一種機(jī)器人夾持模塊的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種機(jī)器人的夾持模塊。該夾持模塊包括兩個(gè)相對(duì)設(shè)置的夾爪組件、上下可拆分的夾持器平臺(tái)、夾持器傳動(dòng)組件、及夾持鎖緊機(jī)構(gòu)等。通過電機(jī)及減速器帶動(dòng)上下夾持器平臺(tái)內(nèi)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)雙手爪的張開和閉合。本夾持模塊結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，上下夾持器平臺(tái)可分離，方便裝配和拆卸，下夾持器平臺(tái)上設(shè)有多排與其它零部件相接的孔位，方便搭載不同的機(jī)器人模塊。同時(shí)，平行四邊形機(jī)構(gòu)上設(shè)有夾持鎖緊機(jī)構(gòu)，能保證在夾持狀態(tài)下自動(dòng)鎖緊。在平行四邊形機(jī)構(gòu)上還設(shè)有連接雙手爪的孔位，方便更換不同尺寸和外形的手爪或安裝檢測(cè)裝置，來適應(yīng)不同抓持介質(zhì)、環(huán)境或從事不同的任務(wù)作業(yè)，從而能搭建不同的機(jī)器人構(gòu)型或系統(tǒng)。
【專利說明】一種機(jī)器人夾持模塊
[0001]
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及一種夾持模塊，尤其是涉及一種機(jī)器人夾持模塊。
【背景技術(shù)】
[0003]隨著機(jī)器人技術(shù)的不斷發(fā)展，機(jī)器人在生活和生產(chǎn)中應(yīng)用越來越廣泛，但由于相關(guān)技術(shù)的有待完善和成熟，離現(xiàn)實(shí)大規(guī)模、低成本和多領(lǐng)域的應(yīng)用還有很遠(yuǎn)的距離?，F(xiàn)有機(jī)器人往往是針對(duì)某種特定應(yīng)用場(chǎng)合，只具備一種主要功能和固定的構(gòu)型，不具備機(jī)器人功能的擴(kuò)展性和構(gòu)型的可重構(gòu)性，這樣勢(shì)必造成機(jī)器人研發(fā)周期長(zhǎng)，應(yīng)用局限，制約機(jī)器人的推廣和在多領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用。而機(jī)器人功能部件的標(biāo)準(zhǔn)化與模塊化是提高機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)精度、運(yùn)動(dòng)速度、降低成本和提高可靠性的重要途徑，也是當(dāng)今世界研究機(jī)器人研究和開發(fā)的一個(gè)趨勢(shì)和熱點(diǎn)。機(jī)器人的模塊化是將機(jī)器人關(guān)節(jié)一些要素組合成一個(gè)具有特定功能的子系統(tǒng)，通過該子系統(tǒng)模塊與其它模塊進(jìn)行組合，構(gòu)成具有不同自由度、不同功能或性能的機(jī)器人，使得機(jī)器人具有可重構(gòu)型和多功能性。
[0004]針對(duì)機(jī)器人夾持模塊的研究，我國(guó)近年來也研制了一些成果。發(fā)明專利(CN1759994A)公布了一種空間機(jī)器人手爪，包括電機(jī)位置傳感器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置、支撐套、諧波減速器等部件。該發(fā)明采用諧波減速器部件減速，并通過主傳動(dòng)錐齒輪帶動(dòng)從動(dòng)單手指錐齒輪和從動(dòng)雙手指錐齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，最終帶動(dòng)單手指四連桿機(jī)構(gòu)和雙手指四連桿機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)。發(fā)明專利(CN103507077)公布了一種家電壓縮機(jī)上下料的機(jī)器人手爪，包括抓取壓縮機(jī)的機(jī)械手指、用于控制機(jī)械手指張開和閉合的三爪型氣爪和固定座，通過三爪型氣爪控制機(jī)械手指的張開和閉合，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)機(jī)械手爪抓取或放開壓縮機(jī)。以上列舉的專利，要么機(jī)構(gòu)過于復(fù)雜和笨重，要么存在手爪更換性不強(qiáng)，不易適應(yīng)不同的抓持介質(zhì)，也導(dǎo)致了機(jī)器人的可重構(gòu)性較弱。
[0005]現(xiàn)階段已公布的機(jī)器人夾持模塊沒有充分實(shí)現(xiàn)機(jī)器人構(gòu)型的靈活性和快捷性，夾持機(jī)構(gòu)的自鎖性，構(gòu)件相對(duì)復(fù)雜和笨重化，安裝和拆卸都不易進(jìn)行。同時(shí)，現(xiàn)有的模塊大多具有針對(duì)性的應(yīng)用場(chǎng)合，不具備多模塊的搭載結(jié)構(gòu)和多途徑的應(yīng)用，因此有必要開發(fā)更為簡(jiǎn)單緊湊、方便重構(gòu)、能多模塊的搭載和多途徑應(yīng)用的機(jī)器人夾持模塊。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明主要是解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的技術(shù)問題；提供了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造成本低、所需空間小、方便重構(gòu)、能夾持自鎖和多模塊的搭載及應(yīng)用的機(jī)器人夾持模塊。通過夾持器平臺(tái)上設(shè)有多排與其它零部件相接的孔位，方便搭載不同的機(jī)器人模塊；通過更換手爪尺寸或外形，來適應(yīng)不同抓持介質(zhì)，從而搭建不同的機(jī)器人構(gòu)型或系統(tǒng)，同時(shí)可以通過在手爪上安裝檢測(cè)裝 置來完成檢測(cè)工作的一種機(jī)器人夾持模塊。
[0007]本發(fā)明的上述技術(shù)問題主要是通過下述技術(shù)方案得以解決的: 一種機(jī)器人夾持模塊，其特征在于，包括一個(gè)帶有盤式電機(jī)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的輸出與夾持器傳動(dòng)組件配接，所述夾持器傳動(dòng)組件設(shè)置在一個(gè)具有空腔的夾持器平臺(tái)內(nèi)，夾持器傳動(dòng)組件與夾爪組件連接，所述夾爪組件包含若干連桿以及與連桿連接的手爪；所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)通過夾持器傳動(dòng)組件帶動(dòng)連桿從而控制手爪的開合。
[0008]在上述的一種機(jī)器人夾持模塊,所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括盤式電機(jī)、輸入軸與盤式電機(jī)輸出軸配接的行星齒輪減速器、電機(jī)座、以及第一圓柱頭螺釘；所述夾持器平臺(tái)包括兩個(gè)截面均為U形的上夾持器平臺(tái)和下夾持器平臺(tái)；所述上夾持器平臺(tái)和下夾持器平臺(tái)通過第一圓柱頭螺釘緊固連接形成一個(gè)具有空腔的夾持器平臺(tái)；行星齒輪減速器通過電機(jī)座與上夾持器平臺(tái)和下夾持器平臺(tái)緊固連接；盤式電機(jī)通過行星齒輪減速器以及夾持器傳動(dòng)組件驅(qū)動(dòng)夾爪組件進(jìn)行夾持。
[0009]在上述的一種機(jī)器人夾持模塊，所述夾持器傳動(dòng)組件包括:與行星齒輪減速器輸出軸配接的聯(lián)軸器、與聯(lián)軸器配接的第一齒輪軸、與第一齒輪軸連接的第一傳動(dòng)齒輪、端蓋壓板、與第一傳動(dòng)齒輪嚙合并裝配在第二齒輪軸上的第二傳動(dòng)齒輪、定位環(huán)、角接觸球軸承；所述聯(lián)軸器一端與行星齒輪減速器通過螺釘緊固連接，另一端與第一齒輪軸通過螺釘緊固連接；第一齒輪軸和第二齒輪軸兩端均通過角接觸球軸承支承在上夾持器平臺(tái)和下夾持器平臺(tái)內(nèi)，一端通過安裝在上夾持器平臺(tái)和下夾持器平臺(tái)上的端蓋壓板進(jìn)行限位和預(yù)緊；第一傳動(dòng)齒輪和第二傳動(dòng)齒輪分別通過鍵裝配在第一齒輪軸和第二齒輪軸上，通過兩齒輪的嚙合來傳遞運(yùn)動(dòng)和力矩。
[0010]在上述的一種機(jī)器人夾持模塊，所述的夾爪組件包括至少兩個(gè)內(nèi)連桿、至少兩個(gè)外連桿以及兩個(gè)手爪；內(nèi)連桿一端通過螺釘分別與第一傳動(dòng)齒輪和第二傳動(dòng)齒輪緊固連接，另一端分別與兩個(gè)手爪鉸接；兩個(gè)外連桿一端分別與上夾持器平臺(tái)和下夾持器平臺(tái)鉸接，另一端分別與手爪鉸接；所述的鉸接處均設(shè)有墊片；這樣由外連桿、內(nèi)連桿、手爪、上夾持器平臺(tái)和下夾持器平臺(tái)組成平行四邊形機(jī)構(gòu)，從而能進(jìn)行有效且平穩(wěn)夾持。
[0011]另外，可拆分離的夾持器平臺(tái)上設(shè)有與機(jī)器人其余模塊相接的多排孔位和限位槽，方便搭載不同的機(jī)器人模塊。
[0012]在上述的一種機(jī)器人夾持模塊，還包括一個(gè)鎖緊機(jī)構(gòu)，所述的鎖緊機(jī)構(gòu)包括第二圓柱頭螺釘和鎖緊彈簧裝置；所述的鎖緊彈簧裝置通過第二圓柱頭螺釘分別裝置在手爪上，在機(jī)器人夾持模塊張開或閉合的時(shí)，可實(shí)現(xiàn)夾持狀態(tài)下的自動(dòng)鎖緊。
[0013]在上述的一種機(jī)器人夾持模塊，所述的夾爪為相對(duì)位置的V形手爪?？梢酝ㄟ^由外連桿、內(nèi)連桿、手爪、上夾持器平臺(tái)和下夾持器平臺(tái)組成平行四邊形機(jī)構(gòu)上的孔位結(jié)構(gòu)，來更換不同尺寸和外形的手爪，從而方便搭建不同的機(jī)器人構(gòu)型或系統(tǒng)。
[0014]在上述的一種機(jī)器人夾持模塊，所述兩個(gè)手爪內(nèi)壁與管道接觸部位還設(shè)有橡膠墊。
[0015]在上述的一種機(jī)器人夾持模塊，所述鎖緊彈簧裝置采用拉簧或者氣彈簧，拉簧或者氣彈簧的兩端分別安裝在兩個(gè)手爪上。鎖緊彈簧裝置包括但不限于拉簧或者氣彈簧。
[0016]因此，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):1.模塊化的設(shè)計(jì)方法，機(jī)器人構(gòu)建和拆裝簡(jiǎn)單。上下夾持器平臺(tái)可分離，方便構(gòu)建機(jī)器人夾持模塊傳動(dòng)組件和夾持組件，也方便裝配、拆卸以及零部件損傷后的維護(hù)，也便于夾持模塊的拓展和應(yīng)用；2.夾持模塊上設(shè)有多排與其它零部件相接的孔位，同時(shí)平行四邊形機(jī)構(gòu)上還設(shè)有連接雙手爪的孔位結(jié)構(gòu)，方便搭載不同的機(jī)器人模塊和更換不同尺寸和外形的手爪或安裝檢測(cè)裝置，來適應(yīng)不同的抓持介質(zhì)或者進(jìn)行檢測(cè)；3.夾持模塊上設(shè)有夾持鎖緊機(jī)構(gòu)，能保證在夾爪張開或閉合時(shí)，在夾持狀態(tài)下自動(dòng)鎖緊，減少電機(jī)功率損耗和對(duì)電機(jī)損害；4.夾持器模塊手爪設(shè)置為V形結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)兩個(gè)方向的抓取和夾持，具有一定的管徑適應(yīng)性，同時(shí)在手爪上方便裝置橡膠墊，可增大摩擦。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明機(jī)器人夾持模塊的外觀圖。
[0018]圖2是本發(fā)明夾持模塊的爆炸示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面通過實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說明。
[0020]實(shí)施例:
本發(fā)明中，提供一種機(jī)器人夾持模塊，為了滿足結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、方便模塊在功能上拓展、能夾持自鎖、能多模塊的搭載及應(yīng)用的要求，機(jī)器人夾持模塊使用盤式電機(jī)、行星齒輪減速器、夾持器傳動(dòng)組件、夾爪組件及鎖緊機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)和夾持功能。其所述夾持器模塊由盤式電機(jī)驅(qū)動(dòng)，經(jīng)行星減速器后傳遞扭矩至齒輪，通過兩齒輪的嚙合，帶動(dòng)固定在齒輪上的內(nèi)連桿轉(zhuǎn)動(dòng)，內(nèi)連桿、外連桿、上下可拆分離平臺(tái)及手爪構(gòu)成平行四邊形機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)手爪的夾持和松開功能，并通過鎖緊機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)在夾爪張開或閉合時(shí)，在夾持狀態(tài)下自動(dòng)鎖緊。
[0021]本發(fā)明中，一種機(jī)器人夾持器模塊的外觀和結(jié)構(gòu)分別如如圖1和圖2所示。該機(jī)器人夾持器模塊主要零部件包括:盤式電機(jī)1、行星齒輪減速器2、電機(jī)座3、聯(lián)軸器4、銷軸
5、第一圓柱頭螺釘6、第一齒輪軸7、第一傳動(dòng)齒輪8、上夾持器平臺(tái)9、下夾持器平臺(tái)10、端蓋壓板11、第二傳動(dòng)齒輪12、第二齒輪軸13、定位環(huán)14、角接觸球軸承15、墊片16、外連桿17、內(nèi)連桿18、第二圓柱頭螺釘19、鎖緊彈簧裝置20、手爪21。
[0022]上述夾持器平臺(tái)可拆分離為上夾持器平臺(tái)10和下夾持器平臺(tái)9，上夾持器平臺(tái)10和下夾持器平臺(tái)9通過螺釘固定連接；聯(lián)軸器4 一端與行星齒輪減速器2固定，另一端與第一齒輪軸7通過螺釘固定；第一傳動(dòng)齒輪8和第二傳動(dòng)齒輪12哨合,兩傳動(dòng)齒輪分別裝配在第一齒輪軸7和第二齒輪軸13上,通過定位環(huán)14和軸承15定位裝配；內(nèi)連桿18 —端通過螺釘與第一傳動(dòng)齒輪8和第二傳動(dòng)齒輪12固定連接，另一端與手爪21鉸接；外連桿17一端與手爪21鉸接，另一端和上夾持器平臺(tái)10和下夾持器平臺(tái)9鉸接；鎖緊彈簧裝置通過第二圓柱頭螺釘19固定連接在平行四邊形機(jī)構(gòu)平臺(tái)上；手爪21、內(nèi)連桿18、外連桿17與上夾持器平臺(tái)10和下夾持器平臺(tái)9構(gòu)成平行四邊形機(jī)構(gòu)。兩夾持模塊手爪通過兩個(gè)齒輪嚙合傳動(dòng)保持同步運(yùn)動(dòng)，并實(shí)現(xiàn)夾持模塊手爪夾持和放松，通過鎖緊機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)夾持狀態(tài)下的自鎖。夾持模塊手爪上與管道接觸部位可以安裝橡膠，增強(qiáng)手爪夾持的穩(wěn)定性和適應(yīng)性；在本實(shí)施例中，鎖緊彈簧裝置20采用但不僅限于拉簧或者氣彈簧，拉簧或者氣彈簧的兩端分別安裝在兩個(gè)手爪21上。
[0023]本文中所描述的具體實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明精神作舉例說明。本發(fā)明所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員可以對(duì)所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，但并不會(huì)偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種機(jī)器人夾持模塊，其特征在于，包括一個(gè)帶有盤式電機(jī)(I)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的輸出與夾持器傳動(dòng)組件配接，所述夾持器傳動(dòng)組件設(shè)置在一個(gè)具有空腔的夾持器平臺(tái)內(nèi)，夾持器傳動(dòng)組件與夾爪組件連接，所述夾爪組件包含若干連桿以及與連桿連接的手爪(21);所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)通過夾持器傳動(dòng)組件帶動(dòng)連桿從而控制手爪(21)的開合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種機(jī)器人夾持模塊，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括盤式電機(jī)(I)、輸入軸與盤式電機(jī)(I)輸出軸配接的行星齒輪減速器(2)、電機(jī)座(3)、以及第一圓柱頭螺釘(6);所述夾持器平臺(tái)包括兩個(gè)截面均為U形的上夾持器平臺(tái)(10)和下夾持器平臺(tái)(9);所述上夾持器平臺(tái)(10)和下夾持器平臺(tái)(9)通過第一圓柱頭螺釘(6)緊固連接形成一個(gè)具有空腔的夾持器平臺(tái)；行星齒輪減速器(2)通過電機(jī)座(3)與上夾持器平臺(tái)(10)和下夾持器平臺(tái)(9)緊固連接；盤式電機(jī)(I)通過行星齒輪減速器(2)以及夾持器傳動(dòng)組件驅(qū)動(dòng)夾爪組件進(jìn)行夾持。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種機(jī)器人夾持模塊，其特征在于，所述夾持器傳動(dòng)組件包括:與行星齒輪減速器(2)輸出軸配接的聯(lián)軸器(4)、與聯(lián)軸器(4)配接的第一齒輪軸(7)、與第一齒輪軸(7)連接的第一傳動(dòng)齒輪(8)、端蓋壓板(11)、與第一傳動(dòng)齒輪(8)嚙合并裝配在第二齒輪軸(13)上的第二傳動(dòng)齒輪(12)、定位環(huán)(14)、角接觸球軸承(15);所述聯(lián)軸器(4)一端與行星齒輪減速器(2)通過螺釘緊固連接，另一端與第一齒輪軸(7)通過螺釘緊固連接；第一齒輪軸(7)和第二齒輪軸(13)兩端均通過角接觸球軸承(15)支承在上夾持器平臺(tái)(10)和下夾持器平臺(tái)(9)內(nèi)，一端通過安裝在上夾持器平臺(tái)(10)和下夾持器平臺(tái)(9)上的端蓋壓板(11)進(jìn)行限位和預(yù)緊；第一傳動(dòng)齒輪(8)和第二傳動(dòng)齒輪(12)分別通過鍵裝配在第一齒輪軸(7)和第二齒輪軸(13)上,通過兩齒輪的嚙合來傳遞運(yùn)動(dòng)和力矩。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種機(jī)器人夾持模塊，其特征在于，所述的夾爪組件包括至少兩個(gè)內(nèi)連桿(18)、至少兩個(gè)外連桿(17)以及兩個(gè)手爪(21);內(nèi)連桿(18) —端通過螺釘分別與第一傳動(dòng)齒輪(8)和第二傳動(dòng)齒輪(12)緊固連接，另一端分別與兩個(gè)手爪(21)鉸接；兩個(gè)外連桿(17)—端分別與上夾持器平臺(tái)(10)和下夾持器平臺(tái)(9)鉸接，另一端分別與手爪(21)鉸接；所述的鉸接處均設(shè)有墊片(16);這樣由外連桿(17)、內(nèi)連桿(18)、手爪(21 )、上夾持器平臺(tái)(10)和下夾持器平臺(tái)(9)組成平行四邊形機(jī)構(gòu)，從而能進(jìn)行有效且平穩(wěn)夾持。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種機(jī)器人夾持模塊，其特征在于，還包括一個(gè)鎖緊機(jī)構(gòu)，所述的鎖緊機(jī)構(gòu)包括第二圓柱頭螺釘(19)和鎖緊彈簧裝置(20);所述的鎖緊彈簧裝置(20)通過第二圓柱頭螺釘(19)分別裝置在手爪(21)上，在機(jī)器人夾持模塊張開或閉合的時(shí)，可實(shí)現(xiàn)夾持狀態(tài)下的自動(dòng)鎖緊。
6.根據(jù)權(quán)利要求2-3所述的一種機(jī)器人夾持模塊，其特征在于，所述的夾爪為相對(duì)位置的V形手爪；可以通過由外連桿(17)、內(nèi)連桿(18)、手爪(21)、上夾持器平臺(tái)(10)和下夾持器平臺(tái)(9)組成平行四邊形機(jī)構(gòu)上的孔位結(jié)構(gòu)，來更換不同尺寸和外形的手爪，從而方便搭建不同的機(jī)器人構(gòu)型或系統(tǒng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種機(jī)器人夾持模塊，其特征在于，所述兩個(gè)手爪(21)內(nèi)壁與管道接觸部位還設(shè)有橡膠墊。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種機(jī)器人夾持模塊，其特征在于，所述鎖緊彈簧裝置(20)采用拉簧或者氣彈簧，拉簧或者氣彈簧的兩端分別固定在兩個(gè)手爪(21)上。
【文檔編號(hào)】B25J15/08GK103786160SQ201410039405
【公開日】2014年5月14日 申請(qǐng)日期:2014年1月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月27日
【發(fā)明者】肖曉暉, 游凡, 王楊, 朱澤群, 徐俊 申請(qǐng)人:武漢大學(xué)