本發(fā)明屬于工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域，尤其涉及一種三指電動(dòng)抓持器。

背景技術(shù)：
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隨著機(jī)器人技術(shù)和工業(yè)自動(dòng)化的快速發(fā)展，抓持器和靈巧手作為機(jī)械手末端，越來(lái)越多的企業(yè)和高校對(duì)此進(jìn)行深入的研究，因此出現(xiàn)了各式各樣的抓持器和靈巧手。如中國(guó)專利庫(kù)公開(kāi)的一種新型繩驅(qū)動(dòng)三指靈巧手（申請(qǐng)?zhí)朇N201510596473.7），該專利總共有七個(gè)電機(jī)和三個(gè)手指，每個(gè)手指都有兩個(gè)電機(jī)控制伸縮和彎曲，最后一個(gè)電機(jī)控制兩個(gè)手指實(shí)現(xiàn)對(duì)掌運(yùn)動(dòng)，雖然可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的抓取運(yùn)動(dòng)，但是存在電機(jī)和配套固件眾多、靈巧手體積龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本較高的問(wèn)題；如中國(guó)專利庫(kù)公開(kāi)的機(jī)器人靈巧手手指關(guān)節(jié)鋼絲耦合傳動(dòng)機(jī)構(gòu)（申請(qǐng)?zhí)朇N200710072566.5），該專利使用一種“8”字型耦合機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)手指關(guān)節(jié)的1：1同向運(yùn)動(dòng)，但是該結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，且不能實(shí)現(xiàn)反向運(yùn)動(dòng)，也就是不能實(shí)現(xiàn)兩指節(jié)中的遠(yuǎn)指節(jié)進(jìn)行平行運(yùn)動(dòng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
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本發(fā)明的目的在于針對(duì)以上不足之處，提供一種三指電動(dòng)抓持器，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理、手指控制方便，便于實(shí)現(xiàn)三個(gè)手指的空間布局。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種三指電動(dòng)抓持器，包括法蘭基座、固定在法蘭基座上的手掌，所述手掌上設(shè)置有兩個(gè)由轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)同步反向旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)基座和一固定手指，每一所述旋轉(zhuǎn)基座上分別安裝有一旋轉(zhuǎn)手指，所述兩個(gè)旋轉(zhuǎn)手指和固定手指均由近指節(jié)和遠(yuǎn)指節(jié)組成，每一所述近指節(jié)上連接有手指驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述手指驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)經(jīng)一離合器機(jī)構(gòu)與設(shè)于手掌內(nèi)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)傳動(dòng)連接，所述遠(yuǎn)指節(jié)與近指節(jié)之間設(shè)有以利驅(qū)動(dòng)遠(yuǎn)指節(jié)平行運(yùn)動(dòng)的繩索耦合機(jī)構(gòu)。

進(jìn)一步的，所述旋轉(zhuǎn)基座經(jīng)一軸承固設(shè)在手掌上，旋轉(zhuǎn)基座的下端伸入手掌內(nèi)部并固連有一從動(dòng)齒輪A；所述轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)包括設(shè)于手掌內(nèi)部的轉(zhuǎn)向電機(jī)，所述轉(zhuǎn)向電機(jī)的輸出軸通過(guò)一減速機(jī)固設(shè)有一主動(dòng)齒輪組，所述主動(dòng)齒輪組與左側(cè)從動(dòng)齒輪A之間經(jīng)一中間齒輪A傳動(dòng)連接，所述主動(dòng)齒輪組與右側(cè)從動(dòng)齒輪A之間經(jīng)兩個(gè)相互嚙合的中間齒輪B傳動(dòng)連接。

進(jìn)一步的，所述固定手指與旋轉(zhuǎn)手指的結(jié)構(gòu)相同，固定手指和旋轉(zhuǎn)手指均還包括近指節(jié)軸、遠(yuǎn)指節(jié)軸、近指節(jié)壓緊端蓋以及遠(yuǎn)指節(jié)壓緊端蓋，所述遠(yuǎn)指節(jié)與近指節(jié)通過(guò)遠(yuǎn)指節(jié)軸相鉸接；所述固定手指的近指節(jié)通過(guò)近指節(jié)軸鉸接在手掌；所述旋轉(zhuǎn)手指的近指節(jié)通過(guò)近指節(jié)軸鉸接在旋轉(zhuǎn)基座上。

進(jìn)一步的，所述遠(yuǎn)指節(jié)的內(nèi)側(cè)端面為平面，遠(yuǎn)指節(jié)的外側(cè)端面為半圓柱面。

進(jìn)一步的，所述繩索耦合機(jī)構(gòu)包括套設(shè)在近指節(jié)軸上的耦合下輪、套設(shè)在遠(yuǎn)指節(jié)軸的耦合上輪、以及纏繞在耦合上輪和耦合下輪之間的繩索，所述耦合上輪的一端面與遠(yuǎn)指節(jié)固定連接；所述套設(shè)在固定手指近指節(jié)軸上的耦合下輪的一端面與手掌固定連接；所述套設(shè)在旋轉(zhuǎn)手指近指節(jié)軸上的耦合下輪的一端面與旋轉(zhuǎn)基座固定連接；所述耦合上輪和耦合下輪的直徑相同。

進(jìn)一步的，所述手指驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括豎向設(shè)置的蝸桿、固設(shè)在近指節(jié)軸上用于與蝸桿配合的蝸輪，所述蝸輪的一端面與近指節(jié)固定連接；所述蝸桿的外側(cè)罩設(shè)有一外罩。

進(jìn)一步的，所述離合器機(jī)構(gòu)包括一豎向設(shè)置的傳動(dòng)軸、套設(shè)在傳動(dòng)軸的上軸套和下軸套、固設(shè)在下軸套上用于與固設(shè)在驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出軸上的主動(dòng)齒輪B嚙合的第一從動(dòng)齒輪、固設(shè)在上軸套上用于與固設(shè)在蝸桿軸下端的從動(dòng)齒輪B嚙合的第二從動(dòng)齒輪、設(shè)于傳動(dòng)軸正下方以利通電后通過(guò)磁力驅(qū)使傳動(dòng)軸向下運(yùn)動(dòng)的電磁鐵，所述傳動(dòng)軸的上端穿過(guò)手掌并螺接有一螺母，所述螺母與手掌之間有一套設(shè)在傳動(dòng)軸外側(cè)的彈簧；所述上軸套的上端經(jīng)軸承與手掌轉(zhuǎn)動(dòng)連接，上軸套的下表面固設(shè)有第一摩擦片；所述下軸套的下端經(jīng)軸承與傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接，下軸套的上表面固設(shè)有以利與第一摩擦片接觸的第二摩擦片；所述電磁鐵通過(guò)螺絲固定在手掌內(nèi)部。

進(jìn)一步的，所述主動(dòng)齒輪B分別與其外側(cè)的三個(gè)第一從動(dòng)齒輪相嚙合。

進(jìn)一步的，所述法蘭基座包括通過(guò)螺絲固定連接的安裝基座和法蘭盤(pán)，所述安裝基座通過(guò)螺絲與手掌相連接；所述法蘭盤(pán)用于與工業(yè)機(jī)械手的末端相連接。

進(jìn)一步的，所述安裝基座內(nèi)部設(shè)有一個(gè)三路繼電器控制模塊、兩個(gè)電機(jī)控制模塊、一個(gè)USB多分口模塊，所述三路繼電器控制模塊用于控制三個(gè)所述電磁鐵的工作狀態(tài)；所述兩個(gè)電機(jī)控制模塊用于控制所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)和轉(zhuǎn)向電機(jī)；所述USB多分口模塊將多個(gè)USB口集合成一個(gè)USB口。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下效果：（1）本發(fā)明中的每個(gè)手指均采用離合器機(jī)構(gòu)，使用一個(gè)電機(jī)代替?zhèn)鹘y(tǒng)三個(gè)電機(jī)對(duì)手指進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)三個(gè)手指中的任意一個(gè)、兩個(gè)或三個(gè)進(jìn)行單獨(dú)控制；（2）轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)采用齒輪傳動(dòng)，實(shí)現(xiàn)一個(gè)電機(jī)控制兩個(gè)手指同步做反向?qū)φ七\(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)手指的重新布局；（3）采用繩索耦合機(jī)構(gòu)對(duì)手指進(jìn)行控制，可使得近指節(jié)和遠(yuǎn)指節(jié)進(jìn)行1:1反向運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)指節(jié)的平行運(yùn)動(dòng)；（4）遠(yuǎn)指節(jié)的內(nèi)側(cè)面為平面，外側(cè)面為半圓柱面，可使抓持器不僅能向內(nèi)抓取物體，也能像卡盤(pán)一樣向外抓取物體。

附圖說(shuō)明：

圖1是本發(fā)明實(shí)施例的主視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例中旋轉(zhuǎn)手指與旋轉(zhuǎn)基座的裝配示意圖；

圖4是圖3中的A-A剖面視圖；

圖5是圖3中的B-B剖面視圖；

圖6是本發(fā)明實(shí)施例中轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的原理示意圖；

圖7是本發(fā)明實(shí)施例中離合器機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：

1-手掌；2-旋轉(zhuǎn)基座；3-旋轉(zhuǎn)手指；4-離合器機(jī)構(gòu)；5-轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)；6-法蘭基座；601-安裝基座；602-法蘭盤(pán)；7-固定手指；8-近指節(jié)；9-遠(yuǎn)指節(jié)；10-驅(qū)動(dòng)電機(jī)；11-從動(dòng)齒輪A；12-轉(zhuǎn)向電機(jī)；13-主動(dòng)齒輪組；14-中間齒輪A；15-中間齒輪B；16-近指節(jié)軸；17-遠(yuǎn)指節(jié)軸；18-近指節(jié)壓緊端蓋；19-遠(yuǎn)指節(jié)壓緊端蓋；20-耦合下輪；21-耦合上輪；22-繩索；23-蝸桿；231-蝸桿軸；24-蝸輪；25-外罩；26-傳動(dòng)軸；27-上軸套；28-下軸套；29-主動(dòng)齒輪B；30-第一從動(dòng)齒輪；31-從動(dòng)齒輪B；32-第二從動(dòng)齒輪；33-電磁鐵；34-螺母；35-彈簧；36-第一摩擦片；37-第二摩擦片；38-軸承。

具體實(shí)施方式:

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。

如圖1-7所示，本發(fā)明一種三指電動(dòng)抓持器，包括法蘭基座6、固定在法蘭基座6上的手掌1，所述手掌1上設(shè)置有兩個(gè)由轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)5驅(qū)動(dòng)同步反向旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)基座2和一固定手指7，每一所述旋轉(zhuǎn)基座2上分別安裝有一旋轉(zhuǎn)手指3，所述兩個(gè)旋轉(zhuǎn)手指3和固定手指7均由近指節(jié)8和遠(yuǎn)指節(jié)9組成，每一所述近指節(jié)8上連接有手指驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述手指驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)經(jīng)一離合器機(jī)構(gòu)4與設(shè)于手掌1內(nèi)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)10傳動(dòng)連接，所述遠(yuǎn)指節(jié)9與近指節(jié)8之間設(shè)有以利驅(qū)動(dòng)遠(yuǎn)指節(jié)9平行運(yùn)動(dòng)的繩索耦合機(jī)構(gòu)。

本實(shí)施例中，所述旋轉(zhuǎn)基座2經(jīng)一軸承固設(shè)在手掌1上，旋轉(zhuǎn)基座2的下端伸入手掌1內(nèi)部并固連有一從動(dòng)齒輪A11；所述轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)5包括設(shè)于手掌1內(nèi)部的轉(zhuǎn)向電機(jī)12，所述轉(zhuǎn)向電機(jī)12的輸出軸通過(guò)一減速機(jī)固設(shè)有一主動(dòng)齒輪組13，所述主動(dòng)齒輪組13與左側(cè)從動(dòng)齒輪A11之間經(jīng)一中間齒輪A14傳動(dòng)連接，所述主動(dòng)齒輪組13與右側(cè)從動(dòng)齒輪A11之間經(jīng)兩個(gè)相互嚙合的中間齒輪B15傳動(dòng)連接；通過(guò)一臺(tái)轉(zhuǎn)向電機(jī)12即可實(shí)現(xiàn)兩個(gè)旋轉(zhuǎn)基座2同步對(duì)掌的反向運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)三個(gè)手指的重新布局。

本實(shí)施例中，所述固定手指7與旋轉(zhuǎn)手指3的結(jié)構(gòu)相同，固定手指7和旋轉(zhuǎn)手指3均還包括近指節(jié)軸16、遠(yuǎn)指節(jié)軸17、近指節(jié)壓緊端蓋18以及遠(yuǎn)指節(jié)壓緊端蓋19，所述遠(yuǎn)指節(jié)9與近指節(jié)8通過(guò)遠(yuǎn)指節(jié)軸17相鉸接，遠(yuǎn)指節(jié)軸9的兩端分別經(jīng)一軸承固連在近指節(jié)8上；所述固定手指7的近指節(jié)8通過(guò)近指節(jié)軸16鉸接在手掌1，近指節(jié)軸16的兩端分別經(jīng)一軸承與手掌1固連；所述旋轉(zhuǎn)手指3的近指節(jié)8通過(guò)近指節(jié)軸16鉸接在旋轉(zhuǎn)基座2上，該近指節(jié)軸16的兩端分別經(jīng)一軸承與旋轉(zhuǎn)基座2固連。

本實(shí)施例中，所述遠(yuǎn)指節(jié)9的內(nèi)側(cè)端面為平面，遠(yuǎn)指節(jié)9的外側(cè)端面為半圓柱面，該結(jié)構(gòu)的設(shè)置不僅可實(shí)現(xiàn)向內(nèi)抓取，又可實(shí)現(xiàn)向外抓取的功能。

本實(shí)施例中，所述繩索耦合機(jī)構(gòu)包括套設(shè)在近指節(jié)軸16上的耦合下輪20、套設(shè)在遠(yuǎn)指節(jié)軸17的耦合上輪21、以及纏繞在耦合上輪21和耦合下輪20之間的繩索22，所述耦合上輪21的一端面與遠(yuǎn)指節(jié)9固定連接；所述套設(shè)在固定手指7近指節(jié)軸16上的耦合下輪20的一端面與手掌1固定連接；所述套設(shè)在旋轉(zhuǎn)手指3近指節(jié)軸16上的耦合下輪20的一端面與旋轉(zhuǎn)基座2固定連接；當(dāng)近指節(jié)8在手指驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)下正轉(zhuǎn)時(shí)，由于耦合上輪21固定在遠(yuǎn)指節(jié)9上，故耦合上輪21以近指節(jié)軸16為轉(zhuǎn)動(dòng)中心而正轉(zhuǎn)，且由于耦合下輪20固定在旋轉(zhuǎn)基座2或手掌1上而保持不動(dòng)，故耦合上輪21在繩索22反作用力的驅(qū)動(dòng)下實(shí)現(xiàn)繞遠(yuǎn)指節(jié)軸17反轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)遠(yuǎn)指節(jié)9反轉(zhuǎn)；進(jìn)一步的，所述耦合上輪21和耦合下輪20的直徑相同，故近指節(jié)8的正轉(zhuǎn)角度和遠(yuǎn)指節(jié)9的反轉(zhuǎn)角度相同，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)指節(jié)9的平行運(yùn)動(dòng)。

本實(shí)施例中，所述繩索22為剛性繩索，剛性繩索的彈性變形小，形變恢復(fù)時(shí)間短；為了提高傳動(dòng)的穩(wěn)定性，所述繩索的數(shù)量為兩條。

本實(shí)施例中，所述手指驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括豎向設(shè)置的蝸桿23、固設(shè)在近指節(jié)軸16上用于與蝸桿23配合的蝸輪24，所述蝸輪24的一端面與近指節(jié)8固定連接；所述蝸桿23的外側(cè)罩設(shè)有一外罩25，蝸桿軸231的上端經(jīng)一軸承固連在外罩25上；對(duì)于固定手指7，蝸桿軸231的下端經(jīng)一軸承固連在手掌1上；對(duì)于旋轉(zhuǎn)手指3，蝸桿軸231的下端經(jīng)一軸承固連在旋轉(zhuǎn)基座2上。

本實(shí)施例中，所述離合器機(jī)構(gòu)4包括一豎向設(shè)置的傳動(dòng)軸26、套設(shè)在傳動(dòng)軸26的上軸套27和下軸套28、固設(shè)在下軸套28上用于與固設(shè)在驅(qū)動(dòng)電機(jī)10輸出軸上的主動(dòng)齒輪B29嚙合的第一從動(dòng)齒輪30、固設(shè)在上軸套27上用于與固設(shè)在蝸桿軸231下端的從動(dòng)齒輪B31嚙合的第二從動(dòng)齒輪32、設(shè)于傳動(dòng)軸26正下方以利通電后通過(guò)磁力驅(qū)使傳動(dòng)軸26向下運(yùn)動(dòng)的電磁鐵33，所述傳動(dòng)軸26的上端穿過(guò)手掌1并螺接有一螺母34，所述螺母34與手掌1之間有一套設(shè)在傳動(dòng)軸26外側(cè)的彈簧35；所述上軸套27的上端經(jīng)軸承與手掌1轉(zhuǎn)動(dòng)連接，上軸套27的下表面固設(shè)有第一摩擦片36；所述下軸套28的下端經(jīng)軸承與傳動(dòng)軸26轉(zhuǎn)動(dòng)連接，下軸套28的上表面固設(shè)有以利與第一摩擦片36接觸的第二摩擦片37；所述電磁鐵33通過(guò)螺絲固定在手掌1內(nèi)部；所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)10經(jīng)一減速機(jī)與主動(dòng)齒輪B29連接；當(dāng)電磁鐵33未通電時(shí)，傳動(dòng)軸26在彈簧34彈力的作用下帶動(dòng)下軸套28向上運(yùn)動(dòng)，使得第二摩擦片37與第一摩擦片36相接觸，當(dāng)?shù)谝粡膭?dòng)齒輪30在驅(qū)動(dòng)電機(jī)10的驅(qū)動(dòng)下帶動(dòng)下軸套28旋轉(zhuǎn)時(shí)，第一摩擦片36在第二摩擦片37的帶動(dòng)下同步旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動(dòng)上軸套27和第二從動(dòng)齒輪32旋轉(zhuǎn)，第二從動(dòng)齒輪32通過(guò)與從動(dòng)齒輪B31的嚙合，驅(qū)動(dòng)蝸輪蝸桿工作，以實(shí)現(xiàn)手指的運(yùn)動(dòng)；當(dāng)電磁鐵33通電后，傳動(dòng)軸26在電磁力作用下克服彈簧35的彈力實(shí)現(xiàn)向下運(yùn)動(dòng)，使得第二摩擦片37與第一摩擦片36分離，即驅(qū)動(dòng)電機(jī)10的輸出力矩?zé)o法通過(guò)兩個(gè)摩擦片進(jìn)行傳遞，從而無(wú)法通過(guò)蝸輪蝸桿帶動(dòng)手指運(yùn)動(dòng)。

本實(shí)施例中，所述主動(dòng)齒輪B29分別與其外側(cè)的三個(gè)第一從動(dòng)齒輪30相嚙合，即實(shí)現(xiàn)一臺(tái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)可同時(shí)控制三個(gè)離合器機(jī)構(gòu)，進(jìn)而對(duì)三個(gè)手指的運(yùn)動(dòng)分別單獨(dú)控制。

本實(shí)施例中，所述法蘭基座6包括通過(guò)螺絲固定連接的安裝基座601和法蘭盤(pán)602，所述安裝基座601通過(guò)螺絲與手掌1相連接；所述法蘭盤(pán)602用于與工業(yè)機(jī)械手的末端相連接。

本實(shí)施例中，所述轉(zhuǎn)向電機(jī)12和驅(qū)動(dòng)電機(jī)10均為無(wú)刷直流電機(jī)，

本實(shí)施例中，所述安裝基座601內(nèi)部設(shè)有一個(gè)三路繼電器控制模塊、兩個(gè)電機(jī)控制模塊、一個(gè)USB多分口模塊，所述三路繼電器控制模塊用于控制三個(gè)所述電磁鐵的工作狀態(tài)；所述兩個(gè)電機(jī)控制模塊用于控制所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)和轉(zhuǎn)向電機(jī)；所述USB多分口模塊將多個(gè)USB口集合成一個(gè)USB口，方便引出。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明申請(qǐng)專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。