一种单一电机驱动的可升降高精度抓放机械手制造技术

本实用新型专利技术涉及一种单一电机驱动的能够升降的高精度抓放机械手，该机械手包括驱动模块、执行模块和控制模块；驱动模块采用单个电机作为唯一动力装置；执行模块包括机械手手部和机械手运动机构；其中机械手手部包括四只手臂，这四只手臂两两通过限位轴平行连接，通过弹簧和两个啮合的半齿轮实现四只手臂的联动；机械手运动机构由一个凸轮单元和多个杠杆构成，该凸轮单元包括两个同轴设置、互相平行的盘形凸轮，其中的大凸轮(7)驱动多个手臂同时内夹、外张，小凸轮(8)驱动手部的下降和回升；控制模块，包括两个传感反馈装置，分别用于定位机械手手部的升降位置和判断机械手手部是否抓取到物品。该机械手结构简单、操控容易、抓放精确、可靠性高。

A single motor driven lifting and grasping manipulator with high precision

The utility model relates to a high-precision grabbing and placing manipulator driven by a single motor, which comprises a driving module, an executing module and a controlling module; a driving module adopts a single motor as the sole power device; an executing module comprises a manipulator hand and a manipulator motion mechanism; wherein the manipulator hand comprises a driving module, an executing module and a manipulator motion mechanism. Four arms, two or two of which are connected in parallel through the limit shaft, are linked by a spring and two meshing half gears to realize the linkage of the four arms; the manipulator motion mechanism consists of a cam unit and a plurality of levers, the cam unit includes two coaxially arranged, parallel disk cams, in which the large cam (7) drive. The small cam (8) drives the hand to descend and rise. The control module, including two sensing and feedback devices, is used to locate the lifting position of the manipulator and determine whether the manipulator grasps the object. The manipulator has the advantages of simple structure, easy operation, high accuracy and high reliability.

【技术实现步骤摘要】
一种单一电机驱动的可升降高精度抓放机械手
本技术属于机械
，具体涉及到一种单一电机驱动的机械手。
技术介绍
机械手是一种能够模仿人体手、臂功能，完成某些既定动作的自动操作装置，其构造和性能上兼有人体和机械各自的优点，即灵活度与耐力度，可以替代人工实现很大程度的机械化和自动化，特别是由于其能在有害作业环境(有毒、强酸碱、辐射等)下长时间工作，藉以保护人身安全，因而被广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工乃至原子能等领域。机械手主要由执行模块、驱动模块和控制模块三大部分组成。执行模块由手部(业界习惯称手爪)和运动机构组成。手部是用以抓放物品的部件，运动机构则是用以使手部完成各种复合运动以实现预定动作要求的部件；驱动模块是机械手的动力来源，其实现方式目前主要有4种，分别为液压驱动、气压驱动、电气驱动和机械驱动；控制模块用以实现机械手的有序动作，同时接受反馈，形成稳定的闭合回路。可见，若要保证机械手的高效工作，执行模块、驱动模块、控制模块均需具有很高的容错率，这就要求手部和运动机构具有很高的机械强度与精度，以实现物品的高可靠性抓放；最大程度简化驱动模块的动力置配，使用单一动力进行驱动，以避免多动力驱动过程中某一动力失效引起的动作故障；控制模块使用高精密度的控制器件，实现高精度定位，同时最大程度地减少器件数量，以防止某一器件故障引起的控制失效。然而，在已公开的中国专利文献中尚未发现单一动力驱动、高精度抓放机械手的相关技术启示。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种单一动力驱动的能够升降的高精度抓放机械手，通过单一电机的旋转驱动机械手的升降，抓放，实现物品的高可靠性抓放。本技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种单一动力驱动的可升降高精度抓放机械手，该机械手包括驱动模块、执行模块和控制模块；驱动模块，包括单个电机和传动齿轮作为唯一动力装置；执行模块，主要包括机械手手部和机械手运动机构；其中：机械手手部包括四只手臂，这四只手臂两两通过限位轴平行连接，通过弹簧和两个啮合的半齿轮实现四只手臂的联动；机械手运动机构由一个凸轮单元和多个杠杆构成，该凸轮单元包括两个同轴设置、互相平行的盘形凸轮，其中的大凸轮7驱动多个手臂同时内夹、外张，小凸轮8驱动手部的下降和回升；控制模块，包括两个传感反馈装置，分别用于定位机械手手部的升降位置和判断机械手手部是否抓取到物品。凸轮单元中两个凸轮呈固定夹角设置，由驱动模块的传动齿轮通过从动轴6连接，驱动两个凸轮同轴转动，两个凸轮的从动件分别为两个L形拉杆9，18，凸轮单元转动一圈通过作用杠杆实现机械手手部的升降与抓放动作同时完成。凸轮单元中大凸轮7经第一L形杠杆9、横拉杆10控制多个手臂外张，小凸轮8经第二L形杠杆18控制手部的下降和回升。小凸轮8与第二L形杠杆18的接触点与小凸轮8的旋转中心距离越来越小时，实现机械手手部的降落动作；小凸轮8与第二L形杠杆18的接触点与小凸轮8的旋转中心距离越来越大时，实现机械手手部的回升动作。驱动模块包括：第一固定板1，第二固定板2，电机3，第一齿轮4，第二齿轮5；第一固定板1和第二固定板2通过支柱连接形成机械手的固定框架，固定板1和固定板2之间布置有主动轴和从动轴，主动轴与从动轴6之间通过传动齿轮啮合传动。机械手手部由四只手臂13、16、20、21，互相啮合的两个半齿轮11、14、拉力弹簧和定位块17组成，使得各个手臂可以同步联动，完成对物品的内夹和外张。机械手手部中，第一手臂13和第二手臂16相对地设置在互相啮合的半齿轮11、14边缘，第三手臂20和第四手臂21经第一限位轴12和第二限位轴15与第一手臂13和第二手臂16固定。控制模块，包括凸轮传感装置22和机械手传感装置23，分别用于定位机械手手部的升降位置和判断机械手手部有无抓取到物品；凸轮传感装置22位于两凸轮间，用于完成凸轮旋转定位；机械手传感装置23位于机械手手部下部，用于判断机械手手部检测抓手中是否存在物品。凸轮传感装置22是光电开关，机械手传感装置23是对射开关。本技术的有益效果在于：(1)最大程度简化驱动模块的动力置配。选择单个电机作为唯一动力装置，避免多动力驱动过程中某一动力失效引起的动作故障，容错率高。(2)执行模块具有很高的机械联动与精度。机械手手部和运动机构之间主要通过凸轮和杠杆进行联动；机械手手部通过弹簧和啮合齿轮的作用实现手臂联动，通过带动支架与定位块作用实现抓取过程中的手臂定位，抓放精确，可靠性高。(3)最大程度简化控制模块的回路设定。传感反馈装置只有两处，最大程度地减少了控制器件的数量，防止多器件控制回路中因某一器件故障引起的控制失效；同时，所选择的传感反馈装置均具有很高的精密度，确保实现高精度定位。附图说明图1为本技术的机械手的结构示意图。图2为机械手内部示意图(除去驱动模块)。附图标记：1第一固定板2第二固定板3电机4第一齿轮5第二齿轮6从动轴7大凸轮8小凸轮9第一L形杠杆10横拉杆11第一半齿轮12第一限位轴13第一手臂14第二半齿轮15第二限位轴16第二手臂17定位块18第二L形杠杆19竖拉杆20第三手臂21第四手臂22凸轮传感装置23机械手传感装置具体实施方式下面结合附图和实施例，对本技术的具体实施方式作进一步详细描述。一种单一电机驱动的机械手，包括驱动模块、执行模块和控制模块。为了实现机械手的高可靠性抓放，本技术选用电气驱动作为驱动模块的实现方式，主要包括动力装置和传动装置两部分。本技术选择单个电机作为唯一动力装置，通过齿轮啮合实现与机械手执行模块的精确传动，避免因抓放负载过大造成电机转轴的损坏。驱动模块，包括：第一固定板1，第二固定板2，电机3，第一齿轮4，第二齿轮5。固定板1和固定板2通过支柱连接形成机械手的固定框架。固定板1和固定板2之间布置有主动轴和从动轴，主动轴与从动轴6之间通过传动齿轮啮合传动，优选地，第一齿轮4布置在主动轴上，第二齿轮5布置在从动轴上，电机3的输出轴与主动轴连接，电机3通过主动轴带动第一齿轮4转动，第一齿轮4带动第二齿轮5转动。根据抓放负载的大小，可调整传动齿轮的啮合比，使电机转轴的受力大小位于正常区间之内，避免因抓放负载过大造成电机转轴的损坏，确保驱动模块的正常运转。执行模块，主要包括机械手手部和机械手运动机构。机械手运动机构，包括凸轮和杠杆。凸轮与驱动模块的传动齿轮通过支架连接，齿轮带动凸轮转动，凸轮间呈固定角度，凸轮通过作用杠杆实现机械手手部的升降与抓放动作。机械手手部，包括4只手臂和定位块17构成。第一手臂13，第二手臂20通过第一限位轴12平行连接，第三手臂16，第四手臂21通过第二限位轴15平行连接，弹簧(图中未示出)挂于第一限位轴12和第二限位轴15之间，通过弹簧和第一半齿轮11、第二半齿轮14的作用实现手臂联动，通过带动支架与定位块作用实现抓取过程中的手臂定位。当手臂经弹簧、第一半齿轮11和第二半齿轮14作用带动手臂同时内夹时，连接第二手臂16第四手臂21、第一手臂13第三手臂20的第二限位轴15和第一限位轴12也同时内夹，当第二限位轴15和第一限位轴12与定位块17发生作用时，手臂停止内夹，定位块17确定手臂间夹角，确保物品抓紧抓牢，实现物品的可靠抓取。本技术的具本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种单一电机驱动的可升降高精度抓放机械手，其特征在于：该机械手包括驱动模块、执行模块和控制模块；驱动模块，包括单个电机和传动齿轮作为唯一动力装置；执行模块，主要包括机械手手部和机械手运动机构；其中：机械手手部包括四只手臂，这四只手臂两两通过限位轴平行连接，通过弹簧和两个啮合的半齿轮实现四只手臂的联动；机械手运动机构由一个凸轮单元和多个杠杆构成，该凸轮单元包括两个同轴设置、互相平行的盘形凸轮，其中的大凸轮(7)驱动多个手臂同时内夹、外张，小凸轮(8)驱动手部的下降和回升；控制模块，包括两个传感反馈装置，分别用于定位机械手手部的升降位置和判断机械手手部是否抓取到物品。

【技术特征摘要】
1.一种单一电机驱动的可升降高精度抓放机械手，其特征在于：该机械手包括驱动模块、执行模块和控制模块；驱动模块，包括单个电机和传动齿轮作为唯一动力装置；执行模块，主要包括机械手手部和机械手运动机构；其中：机械手手部包括四只手臂，这四只手臂两两通过限位轴平行连接，通过弹簧和两个啮合的半齿轮实现四只手臂的联动；机械手运动机构由一个凸轮单元和多个杠杆构成，该凸轮单元包括两个同轴设置、互相平行的盘形凸轮，其中的大凸轮(7)驱动多个手臂同时内夹、外张，小凸轮(8)驱动手部的下降和回升；控制模块，包括两个传感反馈装置，分别用于定位机械手手部的升降位置和判断机械手手部是否抓取到物品。2.根据权利要求1所述的单一电机驱动的可升降高精度抓放机械手，其特征在于：凸轮单元中两个凸轮呈固定夹角设置，由驱动模块的传动齿轮通过从动轴(6)连接，驱动两个凸轮同轴转动，两个凸轮的从动件分别为两个L形拉杆(9，18)，凸轮单元转动一圈通过作用杠杆实现机械手手部的升降与抓放动作同时完成。3.根据权利要求1所述的单一电机驱动的可升降高精度抓放机械手，其特征在于：凸轮单元中大凸轮(7)经第一L形杠杆(9)、横拉杆(10)控制多个手臂外张，小凸轮(8)经第二L形杠杆(18)控制手部的下降和回升。4.根据权利要求1所述的单一电机驱动的可升降高精度抓放机械手，其特征在于：小凸轮(8)与第二L形杠杆(18)的接触点与小凸轮(8)的旋转中心距离越来越小时，实现机械手手部的降落动作；小凸轮(8)与第二L形杠杆(18)的接触点与小凸轮(8)的旋转中心距离越来越大时，实现机械手手部...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡学强，宋春苗，李瑞，周超，郑梦鑫，
申请(专利权)人：钢研纳克检测技术股份有限公司，
类型：新型
国别省市：北京,11