性指尖可根据被抓物体形状柔性变形。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图。
图2为本发明爆炸图。
图3、4为抓取装置示意图。
图5为可转向手指示意图
图6为鱼鳍式柔性手指示意图。
图7、8为转向装置示意图。
图9为基座示意图
具体实施方式
如图1、2所示，本可变姿态的柔性机械手由基座1、抓取装置2、转向装置3、指根4、鱼鳍式柔性指尖5及两个舵机6、7等部分组成。本机械手为三指结构，其中一根手指方向固定，两根手指可转变方向，以实现相对姿态改变；指尖为鱼鳍式仿生结构，可自适应贴合被抓取物体。
如图3、4所示抓取装置2中，锥齿轮组8中的一个锥齿轮与中心齿轮9固连，另一锥齿轮与舵机6连接，中心齿轮9位于基座1(见图9)的底板中央，与两个中转齿轮组中的齿轮10、抓取齿轮轴12一同通过对应孔位安装在基座1底板同侧。
如图5所示，中转齿轮组中齿轮10和齿轮11安装在可转向机架19座板异侧，实现动力跨过机架传递；抓取齿轮轴13安装在可转向机架19上，与齿轮11啮合；抓取齿轮轴13轴段加工有螺纹，与滑块14形成螺纹丝杠连接。
进一步的，在舵机6的驱动下，经锥齿轮组8传动，带动中心齿轮9转动，两个中转齿轮组10和11、抓取齿轮轴12随之运动；中转齿轮11带动抓取齿轮轴13转动，抓取齿轮轴13通过螺纹丝杠传动实现可转向手指滑块14的往复直线运动；抓取齿轮轴12通过螺纹丝杠传动实现固定手指滑块14的往复直线运动。
如图6所示，滑块14与指根4通过销连接，指根4与鱼鳍式柔性指尖5根部的一个接口连接；指尖5根部的另一个接口，与可转向机架19连接(对于两个可转向手指)，或与基座1连接(对于固定手指)；该摇杆滑块机构，通过滑块14的往复直线运动，带动指根4运动，实现指尖5的开闭，实现抓取功能。
其中，由于可转向手指与固定手指的抓取驱动路线不同，齿轮总传动比不同，本产品通过控制齿轮轴丝杠螺距，使三指传动的传动比保持一致，以控制同步开合。
如图7、8所示转向装置3中，锥齿轮轴16为空心轴，内部套有反向的锥齿轮轴15，两齿轮轴末端分别连接转向四连杆17、18，该四连杆为曲柄摇杆机构；舵机7带动两锥齿轮轴15和16反向同时转动，通过曲柄摇杆机构带动可转向机架19转变方向；舵机控制限位，并防止干涉，实现了手指转向功能。
其中，鱼鳍式柔性指尖5采用了仿生学设计，利用在抓取时会根据受力产生适应性变形的鳍式原理，实现对异型物体的贴合抓取。

Claims (3)

1.一种可变姿态的柔性机械手，包括基座（1）、抓取装置（2）、转向装置（3）、指根（4）、鱼鳍式柔性指尖（5）及第一舵机和第二舵机；所述抓取装置（2）、转向装置（3）通过螺钉连接在基座（1）上，并通过端盖夹紧；所述指根（4）通过销与抓取装置（2）相连；
其特征在于：
所述机械手包括两个可转向手指与一个固定手指；
所述转向装置（3）包括第一锥齿轮轴（15）、第二锥齿轮轴（16）、第一转向四连杆（17）、第二转向四连杆（18）、第一和第二可转向机架；
第一和第二可转向手指的指根（4）分别与第一和第二鱼鳍式柔性指尖（5）根部的一个接口连接，第一和第二鱼鳍式柔性指尖（5）根部的另一个接口分别与第一和第二可转向机架连接；
第一转向四连杆（17）和第二转向四连杆（18）为曲柄摇杆机构，第一锥齿轮轴（15）末端连接第一转向四连杆（17），第二锥齿轮轴（16）末端连接第二转向四连杆（18），第二锥齿轮轴（16）为空心轴，内部套有第一锥齿轮轴（15），第二舵机带动第一锥齿轮轴（15）和第二锥齿轮轴（16）反向同时转动，通过第一和第二转向四连杆分别带动第一和第二可转向机架转变方向；
抓取装置包括中心齿轮（9），在第一舵机的驱动下，经锥齿轮组（8）传动，带动中心齿轮（9）转动；
固定手指的抓取装置包括第一抓取齿轮和第一抓取齿轮轴（12）；第一抓取齿轮轴（12）上固定第一抓取齿轮；中心齿轮（9）带动第一抓取齿轮和第一抓取齿轮轴（12）转动；第一抓取齿轮轴（12）通过螺纹丝杠传动实现固定手指的滑块（14）的往复直线运动；
每个可转向手指的抓取装置包括第二抓取齿轮、第二抓取齿轮轴（13）、第一齿轮（10）和第二齿轮（11），第二抓取齿轮轴（13）上固定第二抓取齿轮；第二抓取齿轮安装在对应的可转向机架上且与第二齿轮（11）啮合；中心齿轮（9）带动每个第一齿轮（10）和每个第二齿轮（11）转动，第二齿轮（11）带动第二抓取齿轮和第二抓取齿轮轴（13）转动；第二抓取齿轮轴（13）通过螺纹丝杠传动实现可转向手指的滑块（14）的往复直线运动。
2.根据权利要求1所述的一种可变姿态的柔性机械手，其特征在于：所述第一和第二可转向机架均包括座板，第一齿轮（10）和第二齿轮（11）安装在对应的可转向机架座板异侧，实现动力跨过机架传递。
3.根据权利要求1或2所述的一种可变姿态的柔性机械手，其特征在于：中心齿轮（9）位于基座（1）的底板中央，中心齿轮（9）与第一齿轮（10）、第一抓取齿轮一同安装在基座（1）底板同侧。
CN202110490229.8A 2021-05-06 2021-05-06 一种可变姿态的柔性机械手 Active CN113172654B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110490229.8A CN113172654B (zh) 2021-05-06 2021-05-06 一种可变姿态的柔性机械手

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110490229.8A CN113172654B (zh) 2021-05-06 2021-05-06 一种可变姿态的柔性机械手

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113172654A CN113172654A (zh) 2021-07-27
CN113172654B true CN113172654B (zh) 2023-01-24

Family

ID=76928252

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110490229.8A Active CN113172654B (zh) 2021-05-06 2021-05-06 一种可变姿态的柔性机械手

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113172654B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114750130B (zh) * 2022-03-31 2023-12-29 北京大学 一种用于神经康复的柔性驱动手掌外骨骼机器人
CN114770580B (zh) * 2022-04-24 2024-04-02 哈尔滨工业大学（深圳） 一种基于光纤光栅力感知的多模态柔性手爪

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101844358B (zh) * 2009-03-24 2011-07-27 中国科学院合肥物质科学研究院 变构型机械手爪的手指旋转移动装置及其工作方法
CN204640239U (zh) * 2015-05-06 2015-09-16 西安蒜泥电子科技有限责任公司 一种柔性自适应机械手
CN105522587B (zh) * 2016-02-03 2017-06-13 中国科学院自动化研究所 仿生三指机械手
JP7005136B2 (ja) * 2016-12-07 2022-01-21 キヤノン株式会社 把持装置、ロボット装置、制御方法、制御プログラム、記録媒体、および物品の製造方法
CN108890677B (zh) * 2018-08-06 2021-06-01 江南大学 指根节和指尖节协同驱动的柔性欠驱动机械手
CN110216703B (zh) * 2019-06-03 2020-11-24 北京交通大学 一类并联的多模式机器人灵巧手
CN110202606B (zh) * 2019-07-03 2020-10-27 江南大学 可换多种手指与指尖甲的灵巧柔触末端执行器
CN211615636U (zh) * 2019-12-17 2020-10-02 中北大学 一种仿鱼鳍结构的机械爪
CN111645096A (zh) * 2020-06-13 2020-09-11 南通大学 一种滑块推动型机器人手指结构

Also Published As

Publication number Publication date
CN113172654A (zh) 2021-07-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113172654B (zh) 一种可变姿态的柔性机械手
CN108214534B (zh) 自适应欠驱动机器人夹爪
CN102060059B (zh) 基于平行四边形的伸缩四连杆关节传动机构
CN100439048C (zh) 机器人拟人手欠驱动多指装置
WO2019140930A1 (zh) 自适应欠驱动转向三指机器人夹爪
CN201950672U (zh) 一种全驱动式灵巧机械手
CN107984484B (zh) 末端精确补偿直线平夹自适应机器人手指装置
CN109605417A (zh) 多构态软体抓手
CN110171011B (zh) 一种协同驱动的三指机器人灵巧手
CN202241307U (zh) 连杆滑块式欠驱动仿生机器人手装置
CN108656146A (zh) 一种连续转动多功能三指机械手爪
CN110328678A (zh) 一种具有人手同步控制功能的欠驱动机械手
CN108189055B (zh) 齿条余弦伸缩直线平夹自适应手指装置
CN109227583B (zh) 齿轮空程传动摆杆滑槽直线平夹自适应机器人手指装置
CN104842363B (zh) 一种齿轮齿条传动的欠驱动三关节手指
CN111761599B (zh) 齿轮竞速双驱动平夹与耦合自适应机器人手指装置
CN106671113B (zh) 平动空程传动耦合自适应机器人手指装置
CN102601794A (zh) 具有调姿能力的高刚度四自由度并联机构
CN110394819B (zh) 可伸缩电驱动机械手
CN201913642U (zh) 一种拟人电动机械灵巧手
CN102233583A (zh) 齿条连杆式双自由度拇指根部关节装置
CN111421568A (zh) 滑块式欠驱动三关节机械手指结构及机械手和其操作方法
CN110900641A (zh) 一种平夹自适应三指欠驱动机器人手
CN112388664B (zh) 电-气复合驱动串联机构手掌的四指敏捷末端执行器
CN103358315A (zh) 全转动关节连杆式欠驱动机器人手指机构

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant