柔性自適應(yīng)欠驅(qū)動(dòng)機(jī)器人手爪的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種手爪，特別涉及一種柔性自適應(yīng)欠驅(qū)動(dòng)機(jī)器人手爪。
【背景技術(shù)】
[0002]手爪作為機(jī)器人關(guān)鍵零部件之一，它是機(jī)器人與環(huán)境相互作用的最后環(huán)節(jié)和執(zhí)行部件，其性能的優(yōu)劣在很大程度上決定了整個(gè)機(jī)器人的工作性能。
[0003]工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械部分的設(shè)計(jì)是工業(yè)機(jī)器人設(shè)計(jì)的重要部分，雖然工業(yè)機(jī)器人不同于專用設(shè)備，它具有較強(qiáng)的靈活性，但是，要設(shè)計(jì)和制造萬(wàn)能機(jī)器人是不現(xiàn)實(shí)的。不同應(yīng)用領(lǐng)域的工業(yè)機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)的差異比工業(yè)機(jī)器人的其他系統(tǒng)設(shè)計(jì)上的差異大得多。用在工業(yè)上的機(jī)器人的手一般稱之為末端操作器，它是機(jī)器人直接用于抓取和握緊(吸附)專用工具(如噴槍、扳手、焊具、噴頭等)進(jìn)行操作的部件，它具有模仿人手動(dòng)作的功能，并安裝于機(jī)器人手臂的前端。在手爪應(yīng)用中，機(jī)器人的手一般由方向的手掌和節(jié)狀的手指組成。手指是直接與工件接觸的部件。收不松開(kāi)和加緊工件，就是通過(guò)手指的張開(kāi)和閉合來(lái)實(shí)現(xiàn)的。機(jī)器人的手部結(jié)構(gòu)形式常取決于被夾持工件的形狀和特性。
[0004]為了更好的抓取物體，需要手爪在抓取物體時(shí)具有一定的自適應(yīng)性，欠驅(qū)動(dòng)機(jī)器人手爪裝置能夠更好的實(shí)現(xiàn)減輕機(jī)器人手部的控制難度，同時(shí)兼顧具有抓取不同形狀、尺寸物體的自適應(yīng)性。同時(shí)雖然各種手爪在各領(lǐng)域中已經(jīng)廣泛的應(yīng)用，但是企業(yè)不得不面臨一個(gè)問(wèn)題，就是如何使得手爪的結(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)單，成本更低。因此，設(shè)計(jì)機(jī)器人自適應(yīng)欠驅(qū)動(dòng)機(jī)器人手爪具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供了一種柔性自適應(yīng)欠驅(qū)動(dòng)機(jī)器人手爪，本發(fā)明適用于機(jī)械制造過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)物料的搬運(yùn)傳輸;本發(fā)明柔性自適應(yīng)欠驅(qū)動(dòng)機(jī)器人手爪裝配于工業(yè)機(jī)器人的末端用于協(xié)助機(jī)械裝配或者機(jī)械制造過(guò)程，用于完成工件的自動(dòng)化上下料，手指可以柔性適應(yīng)產(chǎn)品的幾何外形、根據(jù)工件的幾何形狀實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定抓取。
[0006]—種柔性自適應(yīng)欠驅(qū)動(dòng)機(jī)器人手爪，包括手指和手腕;所述手腕包括:骨架、直流電機(jī)、電位器、絞盤(pán)，所述直流電機(jī)固連于所述骨架的電機(jī)安裝面上，所述電位器穿過(guò)電機(jī)輸出軸固連于所述骨架的電位器安裝面上，所述絞盤(pán)固連于電機(jī)輸出軸的末端;所述手指數(shù)量為個(gè)，所述手指通過(guò)旋轉(zhuǎn)體的凸起塊內(nèi)嵌于所述骨架的卡槽或多位卡槽;所述多位卡槽的數(shù)量為二，所述卡槽的數(shù)量為一，所述卡槽或多位卡槽的總數(shù)為三、且其中心點(diǎn)構(gòu)成等邊三角形的布局;所述多位卡槽包括:中心對(duì)稱位置、30°位置、60°位置，所述30°位置和60°位置對(duì)稱地布置于所述中心對(duì)稱位置兩側(cè)。
[0007]所述手指主要包括:上彈簧、下彈簧、中彈簧、JC型連桿、K型連桿、L型連桿、A型連桿、旋轉(zhuǎn)體、B型連桿、CA型連桿、B型連桿;所述JC型連桿的末端分別活動(dòng)連接于所述K型連桿和B型連桿，所述B型連桿活動(dòng)連接于所述CA型連桿，所述上彈簧兩端分別固連于彈簧卡扣和，所述K型連桿和CA型連桿均活動(dòng)連接于所述L型連桿，所述中彈簧兩端分別固連于彈簧卡扣和，所述L型連桿的另一端活動(dòng)連接于所述A型連桿的中端，所述B型連桿兩端分別活動(dòng)連接于所述CA型連桿的中端和所述A型連桿，所述旋轉(zhuǎn)體活動(dòng)連接于所述A型連桿的中端，所述下彈簧兩端分別固連于彈簧卡扣和。
[0008]鋼絲繩由引入口插入、引出口引出，并由環(huán)氧樹(shù)脂膠粘結(jié)固定于鋼絲牽引槽，鋼絲繩的引出端固連于鋼絲繩卡口，軸孔固連于電機(jī)輸出軸。
[0009]更具體地，所述JC型連桿、所述K型連桿和所述L型連桿的端面分別粘接有襯墊。
[0010]更具體地，所述直流電機(jī)為集成了減速器的直流減速電機(jī)。
[0011]和傳統(tǒng)技術(shù)相比，本發(fā)明柔性自適應(yīng)欠驅(qū)動(dòng)機(jī)器人手爪具有以下積極作用和有益效果:
[0012]本發(fā)明柔性自適應(yīng)欠驅(qū)動(dòng)機(jī)器人手爪，當(dāng)夾緊零件時(shí)，所述直流電機(jī)繞順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)所述電機(jī)輸出軸將運(yùn)動(dòng)傳遞給所述絞盤(pán)，所述絞盤(pán)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)使得所述鋼絲繩受到張緊力，帶動(dòng)所述A型連桿逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，所述A型連桿帶動(dòng)所述B型連桿逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)所述下彈簧拉伸，所述B型連桿帶動(dòng)所述CA型連桿逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，所述CA型連桿帶動(dòng)所述B型連桿逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)所述上彈簧拉伸，所述B型連桿帶動(dòng)所述JC型連桿逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，所述JC型連桿帶動(dòng)所述K型連桿逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，所述K型連桿帶動(dòng)所述L型連桿順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)所述中彈簧壓縮。此時(shí)三個(gè)所述手指同時(shí)向內(nèi)收縮，從而實(shí)現(xiàn)零件夾緊。
[0013]當(dāng)松開(kāi)零件時(shí)，所述直流電機(jī)繞逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)所述電機(jī)輸出軸將運(yùn)動(dòng)傳遞給所述絞盤(pán)，所述絞盤(pán)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)使得所述鋼絲繩松弛，所述上彈簧、下彈簧的彈性勢(shì)能釋放，由拉伸狀態(tài)恢復(fù)到初始平衡狀態(tài)，所述中彈簧的彈性勢(shì)能釋放，由壓縮狀態(tài)恢復(fù)到初始平衡狀態(tài)，使得所述A型連桿順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，所述A型連桿帶動(dòng)所述B型連桿順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，所述B型連桿帶動(dòng)所述CA型連桿順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，所述CA型連桿帶動(dòng)所述B型連桿順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，所述B型連桿帶動(dòng)所述JC型連桿順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，所述JC型連桿帶動(dòng)所述K型連桿順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，所述K型連桿帶動(dòng)所述L型連桿逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。此時(shí)三個(gè)所述手指同時(shí)向外張開(kāi)，從而實(shí)現(xiàn)零件松開(kāi)。
[0014]本發(fā)明柔性自適應(yīng)欠驅(qū)動(dòng)機(jī)器人手爪采用單個(gè)所述直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)，利用所述鋼絲繩牽引和彈簧實(shí)現(xiàn)手爪抓緊和釋放零件，利用所述電位器來(lái)檢測(cè)所述直流電機(jī)的實(shí)時(shí)角度，從而間接獲取所述手指的張開(kāi)狀態(tài)，保證了運(yùn)動(dòng)精度的同時(shí)，結(jié)構(gòu)精巧，動(dòng)作靈活、可靠。另外，所述直流電機(jī)為有刷直流電機(jī)帶動(dòng)行星齒輪減速器傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)緊湊，扭矩大，保證了高負(fù)載下的抓取工作。另外在所述JC型連桿、所述K型連桿和所述L型連桿的端面分別粘接襯墊、和，使得在夾緊零件時(shí)對(duì)零件表面不產(chǎn)生刮痕，同時(shí)也增大了手指端部的摩擦力，以便更好更牢固的抓取零件。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是本發(fā)明柔性自適應(yīng)欠驅(qū)動(dòng)機(jī)器人手爪的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2是本發(fā)明柔性自適應(yīng)欠驅(qū)動(dòng)機(jī)器人手爪的手腕在拆裝狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖3是本發(fā)明柔性自適應(yīng)欠驅(qū)動(dòng)機(jī)器人手爪的手指在拆裝狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖4和圖5是骨架在不同視角下的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖6是本發(fā)明柔性自適應(yīng)欠驅(qū)動(dòng)機(jī)器人手爪的旋轉(zhuǎn)體的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖7是本發(fā)明柔性自適應(yīng)欠驅(qū)動(dòng)機(jī)器人手爪的絞盤(pán)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)剖面示意圖；
[0021]圖8是本發(fā)明柔性自適應(yīng)欠驅(qū)動(dòng)機(jī)器人手爪抓取柱狀體零件的原理圖；
[0022]圖9是本發(fā)明柔性自適應(yīng)欠驅(qū)動(dòng)機(jī)器人手爪抓取球體零件的原理圖；
[0023]圖10是本發(fā)明柔性自適應(yīng)欠驅(qū)動(dòng)機(jī)器人手爪抓取多面體零件的原理圖；
[0024]圖11是本發(fā)明柔性自適應(yīng)欠驅(qū)動(dòng)機(jī)器人手爪的手指夾緊零件過(guò)程的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。
[0025]圖中:
[0026]手指1、手腕2、彈簧卡扣3、上彈簧4、彈簧卡扣5、下彈簧6、鋼絲繩7、中彈簧8、骨架
9、直流電機(jī)10、電位器11、絞盤(pán)12、電機(jī)輸出軸13、電機(jī)安裝面14、卡槽15、多位卡槽16、30°位置17、中心對(duì)稱位置18、60°位置19、電位器安裝面20、JC2型連桿21、K型連桿22、L型連桿23、A1型連桿24、旋轉(zhuǎn)體25、B1型連桿26、C1A2型連桿27、B2型連桿28、襯墊29-30、彈簧卡扣31、襯墊32、彈簧卡扣33、鋼絲繩卡口 34、彈簧卡扣35-36、凸起塊37、鋼絲牽引槽38、引入口39、引出口40、軸孔41。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面將結(jié)合附圖對(duì)作進(jìn)一步地詳細(xì)說(shuō)明，但不構(gòu)成對(duì)的任何限制，附圖中類似的元件標(biāo)號(hào)代表類似的元件。如上，提供了一種柔性自適應(yīng)欠驅(qū)動(dòng)機(jī)器人手爪，可作為工業(yè)機(jī)器人等的末端執(zhí)行器，用于穩(wěn)定抓取不同形狀的零件。
[0028]以下詳細(xì)描述結(jié)構(gòu)組成。
[0029]圖1是本發(fā)明柔性自適應(yīng)欠驅(qū)動(dòng)機(jī)器人手爪的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是手腕在拆裝狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)示意圖，圖4和圖5是骨架在不同視角下的結(jié)構(gòu)示意圖，圖6是旋轉(zhuǎn)體的結(jié)構(gòu)示意圖。一種柔性自適應(yīng)欠驅(qū)動(dòng)機(jī)器人手爪，包括手指I和手腕2;所述手腕2包括:骨架9、直流電機(jī)10、電位器11、絞盤(pán)12，所述直流電機(jī)10固連于所述骨架9的電機(jī)安裝面14上，所述電位器11穿過(guò)電機(jī)輸出軸13固連于所述骨架9的電位器安裝面20上，所述絞盤(pán)12固連于電機(jī)輸出軸13的末端;所述手指I數(shù)量為3個(gè)，所述手指I通過(guò)旋轉(zhuǎn)體25的凸起塊37內(nèi)嵌于所述骨架9的卡槽15或多位卡槽16;所述多位卡槽16的數(shù)量為二，所述卡槽15的數(shù)量為一，所述卡槽15或多位卡槽16的總數(shù)為三、且其中心點(diǎn)構(gòu)成等邊三角形42的布局;所述多位卡槽16包括:中心對(duì)稱位置18、60°位置19、30°位置17，所述60°位置19和30°位置17對(duì)稱地布置于所述中心對(duì)稱位置18兩側(cè)。
[0030]圖3是手指在拆裝狀