一種大范圍抓取欠驅(qū)動(dòng)多適應(yīng)機(jī)械手的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種大范圍抓取欠驅(qū)動(dòng)多適應(yīng)機(jī)械手。
【背景技術(shù)】
[0002]機(jī)械手是能模仿人手和臂的某些動(dòng)作功能，用以按固定程序抓取、搬運(yùn)物件或操作工具的自動(dòng)操作裝置。有關(guān)機(jī)械手的技術(shù)，加拿大MDR0B0TICS公司與Laval大學(xué)合作研制了非擬人手通用欠驅(qū)動(dòng)手爪SARAH，并且作為一種自適應(yīng)輔助空間換出工具，其手指的開合、換向任務(wù)由強(qiáng)力和可控的力矩電機(jī)控制，可以用來執(zhí)行多種空間抓取任務(wù)，這種手爪共10個(gè)自由度，3個(gè)手指，每個(gè)手指有3個(gè)關(guān)節(jié)，另外附加I個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，整個(gè)手爪只用兩個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，一個(gè)電機(jī)負(fù)責(zé)手爪的開合，另一個(gè)負(fù)責(zé)手指的轉(zhuǎn)向，采用平面直齒輪差動(dòng)方式，形成一路輸入三路輸出，分別去驅(qū)動(dòng)三個(gè)手指開合，并通過槽輪機(jī)構(gòu)對(duì)三個(gè)手指中的兩個(gè)進(jìn)行位置調(diào)整，進(jìn)行轉(zhuǎn)向，以適合不同形狀物體的抓取。但是這種機(jī)械手存在以下缺陷:
[0003]1、現(xiàn)有的各種靈巧機(jī)械手及欠驅(qū)動(dòng)機(jī)械手，雖然自由度和適應(yīng)性強(qiáng)，但是結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，結(jié)構(gòu)優(yōu)化需要非常專業(yè)的手段及知識(shí)；
[0004]2、現(xiàn)有連桿式欠驅(qū)動(dòng)機(jī)械手中的3個(gè)關(guān)節(jié)均可轉(zhuǎn)動(dòng)，一般實(shí)現(xiàn)包絡(luò)抓取動(dòng)作，而捏取需要增加一個(gè)平行四邊形連桿輔助機(jī)構(gòu)，在運(yùn)行時(shí)為保證可靠性，需要附加多個(gè)彈簧，多個(gè)限位等機(jī)構(gòu)保證可靠運(yùn)行，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高昂；
[0005]3、現(xiàn)有連桿式欠驅(qū)動(dòng)機(jī)械手，由于傳感器多，驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造成控制系統(tǒng)復(fù)雜，并成本昂貴。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能實(shí)現(xiàn)大范圍抓取、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性好、易于推廣使用、便于維修和更換的欠驅(qū)動(dòng)多適應(yīng)機(jī)械手。
[0007]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案。
[0008]—種大范圍抓取欠驅(qū)動(dòng)多適應(yīng)機(jī)械手，其包括有支撐架，所述支撐架上設(shè)有至少兩個(gè)相對(duì)的單手指機(jī)構(gòu)，其中:所述單手指機(jī)構(gòu)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(qū)動(dòng)一推動(dòng)關(guān)節(jié)前后移動(dòng)，所述推動(dòng)關(guān)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(dòng)關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)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(shè)有第一轉(zhuǎn)軸，所述V形連桿的一端和中指節(jié)的后端均與該第一轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述前指節(jié)的末端設(shè)有第二轉(zhuǎn)軸和第三轉(zhuǎn)軸，所述第三轉(zhuǎn)軸設(shè)于第二轉(zhuǎn)軸上方，所述中指節(jié)的前端與第二轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)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(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接；當(dāng)所述氣缸帶動(dòng)推動(dòng)關(guān)節(jié)向前移動(dòng)時(shí)，藉由第二連桿驅(qū)使V形連桿向前翻轉(zhuǎn)，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(zhuǎn)軸向下轉(zhuǎn)動(dòng)、中指節(jié)繞第一轉(zhuǎn)軸向下轉(zhuǎn)動(dòng)，所述單手指機(jī)構(gòu)呈合攏狀態(tài)；當(dāng)所述氣缸帶動(dòng)推動(dòng)關(guān)節(jié)向后移動(dòng)時(shí)，藉由第二連桿驅(qū)使V形連桿向后翻轉(zhuǎn)，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(zhuǎn)軸向上轉(zhuǎn)動(dòng)、中指節(jié)繞第一轉(zhuǎn)軸向上轉(zhuǎn)動(dòng)，所述單手指機(jī)構(gòu)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(shè)有凹口，所述中指節(jié)的末端形成有端面，所述單手指機(jī)構(gòu)呈張開狀態(tài)時(shí)，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(shè)于前指節(jié)的上方，所述單手指機(jī)構(gòu)呈張開狀態(tài)時(shí)，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(cè)部設(shè)有感應(yīng)開關(guān)，所述感應(yīng)開關(guān)包括有感應(yīng)片，所述感應(yīng)片向支撐架下方延伸，且當(dāng)所述感應(yīng)片感應(yīng)到工件時(shí)，所述氣缸帶動(dòng)推動(dòng)關(guān)節(jié)向前移動(dòng)，以令單手指機(jī)構(gòu)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(shè)有四個(gè)單手指機(jī)構(gòu)，四個(gè)單手指機(jī)構(gòu)分設(shè)于支撐架的兩側(cè)。
[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]本實(shí)用新型公開的欠驅(qū)動(dòng)多適應(yīng)機(jī)械手，其相比現(xiàn)有技術(shù)而言的有益效果在于:首先，本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了對(duì)形狀變異大，尺寸變化大的工件抓取，并在復(fù)雜的環(huán)境下實(shí)現(xiàn)抓取，同時(shí)，面對(duì)工業(yè)應(yīng)用，能盡量減低各種不可靠因素、降低故障率，使其穩(wěn)定運(yùn)行，具有可推廣性和商業(yè)化應(yīng)用的成本優(yōu)勢(shì)，其次，該機(jī)械手具有靈活的反應(yīng)，可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)效率的最大化，此外，本實(shí)用新型還具有加工、組裝簡(jiǎn)單、維修方便的特點(diǎn)，通過手指零部件的模塊化設(shè)置，從而得到更廣泛的使用范圍。
【附圖說明】
[0017]圖1為本實(shí)用新型欠驅(qū)動(dòng)多適應(yīng)機(jī)械手的立體圖。
[0018]圖2為單手指機(jī)構(gòu)的側(cè)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(jī)構(gòu)的立體圖。
[0022]圖6為本實(shí)用新型欠驅(qū)動(dòng)多適應(yīng)機(jī)械手抓取工件時(shí)的立體圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作更加詳細(xì)的描述。
[0024]本實(shí)用新型公開了一種大范圍抓取欠驅(qū)動(dòng)多適應(yīng)機(jī)械手，結(jié)合圖1至圖6所示，其包括有支撐架I，所述支撐架I上設(shè)有至少兩個(gè)相對(duì)的單手指機(jī)構(gòu)2，其中:
[0025]所述單手指機(jī)構(gòu)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I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(qū)動(dòng)一推動(dòng)關(guān)節(jié)210前后移動(dòng)，所述推動(dòng)關(guān)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(dòng)關(guān)節(jié)210轉(zhuǎn)動(dòng)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(shè)有第一轉(zhuǎn)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(zhuǎn)軸240轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述前指節(jié)22的末端設(shè)有第二轉(zhuǎn)軸220和第三轉(zhuǎn)軸221，所述第三轉(zhuǎn)軸221設(shè)于第二轉(zhuǎn)軸220上方，所述中指節(jié)23的前端與第二轉(zhuǎn)軸220轉(zhuǎn)動(dòng)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(zhuǎn)軸221轉(zhuǎn)動(dòng)連接；
[0026]當(dāng)所述氣缸21帶動(dòng)推動(dòng)關(guān)節(jié)210向前移動(dòng)時(shí)，藉由第二連桿26驅(qū)使V形連桿27向前翻轉(zhuǎn)，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(zhuǎn)軸220向下轉(zhuǎn)動(dòng)、中指節(jié)23繞第一轉(zhuǎn)軸240向下轉(zhuǎn)動(dòng)，所述單手指機(jī)構(gòu)2呈合攏狀態(tài)；
[0027]當(dāng)所述氣缸21帶動(dòng)推動(dòng)關(guān)節(jié)210向后移動(dòng)時(shí)，藉由第二連桿26驅(qū)使V形連桿27向后翻轉(zhuǎn)，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(zhuǎn)軸220向上轉(zhuǎn)動(dòng)、中指節(jié)23繞第一轉(zhuǎn)軸240向上轉(zhuǎn)動(dòng)，所述單手指機(jī)構(gòu)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(dāng)氣缸21帶動(dòng)推動(dòng)關(guān)節(jié)210前后移動(dòng)時(shí)，該氣缸21與支撐架I之間的角度隨之變化，以滿足對(duì)受力方向的適當(dāng)調(diào)整。關(guān)于自由度的計(jì)算過程，有如下公式:
[0029]dof = 3m-2PL-PH；
[0030]其中，m為運(yùn)動(dòng)構(gòu)件數(shù)量，PL為低副運(yùn)動(dòng)總數(shù)，PH為高副運(yùn)動(dòng)總數(shù);而前指節(jié)和中指