一種二指平動機械手的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種二指平動機械手機構(gòu)，包括手掌基座、舵機、傳動齒輪、平動齒條、左手指與右手指。舵機安裝在手掌基座上方，舵機輸出軸通過兩對傳動齒輪，分別與左右手指聯(lián)接的平動齒條嚙合，舵機正轉(zhuǎn)時左右手指會隨著平動齒條分開，反轉(zhuǎn)時會隨著平動齒條并攏。手指內(nèi)部各安裝有恢復扭簧和小型的微動開關，在夾緊工件時會觸動微動開關，將信息反饋給控制系統(tǒng)。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、靈敏度高、安裝方便。能在左右手指夾緊工件時接通手指內(nèi)的微動開關，松開工件時又能及時斷開微動開關，將平動機械手的運動狀態(tài)及時反饋給控制系統(tǒng)，使控制系統(tǒng)靈敏判斷機械手的工作狀態(tài)，保障二指平動機械手的實時控制性能。
【專利說明】一種二指平動機械手
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于機器人【技術領域】，尤其涉及一種二指平動機械手機構(gòu)。
【背景技術】
[0002]近些年來，隨著機器人技術的發(fā)展，人們對機械手的可靠性與實時感知能力提出了更高的要求。對于二指機械手而言，如何實現(xiàn)機械手的快速抓取和靈敏感知已經(jīng)成為機器人【技術領域】的研究熱點。由于機械手的工作環(huán)境復雜，影響其工作狀態(tài)的因素較多，而其中能否靈敏感知手指是否接觸工件是二指平動機械手實現(xiàn)實時控制的關鍵因素。目前，我國一部分機械手采用簡單的轉(zhuǎn)軸式手指設計，如201120367424.3公開的“一種氣動機械手爪”，通過齒條上的輪齒與手指上輪齒的嚙合帶動手指繞心軸旋轉(zhuǎn)，從而使手爪開合，但是轉(zhuǎn)軸式運動的手指難以調(diào)整指根部位的間距，因此難以抓住太大或太小的工件，適用范圍受到了一定的限制；還有一部分機器人采用了可調(diào)節(jié)手爪間距的設計，如201220191296的“手爪間距可調(diào)節(jié)機械手”，即在設計中采用了調(diào)節(jié)螺釘來調(diào)整第一抓手與第二抓手之間的距離，進而實現(xiàn)對不同大小的工件抓取。但是這類機械手的價格昂貴，且對安裝和使用的要求也較高。因此，改進機械手的手指運動方式和接觸工件的感知方式成為了機械手機構(gòu)設計的重要問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術的不足，提出一種結(jié)構(gòu)簡單、靈敏度高、安裝方便的二指平動機械手機構(gòu)。
[0004]本發(fā)明的目的是通過以下技術方案來實現(xiàn)的:一種二指平動機械手機構(gòu)，它包括:手掌基座、舵機、左指齒輪、兩個傳動齒輪、左指平動齒條、左手指根、右手指根、兩個微動開關、兩個恢復彈簧、右指齒輪、右指平動齒條、右手指、左手指、四條齒輪軸、舵機架；舵機通過舵機架安裝在手掌基座上方，四條齒輪軸通過滾珠軸承垂直貫穿U型的手掌基座的上下平面，傳動齒輪、左指齒輪和右指齒輪分別穿過四條齒輪軸安裝在手掌基座內(nèi)部，手掌基座前部的上下內(nèi)表面各有兩條橫向突出的齒條導軌，左指平動齒條的下平面、右指平動齒條的上平面也分別有兩條橫向凹進的齒條凹槽，與齒條導軌嵌合，用于保持左指平動齒條和右指平動齒條的水平運動；舵機的轉(zhuǎn)軸通過手掌基座上平面的孔，在手掌基座內(nèi)部與右指齒輪聯(lián)接，右指齒輪靠近手指方向與安裝有右手指根的右指平動齒條嚙合，右手指根前部與右手指鉸接，鉸接軸處有恢復彈簧，安裝在右手指根內(nèi)部的微動開關的觸點與右手指底端平面接觸；右指齒輪左側(cè)與兩個傳動齒輪嚙合，傳動齒輪靠近手指方向與左指齒輪嚙合；左指齒輪靠近手指方向與安裝有左手指根的左指平動齒條嚙合，左手指根前部與左手指鉸接，鉸接軸處有恢復彈簧，安裝在左手指根內(nèi)部的微動開關的觸點與左手指底端平面接觸，左手指和右手指內(nèi)側(cè)裝有橡I父皮；右指齒輪和左指齒輪、右指平動齒條和左指平動齒條分別置在手掌基座內(nèi)部的上下兩側(cè)。
[0005]本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明的二指平動機械手機構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單、靈敏度高、安裝方便。本發(fā)明采用微動開關的接觸式傳感設計，通過左右手指鉸接左右手指根，將手指與工件的接觸實時轉(zhuǎn)化為微動開關的閉合。手指接觸工件時，手指壓迫手指根內(nèi)部的微動開關使其閉合，將手指接觸工件的信號給控制系統(tǒng)；手指離開工件時，恢復彈簧又能在第一時間將手指推離手指根部的微動開關觸點，解除手指對微動開關的壓迫，于是微動開關恢復自然狀態(tài)，也將手指離開工件的信號傳達給控制系統(tǒng)。此機構(gòu)能夠使控制系統(tǒng)靈敏判斷手指與工件的情況，保障舵機手指的實時控制性能；同時平動的齒輪傳動機構(gòu)使手指不同于傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)動運動，增強了機械手抓取工件的能力，具有高效、適應性強的優(yōu)點，手指內(nèi)側(cè)的橡膠皮延長了增加了抓取的摩擦力，并為調(diào)節(jié)不同的抓取力提供了緩沖。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0006]圖1是二指平動機械手的立體圖；
圖2是二指平動機械手的傳動系統(tǒng)平面圖；
圖3是二指平動機械手的傳動系統(tǒng)后視立體圖；
圖4是二指平動機械手的右手指結(jié)構(gòu)平面圖；
圖5是二指平動機械手的手掌基座零件圖；
圖6是手掌基座I的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖中，手掌基座1、舵機 2、左指齒輪 3、兩個傳動齒輪 4、左指平動齒條5、左手指根6、右手指根7、微動開關8、恢復扭黃9、右指齒輪10、右指平動齒條11、右手指12、左手指13、四條齒輪軸14、觸點15、舵機架16、齒條導軌17、齒條凹槽18、橡膠皮19、滾珠軸承20。
【具體實施方式】
[0007]以下結(jié)合附圖進一步說明本發(fā)明。
[0008]參照圖1-圖5，本發(fā)明的二指平動機械手結(jié)構(gòu)，包括:手掌基座1、舵機2、左指齒輪3、兩個傳動齒輪4、左指平動齒條5、左手指根6、右手指根7、兩個微動開關8、兩個恢復彈簧9、右指齒輪10、右指平動齒條11、右手指12、左手指13、四條齒輪軸14、舵機架16、橡膠皮19及滾珠軸承20。
[0009]舵機2 (見圖1)通過舵機架16安裝在手掌基座I上方，手掌基座I (見圖6)前部的上下內(nèi)表面各有兩條橫向突出的齒條導軌17，左指平動齒條5的下平面、右指平動齒條11的上平面也分別有兩條橫向凹進的齒條凹槽18，與齒條導軌17嵌合，用于保持左指平動齒條5和右指平動齒條11的水平運動，這樣的設計方便了機械手的安裝與零件的更換；手掌基座I內(nèi)部垂直安裝有兩個傳動齒輪4、左指齒輪3、右指齒輪10，舵機2的轉(zhuǎn)軸通過手掌基座I上平面的孔，在手掌基座I內(nèi)部與右指齒輪10聯(lián)接，齒輪傳動的廣泛運用使機械手具有了較高的操作精確性和能量利用率；右指齒輪10在靠近手指的方向與安裝有右手指根7的右指平動齒條11嚙合，右手指根7前部與右手指12鉸接，鉸接軸處有恢復扭簧9，安裝在右手指根7內(nèi)部，鉸接關節(jié)外側(cè)的微動開關8的觸點15與右手指底端平面接觸；右指齒輪10左側(cè)與兩個傳動齒輪4嚙合，傳動齒輪4在靠近手指方向與左指齒輪3嚙合；左指齒輪3靠近手指方向與聯(lián)接有左手指根6的左指平動齒條5嚙合,左手指根6前部與左手指13鉸接，鉸接軸處有恢復彈簧9，安裝在左手指根6內(nèi)部，鉸接關節(jié)外側(cè)的微動開關8的觸點15與左手指13底端平面接觸。微動開關8具有極高的靈敏度，能保證機械手在抓取物件時動作的精準性能；恢復彈簧9則能夠使手指在未抓取物體時快速回復到自然狀態(tài)。
[0010]當機械手沒有抓取工件時，左手指13受到恢復彈簧9的預緊力作用，與左手指根6頂端在朝手掌基座I的內(nèi)側(cè)平面接觸，安裝在左手指根6內(nèi)部的微動開關8的觸點15沒有受到左手指13擠壓。同理，安裝在右手指根7內(nèi)部的微動開關8的觸點15也沒有受到右手指12的擠壓。當機械手需要抓取工件時，舵機2正向旋轉(zhuǎn)，右指齒輪10 (見圖3)帶動兩個傳動齒輪4正向旋轉(zhuǎn)，進而帶動左指齒輪3反向旋轉(zhuǎn)，進一步帶動左指齒條5向右平移，使左手指13向右平動；同時正向旋轉(zhuǎn)的右指齒輪10帶動右指齒條11向左運動，使右手指12向左平動；兩個手指的相向運動使手指之間的間距減小，直至抓緊工件。通過齒輪齒條的嚙合，將轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)化為平動，增強了機械手抓取工件的能力，體現(xiàn)了其高效、適應性強的特點；當抓緊工件后，工件的力使左手指13克服恢復扭簧9的預緊力向左偏轉(zhuǎn)，觸動安裝在左手指根6內(nèi)的微動開關8的觸點15 ;右手指12 (見圖4)克服恢復扭簧9的預緊力向右偏轉(zhuǎn)，觸動安裝在右手指根7內(nèi)的微動開關8的觸點15，于是控制設備獲得了手指已經(jīng)抓緊工件的信息，舵機2停止轉(zhuǎn)動。在左右手指貼緊工件的平面安裝有橡膠皮19，增加了手指與工件之間的摩擦力，使抓取動作更加容易，并且起到了保護手指的緩沖作用，延長了機械手的使用壽命，也為機械手抓取較為堅硬的物體提供了緩沖；要松開工件時，舵機2反轉(zhuǎn)，此時傳動系統(tǒng)驅(qū)動左手指13向左平動，右手指12向右平動，機械手便松開工件。松開工件的同時恢復彈簧9工作，微動開關8的觸點15放松，迅速將機械手未抓取工件的信息傳遞給控制設備。
【權(quán)利要求】
1.一種二指平動機械手機構(gòu)，其特征在于，它包括:手掌基座(I)、舵機(2)、左指齒輪(3)、兩個傳動齒輪(4)、左指平動齒條(5)、左手指根(6)、右手指根(7)、兩個微動開關(8)、兩個恢復彈簧(9)、右指齒輪(10)、右指平動齒條(11)、右手指(12)、左手指(13)、四條齒輪軸(14)、舵機架(16);舵機(2)通過舵機架(16)安裝在手掌基座(I)上方，四條齒輪軸通過滾珠軸承(20)垂直貫穿U型的手掌基座(I)的上下平面，傳動齒輪(4)、左指齒輪(3)和右指齒輪(10)分別穿過四條齒輪軸(14)安裝在手掌基座(I)內(nèi)部，手掌基座(I)前部的上下內(nèi)表面各有兩條橫向突出的齒條導軌(17)，左指平動齒條(5)的下平面、右指平動齒條(11)的上平面也分別有兩條橫向凹進的齒條凹槽(18)，與齒條導軌(17)嵌合，用于保持左指平動齒條(5 )和右指平動齒條(11)的水平運動；舵機(I)的轉(zhuǎn)軸通過手掌基座(I)上平面的孔，在手掌基座(I)內(nèi)部與右指齒輪(10)聯(lián)接，右指齒輪(10)靠近手指方向與安裝有右手指根(7 )的右指平動齒條(11)嚙合，右手指根(7 )前部與右手指(12 )鉸接，鉸接軸處有恢復彈黃(9),安裝在右手指根(7)內(nèi)部的微動開關(8)的觸點(15)與右手指(12)底端平面接觸；右指齒輪(10)左側(cè)與兩個傳動齒輪(4)嚙合，傳動齒輪(4)靠近手指方向與左指齒輪(3 )嚙合；左指齒輪(3 )靠近手指方向與安裝有左手指根(6 )的左指平動齒條(5 )嚙合，左手指根(6)前部與左手指(13)鉸接，鉸接軸處有恢復彈簧(9)，安裝在左手指根(6)內(nèi)部的微動開關(8)的觸點(15)與左手指(13)底端平面接觸，左手指(13)和右手指(12)內(nèi)側(cè)裝有橡膠皮(19 );右指齒輪(10 )和左指齒輪(3 )、右指平動齒條(11)和左指平動齒條(5 )分別置在手掌基座(I)內(nèi)部的上下兩側(cè)。
【文檔編號】B25J15/08GK103433929SQ201310218903
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年6月3日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月3日
【發(fā)明者】朱秋國, 趙逸棟, 熊蓉, 褚健 申請人:浙江大學