專利名稱：并聯(lián)曲柄導(dǎo)桿自轉(zhuǎn)定位機(jī)械手的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種機(jī)械手，具體地說是一種特別適合于夾持圓柱的密度物 體的機(jī)械手。(二) 背景技術(shù)目前在機(jī)器人領(lǐng)域，利用機(jī)械手實(shí)現(xiàn)諸多目標(biāo)的操作情況非常多，但是大多 數(shù)機(jī)械手均采用傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，多數(shù)采用經(jīng)典的鉗子結(jié)構(gòu)和絲杠螺母的方式設(shè) 計(jì)機(jī)械手。專利申請(qǐng)?zhí)枮?1257105.9 (公開號(hào)CN2498583Y)、專利申請(qǐng)?zhí)枮?02139446.6 (公開號(hào)CN1401550A)、專利申請(qǐng)?zhí)枮?2153489.6 (公開號(hào) CN1410233A)、專利申請(qǐng)?zhí)枮?00710038707. 1 (公開號(hào)CN101032818A)的專利文 件中都公開了類似的技術(shù)方案。鉗子式機(jī)械手在夾取重疊放置的各個(gè)物體時(shí)不夠穩(wěn)定，而要增加穩(wěn)定性，就 必需附加結(jié)構(gòu)，使機(jī)構(gòu)復(fù)雜化。而絲杠螺母式機(jī)械手本身要求設(shè)計(jì)精度非常高， 機(jī)械手在夾取物時(shí)體動(dòng)作緩慢，效率較低。而且傳統(tǒng)的機(jī)械手定位精度較低，定 位方式有限，抓取輕質(zhì)量大目標(biāo)物體不夠穩(wěn)定。特別是不能通過機(jī)械手本身定位， 對(duì)機(jī)器人本體定位精度要求較高，這樣就增加了本體機(jī)器人的控制難度。(三) 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制方便、抓取過程穩(wěn)定可靠的并聯(lián) 曲柄導(dǎo)桿自轉(zhuǎn)定位機(jī)械手。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的它是由接口機(jī)架、驅(qū)動(dòng)定位、并聯(lián)曲柄導(dǎo)桿夾緊機(jī)構(gòu)和自轉(zhuǎn)定位手指四部分構(gòu)成；接口機(jī)架包括固定盤13和安裝在固定盤上的機(jī)械手接口機(jī)構(gòu)8;驅(qū)動(dòng)定 位部分包括安裝在固定盤上的電機(jī)11、安裝在電機(jī)后部的電機(jī)碼盤io和安裝在 導(dǎo)桿6末端上的行程開關(guān)5;并聯(lián)導(dǎo)桿夾緊機(jī)構(gòu)包括導(dǎo)桿6、自轉(zhuǎn)移動(dòng)副7、曲 柄轉(zhuǎn)動(dòng)副9和連接在電機(jī)輸出軸上的曲柄盤12，導(dǎo)桿6通過曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)副9與曲 柄盤12鉸接，自轉(zhuǎn)移動(dòng)副7設(shè)置在固定盤13與導(dǎo)桿6之間。 本發(fā)明還可以包括這樣一些特征1、它還包括自轉(zhuǎn)定位手指4，自轉(zhuǎn)定位手指由套筒l、軸承3和連接軸2組 成，軸承3和連接軸2位于套筒1中，自轉(zhuǎn)定位手指通過螺紋連接在導(dǎo)桿6的末 端。2、 所述的導(dǎo)桿呈L形。3、 3個(gè)曲柄導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)并聯(lián)在同一曲柄盤12上。本發(fā)明的L形曲柄導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)末端連接有自轉(zhuǎn)定位手指，可通過手指的自轉(zhuǎn)調(diào) 整被夾持物的軸線，使之與機(jī)械手軸線對(duì)齊，保持被夾持物處于良好的夾持姿勢(shì)。 自轉(zhuǎn)定位手指4在L形導(dǎo)桿的最下端，當(dāng)夾持多個(gè)豎直堆疊的物體時(shí)，手指4夾 持的是最下端的物體，L形導(dǎo)桿的豎直部分起定位作用，不提供夾緊力，這樣就 不會(huì)因?yàn)長(zhǎng)形導(dǎo)桿豎直部分的撓性變形導(dǎo)致物體下端不能有效夾緊。接口機(jī)架上 的機(jī)械手接口機(jī)構(gòu)8可通過銷軸連接，這樣可以保證在自重作用下機(jī)械手始終朝 下。本發(fā)明可以用于競(jìng)技機(jī)器人的機(jī)械手。也可以用于工業(yè)自動(dòng)化中。它可以代 替人來完成某些特定物體的拿取，如圓柱泡沫物體等。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是通過并聯(lián)曲柄導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)可以通過一個(gè)電機(jī)實(shí)現(xiàn)精確的柱狀 物體取放功能，可以自定位，對(duì)機(jī)器人本體定位依賴低。通過自轉(zhuǎn)定位手指調(diào)整 物體在機(jī)械手中的夾持姿勢(shì)。夾持可靠，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。發(fā)明結(jié)構(gòu)及工作原理說明本發(fā)明中固定盤和機(jī)械手接口機(jī)構(gòu)構(gòu)成和機(jī)器人本體的連接接口 ，在機(jī)械手 中用作機(jī)架。驅(qū)動(dòng)電機(jī)結(jié)合碼盤和行程開關(guān)的信號(hào)控制機(jī)械手夾和放的動(dòng)作，用 于提供驅(qū)動(dòng)力。自轉(zhuǎn)移動(dòng)副、曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)副、導(dǎo)桿、曲柄盤和接口機(jī)架結(jié)合構(gòu)成曲 柄導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，三個(gè)曲柄導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)并聯(lián)在同一曲柄盤構(gòu)成了整個(gè)機(jī)械手的主體。固 定在每個(gè)曲柄導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)末端的自轉(zhuǎn)定位手指，其外殼是圓柱的，可繞軸線轉(zhuǎn)動(dòng)， 在夾持過程中可調(diào)整目標(biāo)物相對(duì)于機(jī)械手的位姿，并保證手指和目標(biāo)物的可靠接 觸，提高夾持可靠性。

圖l是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的自轉(zhuǎn)定位手指的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3和圖4是本發(fā)明的總裝結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖舉例對(duì)本發(fā)明做更詳細(xì)地描述結(jié)合圖l，并聯(lián)曲柄導(dǎo)桿自轉(zhuǎn)定位機(jī)械手是由接口機(jī)架、驅(qū)動(dòng)定位、并聯(lián)曲 柄導(dǎo)桿夾緊機(jī)構(gòu)和自轉(zhuǎn)定位手指四部分構(gòu)成；接口機(jī)架包括固定盤13和安裝在 固定盤上的機(jī)械手接口機(jī)構(gòu)8;驅(qū)動(dòng)定位部分包括安裝在固定盤上的電機(jī)ll、安 裝在電機(jī)后部的電機(jī)碼盤10和安裝在導(dǎo)桿6末端上的行程開關(guān)5;并聯(lián)導(dǎo)桿夾 緊機(jī)構(gòu)包括導(dǎo)桿6、自轉(zhuǎn)移動(dòng)副7、曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)副9和連接在電機(jī)輸出軸上的曲柄 盤12，導(dǎo)桿6通過曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)副9與曲柄盤12鉸接，自轉(zhuǎn)移動(dòng)副7設(shè)置在固定盤 13與導(dǎo)桿6之間。同時(shí)結(jié)合圖2，它還包括自轉(zhuǎn)定位手指4，自轉(zhuǎn)定位手指由套 筒l、軸承3和連接軸2組成，軸承3和連接軸2位于套筒1中，自轉(zhuǎn)定位手指 通過螺紋連接在導(dǎo)桿6的末端。所述的導(dǎo)桿呈L形。同時(shí)結(jié)合圖3和圖4， 3個(gè) 曲柄導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)并聯(lián)在同一曲柄盤12上。 下面介紹本發(fā)明的工作過程。機(jī)械手接口機(jī)構(gòu)8與固定盤13固定構(gòu)成機(jī)械手的固定機(jī)架。在兩個(gè)機(jī)械手 接口機(jī)構(gòu)8的零件上通過銷連接在機(jī)器人本體上，在機(jī)械手自重下，機(jī)械手的的 朝向始終是豎直向下的。不管機(jī)器人在什么狀態(tài)，機(jī)械手不需調(diào)整均可工作。電 機(jī)10固定在固定盤13上，電機(jī)輸出軸固定連接曲柄盤12，三個(gè)導(dǎo)桿6成120 度，通過曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)副9并聯(lián)在曲柄盤13上。自轉(zhuǎn)移動(dòng)副7通過轉(zhuǎn)動(dòng)副連接在固 定盤13上，可以繞軸線自轉(zhuǎn)。導(dǎo)桿6通過自轉(zhuǎn)移動(dòng)副7的孔形成移動(dòng)副。自轉(zhuǎn) 定位手指4通過螺紋孔固定到導(dǎo)桿9的末端，因?yàn)閷?dǎo)桿是L形的，所以自轉(zhuǎn)定位 手指處于豎直狀態(tài)，便于工作。行程開關(guān)5固定在導(dǎo)桿9的末端，每個(gè)導(dǎo)桿末端 均固定行程開關(guān)5，三個(gè)行程開關(guān)串聯(lián)連接。開關(guān)觸發(fā)器朝向機(jī)械手的軸線。工作時(shí)電機(jī)11通過碼盤IO在一定范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)，當(dāng)電機(jī)夾緊旋轉(zhuǎn)時(shí)通過固定 在電機(jī)輸出軸上的曲柄盤12帶動(dòng)三個(gè)并聯(lián)導(dǎo)桿6在自轉(zhuǎn)移動(dòng)副7中移動(dòng)，同時(shí) 伴隨著旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。兩種運(yùn)動(dòng)的合成使導(dǎo)桿6末端成近似正弦收縮運(yùn)動(dòng)。由于三個(gè) 導(dǎo)桿末端均向軸線方向收縮，三個(gè)導(dǎo)桿6帶動(dòng)三個(gè)自轉(zhuǎn)定位手指4成120度角向 內(nèi)收縮實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)物的夾緊。當(dāng)目標(biāo)物軸線與機(jī)械手軸線偏離時(shí)，在自轉(zhuǎn)定位手 指4收縮時(shí)，最開始只有兩個(gè)手指在夾緊目標(biāo)物，但是由于摩擦力的存在，摩擦 力對(duì)手指4軸線產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，使套筒1轉(zhuǎn)動(dòng)，調(diào)整目標(biāo)物的位置，直至三個(gè)手指4同時(shí)接觸夾緊目標(biāo)物為止。同時(shí)當(dāng)目標(biāo)加緊時(shí)，三個(gè)行程開關(guān)5均閉合導(dǎo)通，導(dǎo) 通信號(hào)傳給電機(jī)控制器，電機(jī)停轉(zhuǎn)并鎖緊，目標(biāo)物處于被夾持狀態(tài)。自轉(zhuǎn)定位手 指4在L形導(dǎo)桿6的最下端，當(dāng)夾持多個(gè)豎直堆疊的物體時(shí)，手指4夾持的是最 下端的物體，L形導(dǎo)桿6的豎直部分起定位作用，不提供夾緊力，這樣就不會(huì)因 為L(zhǎng)形導(dǎo)桿豎直部分的撓性變形導(dǎo)致物體下端不能有效夾緊。當(dāng)電機(jī)11松丌旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過固定在電機(jī)輸出軸上的曲柄盤12反向運(yùn)動(dòng)帶動(dòng) 三個(gè)并聯(lián)導(dǎo)桿9在自轉(zhuǎn)移動(dòng)副7中移動(dòng)，同時(shí)也伴隨著旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。兩種運(yùn)動(dòng)的合 成使導(dǎo)桿9的末端成近似正弦擴(kuò)張運(yùn)動(dòng)。由于三個(gè)導(dǎo)桿末端均背離機(jī)械手的軸 線，導(dǎo)致三個(gè)自轉(zhuǎn)定位手指4成近似正弦擴(kuò)張運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)物的放松，當(dāng)電機(jī) 通過碼盤計(jì)數(shù)反轉(zhuǎn)回初始位置時(shí)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。機(jī)械手復(fù)位。
權(quán)利要求
1、一種并聯(lián)曲柄導(dǎo)桿自轉(zhuǎn)定位機(jī)械手，它是由接口機(jī)架、驅(qū)動(dòng)定位、并聯(lián)曲柄導(dǎo)桿夾緊機(jī)構(gòu)和自轉(zhuǎn)定位手指四部分構(gòu)成；其特征是接口機(jī)架包括固定盤(13)和安裝在固定盤上的機(jī)械手接口機(jī)構(gòu)(8)；驅(qū)動(dòng)定位部分包括安裝在固定盤上的電機(jī)(11)、安裝在電機(jī)后部的電機(jī)碼盤(10)和安裝在導(dǎo)桿(6)末端上的行程開關(guān)(5)；并聯(lián)導(dǎo)桿夾緊機(jī)構(gòu)包括導(dǎo)桿(6)、自轉(zhuǎn)移動(dòng)副(7)、曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)副(9)和連接在電機(jī)輸出軸上的曲柄盤(12)，導(dǎo)桿(6)通過曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)副(9)與曲柄盤(12)鉸接，自轉(zhuǎn)移動(dòng)副(7)設(shè)置在固定盤(13)與導(dǎo)桿(6)之間。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的并聯(lián)曲柄導(dǎo)桿自轉(zhuǎn)定位機(jī)械手，其特征是它還 包括自轉(zhuǎn)定位手指(4)，自轉(zhuǎn)定位手指由套筒(l)、軸承(3)和連接軸(2)組成， 軸承(3)和連接軸(2)位于套筒(1)中，自轉(zhuǎn)定位手指通過螺紋連接在導(dǎo)桿(6)的末端o
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的并聯(lián)曲柄導(dǎo)桿自轉(zhuǎn)定位機(jī)械手，其特征是所述的導(dǎo)桿呈L形。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的并聯(lián)曲柄導(dǎo)桿自轉(zhuǎn)定位機(jī)械手，其特征是3個(gè)曲柄導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)并聯(lián)在同一曲柄盤(12)上。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的并聯(lián)曲柄導(dǎo)桿自轉(zhuǎn)定位機(jī)械手，其特征是3個(gè) 曲柄導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)并聯(lián)在同一曲柄盤(12)上。
全文摘要
本發(fā)明提供的是一種并聯(lián)曲柄導(dǎo)桿自轉(zhuǎn)定位機(jī)械手。它是由接口機(jī)架、驅(qū)動(dòng)定位、并聯(lián)曲柄導(dǎo)桿夾緊機(jī)構(gòu)和自轉(zhuǎn)定位手指四部分構(gòu)成；接口機(jī)架包括固定盤13和安裝在固定盤上的機(jī)械手接口機(jī)構(gòu)8；驅(qū)動(dòng)定位部分包括安裝在固定盤上的電機(jī)11、安裝在電機(jī)后部的電機(jī)碼盤10和安裝在導(dǎo)桿6末端上的行程開關(guān)5；并聯(lián)導(dǎo)桿夾緊機(jī)構(gòu)包括導(dǎo)桿6、自轉(zhuǎn)移動(dòng)副7、曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)副9和連接在電機(jī)輸出軸上的曲柄盤12，導(dǎo)桿6通過曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)副9與曲柄盤12鉸接，自轉(zhuǎn)移動(dòng)副7設(shè)置在固定盤13與導(dǎo)桿6之間。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是可以自定位，對(duì)機(jī)器人本體定位依賴低。通過自轉(zhuǎn)定位手指調(diào)整物體在機(jī)械手中的夾持姿勢(shì)。夾持可靠，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。
文檔編號(hào)B25J9/12GK101234487SQ20081006406
公開日2008年8月6日 申請(qǐng)日期2008年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月3日
發(fā)明者萬曉正, 磊 吳, 張勇民, 林 李, 李建朋, 林秋紅, 穆星科, 輝 謝, 陳東良 申請(qǐng)人:哈爾濱工程大學(xué)