一種大范圍抓取欠驅動多適應機械手的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及機器人技術領域，尤其涉及一種大范圍抓取欠驅動多適應機械手。
【背景技術】
[0002]機械手是能模仿人手和臂的某些動作功能，用以按固定程序抓取、搬運物件或操作工具的自動操作裝置。有關機械手的技術，加拿大MDR0B0TICS公司與Laval大學合作研制了非擬人手通用欠驅動手爪SARAH，并且作為一種自適應輔助空間換出工具，其手指的開合、換向任務由強力和可控的力矩電機控制，可以用來執(zhí)行多種空間抓取任務，這種手爪共10個自由度，3個手指，每個手指有3個關節(jié)，另外附加1個轉動自由度，整個手爪只用兩個電機驅動，一個電機負責手爪的開合，另一個負責手指的轉向，采用平面直齒輪差動方式，形成一路輸入三路輸出，分別去驅動三個手指開合，并通過槽輪機構對三個手指中的兩個進行位置調整，進行轉向，以適合不同形狀物體的抓取。但是這種機械手存在以下缺陷:
[0003]1、現(xiàn)有的各種靈巧機械手及欠驅動機械手，雖然自由度和適應性強，但是結構過于復雜，結構優(yōu)化需要非常專業(yè)的手段及知識；
[0004]2、現(xiàn)有連桿式欠驅動機械手中的3個關節(jié)均可轉動，一般實現(xiàn)包絡抓取動作，而捏取需要增加一個平行四邊形連桿輔助機構，在運行時為保證可靠性，需要附加多個彈簧，多個限位等機構保證可靠運行，結構復雜，制造成本高昂；
[0005]3、現(xiàn)有連桿式欠驅動機械手，由于傳感器多，驅動結構復雜，造成控制系統(tǒng)復雜，并成本昂貴。

【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明要解決的技術問題在于，針對現(xiàn)有技術的不足，提供一種能實現(xiàn)大范圍抓取、結構簡單、可靠性好、易于推廣使用、便于維修和更換的欠驅動多適應機械手。
[0007]為解決上述技術問題，本發(fā)明采用如下技術方案。
[0008]—種大范圍抓取欠驅動多適應機械手，其包括有支撐架，所述支撐架上設有至少兩個相對的單手指機構，其中:所述單手指機構包括有氣缸座、氣缸、前指節(jié)、中指節(jié)、末指節(jié)、第一連桿、第二連桿、V形連桿和第三連桿，所述氣缸座和末指節(jié)均固定在支撐架上，所述氣缸的末端與氣缸座鉸鏈連接，所述氣缸的前端用于驅動一推動關節(jié)前后移動，所述推動關節(jié)依次穿過第一連桿的一端和第二連桿的一端，且所述第一連桿和第二連桿均與推動關節(jié)轉動連接，所述第一連桿的另一端與末指節(jié)鉸鏈連接，所述第二連桿的另一端與V形連桿的中間部鉸鏈連接，所述末指節(jié)的前端設有第一轉軸，所述V形連桿的一端和中指節(jié)的后端均與該第一轉軸轉動連接，所述前指節(jié)的末端設有第二轉軸和第三轉軸，所述第三轉軸設于第二轉軸上方，所述中指節(jié)的前端與第二轉軸轉動連接，所述V形連桿的另一端與第三連桿的后端鉸鏈連接，所述第三連桿的前端與第三轉軸轉動連接；當所述氣缸帶動推動關節(jié)向前移動時，藉由第二連桿驅使V形連桿向前翻轉，并通過第三連桿向前指節(jié)施以推力，以令前指節(jié)繞第二轉軸向下轉動、中指節(jié)繞第一轉軸向下轉動，所述單手指機構呈合攏狀態(tài)；當所述氣缸帶動推動關節(jié)向后移動時，藉由第二連桿驅使V形連桿向后翻轉，并通過第三連桿向前指節(jié)施以拉力，以令前指節(jié)繞第二轉軸向上轉動、中指節(jié)繞第一轉軸向上轉動，所述單手指機構呈張開狀態(tài)。
[0009]優(yōu)選地，所述支撐架上固定有第一限位塊，所述第一限位塊的前端形成有凸塊，所述凸塊的下方開設有凹口，所述中指節(jié)的末端形成有端面，所述單手指機構呈張開狀態(tài)時，所述中指節(jié)的端面抵接于凸塊，且所述凹口與端面之間存在空隙。
[0010]優(yōu)選地，所述端面的底部形成有弧形面。
[0011]優(yōu)選地，所述支架上固定有第二限位塊，所述第二限位塊設于前指節(jié)的上方，所述單手指機構呈張開狀態(tài)時，所述前指節(jié)抵接于第二限位塊。
[0012]優(yōu)選地，所述支架的側部設有感應開關，所述感應開關包括有感應片，所述感應片向支撐架下方延伸，且當所述感應片感應到工件時，所述氣缸帶動推動關節(jié)向前移動，以令單手指機構合攏。
[0013]優(yōu)選地，所述前指節(jié)上固定有齒形片，所述齒形片的齒牙朝下。
[0014]優(yōu)選地，所述支撐架上設有四個單手指機構，四個單手指機構分設于支撐架的兩側。
[0015]優(yōu)選地，所述支撐架的中間處固定有手臂，所述手臂由支撐架的頂部向上延伸。
[0016]本發(fā)明公開的欠驅動多適應機械手，其相比現(xiàn)有技術而言的有益效果在于:首先，本發(fā)明實現(xiàn)了對形狀變異大，尺寸變化大的工件抓取，并在復雜的環(huán)境下實現(xiàn)抓取，同時，面對工業(yè)應用，能盡量減低各種不可靠因素、降低故障率，使其穩(wěn)定運行，具有可推廣性和商業(yè)化應用的成本優(yōu)勢，其次，該機械手具有靈活的反應，可以實現(xiàn)生產(chǎn)效率的最大化，此夕卜，本發(fā)明還具有加工、組裝簡單、維修方便的特點，通過手指零部件的模塊化設置，從而得到更廣泛的使用范圍。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明欠驅動多適應機械手的立體圖。
[0018]圖2為單手指機構的側視圖。
[0019]圖3為圖1中A部分的放大圖。
[0020]圖4為圖2中B部分的放大圖。
[0021]圖5為單手指機構的立體圖。
[0022]圖6為本發(fā)明欠驅動多適應機械手抓取工件時的立體圖。
【具體實施方式】
[0023]下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作更加詳細的描述。
[0024]本發(fā)明公開了一種大范圍抓取欠驅動多適應機械手，結合圖1至圖6所示，其包括有支撐架1，所述支撐架1上設有至少兩個相對的單手指機構2，其中:
[0025]所述單手指機構2包括有氣缸座20、氣缸21、前指節(jié)22、中指節(jié)23、末指節(jié)24、第一連桿25、第二連桿26、V形連桿27和第三連桿28，所述氣缸座20和末指節(jié)24均固定在支撐架1上，所述氣缸21的末端與氣缸座20鉸鏈連接，所述氣缸21的前端用于驅動一推動關節(jié)210前后移動，所述推動關節(jié)210依次穿過第一連桿25的一端和第二連桿26的一端，且所述第一連桿25和第二連桿26均與推動關節(jié)210轉動連接，所述第一連桿25的另一端與末指節(jié)24鉸鏈連接，所述第二連桿26的另一端與V形連桿27的中間部鉸鏈連接，所述末指節(jié)24的前端設有第一轉軸240，所述V形連桿27的一端和中指節(jié)23的后端均與該第一轉軸240轉動連接，所述前指節(jié)22的末端設有第二轉軸220和第三轉軸221，所述第三轉軸221設于第二轉軸220上方，所述中指節(jié)23的前端與第二轉軸220轉動連接，所述V形連桿27的另一端與第三連桿28的后端鉸鏈連接，所述第三連桿28的前端與第三轉軸221轉動連接；
[0026]當所述氣缸21帶動推動關節(jié)210向前移動時，藉由第二連桿26驅使V形連桿27向前翻轉，并通過第三連桿28向前指節(jié)22施以推力，以令前指節(jié)22繞第二轉軸220向下轉動、中指節(jié)23繞第一轉軸240向下轉動，所述單手指機構2呈合攏狀態(tài)；
[0027]當所述氣缸21帶動推動關節(jié)210向后移動時，藉由第二連桿26驅使V形連桿27向后翻轉，并通過第三連桿28向前指節(jié)22施以拉力，以令前指節(jié)22繞第二轉軸220向上轉動、中指節(jié)23繞第一轉軸240向上轉動，所述單手指機構2呈張開狀態(tài)。
[0028]由于氣缸21的末端與氣缸座20鉸鏈連接，所以當氣缸21帶動推動關節(jié)210前后移動時，該氣缸21與支撐架1之間的角度隨之變化，以滿足對受力方向的適當調整。關于自由度的計算過程，有如下公式:
[0029]dof = 3m-2PL-PH ；
[0030]其中，m為運動構件數(shù)量，PL為低副運動總數(shù)，PH為高副運動總數(shù)；而前指節(jié)和中指節(jié)