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制造技术

本发明专利技术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，采用曲柄摇杆滑块机构，选用了三个相同的柔性板弹簧手指，其中一个手指不动，另外两个手指是既转动又移动的平动运动，这两个手指分别对称安装在左右侧的连杆或摇杆上。左侧的曲柄摇杆滑块机构是主动驱动结构，由两个步进电机分别驱动，产生曲柄的角位移和滑块的直线移动；右侧的曲柄摇杆滑块机构是从动机构，通过一对齿轮等速地传动，左侧曲柄与右侧曲柄的转动角位移相等；通过手动调节，可以改变曲柄偏心距、两个手指分别在连杆或摇杆的位置和角度、以及另一个固定手指的位置。本发明专利技术机械手具有操作空间大、适应性广、能耗低等优点，属于物流输送装备、机械手和机器人领域。

Double drive crank rocker slider parallel mechanism with finger shift and transposition

The invention of finger displacement and translocate the dual drive crank rocker slider mechanism palm type manipulator, a crank rocker slider mechanism, using the same three flexible plate spring fingers, one finger does not move, the other two fingers are both rotational translational motion and moving, the two fingers are symmetrically installed on the left side of the connecting rod or rocker. The crank rocker slider mechanism is driving on the left side of the structure by two stepper motors respectively drive, linear movement crank angle displacement and the slider crank rocker slider mechanism; the right is driven through a transmission mechanism, a gear speed, rotational angular displacement of the crank and the right crank is equal to the left; by manual adjustment that can change the crank eccentricity, two fingers respectively in rod or rocker position and angle, and another fixed finger position. The manipulator has the advantages of large operating space, wide adaptability, low energy consumption, etc., and belongs to the field of logistics conveying equipment, manipulator and robot.

【技术实现步骤摘要】
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
本专利技术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，具有操作空间大、适应性广、能耗低等优点，属于物流输送装备、机械手和机器人领域。
技术介绍
目前除了成本高昂、装有很多传感器的拟人灵巧手之外，普通机械要么只能控制手指的中心距、抓取大小直径的圆形或球形物体，要么控制手指转位，从抓取圆形或球形物体转变到抓取长方形物体，手指既可改变位置、又可转动角度的机械手还没有报道。
技术实现思路
本专利技术克服了上述缺陷，从改变手掌形状的角度设计机械手，根据并联机构作用空间大的特点，采用了最为简单的曲柄摇杆滑块机构，选用了三个相同的柔性的板弹簧手指，其中一个手指不动，另外两个手指是既转动又移动的平动运动。左侧的曲柄摇杆滑块机构是主动驱动结构，由两个步进电机分别驱动，产生曲柄的角位移和滑块的直线移动；右侧的曲柄摇杆滑块机构是从动机构，通过一对齿轮等速地传动，左侧曲柄与右侧曲柄的转动角位移相等；机械手有三个板弹簧手指，其中两个手指分别安装在左右侧的连杆或摇杆上，通过两个步进电机的协同控制抓取物体；也通过手动调节，可以改变曲柄偏心距、两个手指分别在连杆或摇杆的位置和角度、以及另一个固定手指的位置。本专利技术机械手的夹紧抓取动力也是靠两个步进电机驱动，由于自锁两个步进电机在抓持过程中可以断电。本专利技术机械手具有操作空间大、适应性广、能耗低等优点，属于物流输送装备、机械手和机器人领域。本专利技术的主要解决方案是这样实现的：如附图1-3所示，本专利技术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，由底板1、导轨支座2、直线导轨3、安装板4、直线轴承5、移动座6、丝杠螺母7、丝杆步进电机8、铰链轴9、耐磨垫圈10、从动摇杆11、主动摇杆12、连杆13、销轴14、短手指座15、板弹簧曲面手指16、开槽曲柄17、齿轮盖板18、带蜗轮减速器步进电机19、主动齿轮20、平键21、驱动轴22、长套筒23、带座轴承24、短套筒25、从动轴26、厚套筒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、中手指座34、厚垫块35组成。如附图1-3所示，本专利技术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中，直线导轨3的两端由两个导轨支座2固定，两个导轨支座2安装在底板1上，安装板4的两端各自固定在两个导轨支座2上，安装板4有不同位置的孔系与机器人本体相联结，孔系尺寸对应于机器人本体，为适应不同的被抓持物体的重心、不同位置的孔系便于调整联结；直线轴承5穿过直线导轨3而移动，移动座6固定在直线轴承5上，铰链轴9靠螺母固定在移动座6上；丝杠螺母7固定在移动座6上，丝杆步进电机8固定在底板1上，丝杆步进电机8通过丝杠螺母7驱动移动座6，带动直线轴承5在直线导轨3上直线移动；铰链轴9上穿过从动摇杆11和主动摇杆12上的孔，从动摇杆11左右侧均有耐磨垫圈10，从动摇杆11和主动摇杆12在铰链轴9上旋向相反的相对转动；主动摇杆12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，主动摇杆12与左侧的连杆13靠销轴14铰链联结，销轴14的导向圆柱面直径与主动摇杆12的宽腰形槽宽度间隙配合，销轴14螺母拧紧后销轴14和主动摇杆12成一体，连杆13厚度上有间隙，连杆13可以在销轴14中相对主动摇杆12转动；移动销轴14位置螺母固定后，可以手工调节摇杆的工作长度；连杆13的另一端与开槽曲柄17通过销轴14铰链联结，开槽曲柄17也同轴心线地铣削加工了两层宽窄不同的腰形槽，同主动摇杆12与连杆13联结原理一样，用来调节手工开槽曲柄17的工作偏心距；主动的开槽曲柄17的另一端套在驱动轴22上，靠螺钉紧固在驱动轴22一端的削扁面上，传递驱动轴22转动扭矩；驱动轴22装有开槽曲柄17、长套筒23、两个带座轴承24、短套筒25、主动齿轮20，驱动轴22另一端的削扁圆柱段间隙配合地插进带蜗轮减速器步进电机19驱动轴的孔内，带蜗轮减速器步进电机19通过这削扁圆柱段传递扭矩到驱动轴22，驱动轴22上的平键21将扭矩传递到主动齿轮20上；修磨长套筒23、短套筒25的轴心尺寸，可调节主动齿轮20的轴向位置；一个带座轴承24固定在齿轮盖板18上，被抓持物体产生轴向的重力由驱动轴22的轴肩面传递到这个带座轴承24的内圈承受，同轴心线的另一个带座轴承24固定在底板1，齿轮盖板18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，再用螺母拧紧而不是导向螺柱32旋紧在底板1和齿轮盖板18上；从动轴26由带座轴承24和小带座轴承31支撑，带座轴承24和小带座轴承31分别固定在齿轮盖板18和底板1上，轴向由从动轴26的轴肩面、厚套筒27、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，锥孔齿轮28孔内有锥套29，旋紧扁圆螺母30，从而通过圆锥接触面的斜锲作用，将扭矩传递到从动轴26上；从动的开槽曲柄17的另一端套在从动轴26上，靠螺钉紧固在从动轴26一端的削扁面上，从动轴26转动扭矩再传递给从动的开槽曲柄17；反向拧松扁圆螺母30，锥孔齿轮28和锥套29脱开，可以调节主动的开槽曲柄17和从动的开槽曲柄17之间的相位角，亦即：主动的开槽曲柄17和从动的开槽曲柄17可以在水平面方向左右对称，也可以左右不对称；连杆13上开有腰型槽，腰形槽的宽度与短手指座15螺纹端的一段圆柱面直径是间隙配合关系，短手指座15可以在连杆13的腰形槽任意位置、且短手指座15可以相对连杆13转动任意角度，再用螺母固定在连杆13上；短手指座15上装有板弹簧曲面手指16，板弹簧曲面手指16指尖曲面部位用于捏取方式抓取、中间曲面部位用于包络方式抓取；长手指座33的宽度与底板1上宽腰形槽的宽度之间形成间隙配合关系，长手指座33的螺纹段穿过底板1上窄腰形槽、用螺母固定，因此长手指座33可以在底板1上腰形槽中调整位置，长手指座33上也安装一个板弹簧曲面手指16；如附图2所示，本专利技术双驱动曲柄摇杆滑块并联机构手掌式机械手左侧是主动的从动的曲柄摇杆滑块机构、右侧是从动的曲柄摇杆滑块机构；一个短手指座15安装在左侧的连杆13上，也有一个中手指座34对应安装在右侧的连杆13；短手指座15、中手指座34和长手指座33上的三个弹簧曲面手指16的结构和尺寸完全相同，本机械手的结构须保证短手指座15、中手指座33、长手指座35这三个安装板弹簧曲面手指16的平面共面；如附图1、3中的双点划线所示，主动摇杆12和从动摇杆11上也可以分别安装短手指座15和中手指座34；主动摇杆12的窄腰形槽的宽度与短手指座15螺纹端的一段圆柱面直径是间隙配合关系，短手指座15也可以在主动摇杆12的腰形槽任意位置、且短手指座15可以相对主动摇杆12转动任意角度，再用螺母固定在主动摇杆12，同样一个中手指座34对应安装从动摇杆11上；由于主动的连杆13比主动摇杆12的位置高，从动的连杆13比从动摇杆11的位置高，因此在主动摇杆12安装一个短手指座15和在从动摇杆11安装一个中手指座33后，安装板弹簧曲面手指16的安装面上都要垫上厚垫块35，才能保证短手指座15、中手指座33、长手指座35这三个安装板弹簧曲面本文档来自技高网...

【技术保护点】
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，其特征是：直线导轨(3)的两端由两个导轨支座(2)固定，两个导轨支座(2)安装在底板(1)上，安装板(4)的两端各自固定在两个导轨支座(2)上，安装板(4)有不同位置的孔系与机器人本体相联结，孔系尺寸对应于机器人本体，为适应不同的被抓持物体的重心、不同位置的孔系便于调整联结；直线轴承(5)穿过直线导轨(3)而移动，移动座(6)固定在直线轴承(5)上，铰链轴(9)靠螺母固定在移动座(6)上；丝杠螺母(7)固定在移动座(6)上，丝杆步进电机(8)固定在底板(1)上，丝杆步进电机(8)通过丝杠螺母(7)驱动移动座(6)，带动直线轴承(5)在直线导轨(3)上直线移动；铰链轴(9)上穿过从动摇杆(11)和主动摇杆(12)上的孔，从动摇杆(11)左右侧均有耐磨垫圈(10)，从动摇杆(11)和主动摇杆(12)在铰链轴(9)上旋向相反的相对转动；主动摇杆(12)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，主动摇杆(12)与左侧的连杆(13)靠销轴(14)铰链联结，销轴(14)的导向圆柱面直径与主动摇杆(12)的宽腰形槽宽度间隙配合，销轴(14)螺母拧紧后销轴(14)和主动摇杆(12)成一体，连杆(13)厚度上有间隙，连杆(13)可以在销轴(14)中相对主动摇杆(12)转动；移动销轴(14)位置螺母固定后，可以手工调节摇杆的工作长度；连杆(13)的另一端与开槽曲柄(17)通过销轴(14)铰链联结，开槽曲柄(17)也同轴心线地铣削加工了两层宽窄不同的腰形槽，同主动摇杆(12)与连杆(13)联结原理一样，用来调节手工开槽曲柄(17)的工作偏心距；主动的开槽曲柄(17)的另一端套在驱动轴(22)上，靠螺钉紧固在驱动轴(22)一端的削扁面上，传递驱动轴(22)转动扭矩；驱动轴(22)装有开槽曲柄(17)、长套筒(23)、两个带座轴承(24)、短套筒(25)、主动齿轮(20)，驱动轴(22)另一端的削扁圆柱段间隙配合地插进带蜗轮减速器步进电机(19)驱动轴的孔内，带蜗轮减速器步进电机(19)通过这削扁圆柱段传递扭矩到驱动轴(22)，驱动轴(22)上的平键(21)将扭矩传递到主动齿轮(20)上；修磨长套筒(23)、短套筒(25)的轴心尺寸，可调节主动齿轮(20)的轴向位置；一个带座轴承(24)固定在齿轮盖板(18)上，被抓持物体产生轴向的重力由驱动轴(22)的轴肩面传递到这个带座轴承(24)的内圈承受，同轴心线的另一个带座轴承(24)固定在底板(1)，齿轮盖板(18)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，再用螺母拧紧而不是导向螺柱(32)旋紧在底板(1)和齿轮盖板(18)上；从动轴(26)由带座轴承(24)和小带座轴承(31)支撑，带座轴承(24)和小带座轴承(31)分别固定在齿轮盖板(18)和底板(1)上，轴向由从动轴(26)的轴肩面、厚套筒(27)、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，锥孔齿轮(28)孔内有锥套(29)，旋紧扁圆螺母(30)，从而通过圆锥接触面的斜锲作用，将扭矩传递到从动轴(26)上；从动的开槽曲柄(17)的另一端套在从动轴(26)上，靠螺钉紧固在从动轴(26)一端的削扁面上，从动轴(26)转动扭矩再传递给从动的开槽曲柄(17)；反向拧松扁圆螺母(30)，锥孔齿轮(28)和锥套(29)脱开，可以调节主动的开槽曲柄(17)和从动的开槽曲柄(17)之间的相位角，亦即：主动的开槽曲柄(17)和从动的开槽曲柄(17)可以在水平面方向左右对称，也可以左右不对称；连杆(13)上开有腰型槽，腰形槽的宽度与短手指座(15)螺纹端的一段圆柱面直径是间隙配合关系，短手指座(15)可以在连杆(13)的腰形槽任意位置、且短手指座(15)可以相对连杆(13)转动任意角度，再用螺母固定在连杆(13)上；短手指座(15)上装有板弹簧曲面手指(16)，板弹簧曲面手指(16)指尖曲面部位用于捏取方式抓取、中间曲面部位用于包络方式抓取；长手指座(33)的宽度与底板(1)上宽腰形槽的宽度之间形成间隙配合关系，长手指座(33)的螺纹段穿过底板(1)上窄腰形槽、用螺母固定，因此长手指座(33)可以在底板(1)上腰形槽中调整位置，长手指座(33)上也安装一个板弹簧曲面手指(16)；本专利技术双驱动曲柄摇杆滑块并联机构手掌式机械手左侧是主动的从动的曲柄摇杆滑块机构、右侧是从动的曲柄摇杆滑块机构；一个短手指座(15)安装在左侧的连杆(13)上，也有一个中手指座(34)对应安装在右侧的连杆(13)；短手指座(15)、中手指座(34)和长手指座(33)上的三个弹簧曲面手指(16)的结构和尺寸完全相同，本机...

【技术特征摘要】
1.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，其特征是：直线导轨(3)的两端由两个导轨支座(2)固定，两个导轨支座(2)安装在底板(1)上，安装板(4)的两端各自固定在两个导轨支座(2)上，安装板(4)有不同位置的孔系与机器人本体相联结，孔系尺寸对应于机器人本体，为适应不同的被抓持物体的重心、不同位置的孔系便于调整联结；直线轴承(5)穿过直线导轨(3)而移动，移动座(6)固定在直线轴承(5)上，铰链轴(9)靠螺母固定在移动座(6)上；丝杠螺母(7)固定在移动座(6)上，丝杆步进电机(8)固定在底板(1)上，丝杆步进电机(8)通过丝杠螺母(7)驱动移动座(6)，带动直线轴承(5)在直线导轨(3)上直线移动；铰链轴(9)上穿过从动摇杆(11)和主动摇杆(12)上的孔，从动摇杆(11)左右侧均有耐磨垫圈(10)，从动摇杆(11)和主动摇杆(12)在铰链轴(9)上旋向相反的相对转动；主动摇杆(12)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，主动摇杆(12)与左侧的连杆(13)靠销轴(14)铰链联结，销轴(14)的导向圆柱面直径与主动摇杆(12)的宽腰形槽宽度间隙配合，销轴(14)螺母拧紧后销轴(14)和主动摇杆(12)成一体，连杆(13)厚度上有间隙，连杆(13)可以在销轴(14)中相对主动摇杆(12)转动；移动销轴(14)位置螺母固定后，可以手工调节摇杆的工作长度；连杆(13)的另一端与开槽曲柄(17)通过销轴(14)铰链联结，开槽曲柄(17)也同轴心线地铣削加工了两层宽窄不同的腰形槽，同主动摇杆(12)与连杆(13)联结原理一样，用来调节手工开槽曲柄(17)的工作偏心距；主动的开槽曲柄(17)的另一端套在驱动轴(22)上，靠螺钉紧固在驱动轴(22)一端的削扁面上，传递驱动轴(22)转动扭矩；驱动轴(22)装有开槽曲柄(17)、长套筒(23)、两个带座轴承(24)、短套筒(25)、主动齿轮(20)，驱动轴(22)另一端的削扁圆柱段间隙配合地插进带蜗轮减速器步进电机(19)驱动轴的孔内，带蜗轮减速器步进电机(19)通过这削扁圆柱段传递扭矩到驱动轴(22)，驱动轴(22)上的平键(21)将扭矩传递到主动齿轮(20)上；修磨长套筒(23)、短套筒(25)的轴心尺寸，可调节主动齿轮(20)的轴向位置；一个带座轴承(24)固定在齿轮盖板(18)上，被抓持物体产生轴向的重力由驱动轴(22)的轴肩面传递到这个带座轴承(24)的内圈承受，同轴心线的另一个带座轴承(24)固定在底板(1)，齿轮盖板(18)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，再用螺母拧紧而不是导向螺柱(32)旋紧在底板(1)和齿轮盖板(18)上；从动轴(26)由带座轴承(24)和小带座轴承(31)支撑，带座轴承(24)和小带座轴承(31)分别固定在齿轮盖板(18)和底板(1)上，轴向由从动轴(26)的轴肩面、厚套筒(27)、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，锥孔齿轮(28)孔内有锥套(29)，旋紧扁圆螺母(30)，从而通过圆锥接触面的斜锲作用，将扭矩传递到从动轴(26)上；从动的开槽曲柄(17)的另一端套在从动轴(26)上，靠螺钉紧固在从动轴(26)一端的削扁面上，从动轴(26)转动扭矩再传递给从动的开槽...

【专利技术属性】
技术研发人员：章军，沈坚，吕兵，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32