一種欠驅(qū)動(dòng)自適應(yīng)機(jī)械手的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種欠驅(qū)動(dòng)自適應(yīng)機(jī)械手，屬于機(jī)器人【技術(shù)領(lǐng)域】。它能有效地解決對(duì)所抓物體的形狀、大小自適應(yīng)問題。基座由掌板1和四個(gè)固定支座2組成，掌板1的形心位置垂直設(shè)有支臂3，掌板3兩端的兩側(cè)邊緣處分別設(shè)有固定支座2，滑塊4通過(guò)圓柱副與支臂3連接；第一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)桿一5通過(guò)鉸鏈與滑塊4連接、傳動(dòng)桿二6通過(guò)鉸鏈與傳動(dòng)桿一5連接；第二傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)桿二6為短直桿，傳動(dòng)桿三7為不等邊直角桿，第三傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)桿四8為不等邊直角桿，其一端通過(guò)鉸鏈與第一指段10和第二指段11連接，直角部通過(guò)鉸鏈與傳動(dòng)桿7連接，另一端通過(guò)鉸鏈與傳動(dòng)桿五9連接；傳動(dòng)桿五9兩端分別與傳動(dòng)桿四8和第三指段12連接，主要用于機(jī)器人。
【專利說(shuō)明】一種欠驅(qū)動(dòng)自適應(yīng)機(jī)械手

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于機(jī)器人【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及欠驅(qū)動(dòng)機(jī)械手制造技術(shù)。

【背景技術(shù)】
[0002]目前在工業(yè)生產(chǎn)、太空和海洋探索、國(guó)防建設(shè)以及人民生活等許多領(lǐng)域機(jī)器人技術(shù)得到了巨大的發(fā)展和越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。但是在當(dāng)今高復(fù)雜度的工作環(huán)境中，普通的夾持裝置己遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足各種靈巧和精細(xì)操作任務(wù)的要求。機(jī)器手，一般分為專用和通用兩類。專用機(jī)械手機(jī)構(gòu)較簡(jiǎn)單，控制方便，但是僅對(duì)少量特定形狀的物體適用，缺乏通用性，不能滿足多任務(wù)、高適應(yīng)性的要求。通用機(jī)械手一般采用大量的串聯(lián)關(guān)節(jié)，進(jìn)行多關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)，多指控制，從而適應(yīng)不同形狀體積的物體，但這類機(jī)械手控制復(fù)雜，造價(jià)昂貴，承受載荷小。通過(guò)欠驅(qū)動(dòng)原理，可以實(shí)現(xiàn)在不使用傳感器的情況下，通過(guò)少于系統(tǒng)自由度數(shù)目的主動(dòng)力來(lái)驅(qū)動(dòng)多自由度的機(jī)械手，這種機(jī)械手的適應(yīng)性強(qiáng)。目前已有的機(jī)械手多為三指或四指機(jī)械手，為了實(shí)現(xiàn)多根手指的關(guān)聯(lián)，一般采用的是多自由度行星輪系關(guān)聯(lián)手指之間的自由度；在手指的布局上多為空間等角度均勻分布，這種分布使得機(jī)械手占用空間較大，且難以?shī)A持較長(zhǎng)物件。中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?014101905383公開了一種欠驅(qū)動(dòng)靈巧多功能機(jī)器人手爪，其手指是固定形態(tài)，存在著夾持不同形狀的物體時(shí)必須更換手指的問題。本專利提出來(lái)一種四指機(jī)械手，利用將手指的力輸入桿件直接鉸接相關(guān)聯(lián)的欠驅(qū)動(dòng)機(jī)械手，極大的簡(jiǎn)化了欠驅(qū)動(dòng)機(jī)械手的結(jié)構(gòu)；在空間布局上采用了對(duì)稱平行布局，使得機(jī)械手空間占用小，且易于夾持較長(zhǎng)物件。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種欠驅(qū)動(dòng)自適應(yīng)機(jī)械手，它能有效地解決能夠?qū)λノ矬w的形狀、大小自適應(yīng)問題，從而克服設(shè)備的通用性，不能滿足多任務(wù)、高適應(yīng)性要求的缺點(diǎn)。
[0004]本發(fā)明實(shí)現(xiàn)其目的所采用的技術(shù)方案是，一種欠驅(qū)動(dòng)自適應(yīng)機(jī)械手，包括基座和第一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、第二傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、第三傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，基座由掌板和四個(gè)固定支座組成，掌板的形心位置垂直設(shè)有支臂，掌板兩端的兩側(cè)邊緣處分別設(shè)有固定支座，滑塊通過(guò)圓柱副與支臂連接；
[0005]第一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)桿一為長(zhǎng)直桿，其一端通過(guò)鉸鏈與滑塊連接，另一端通過(guò)鉸鏈與第二傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)桿二連接；
[0006]第二傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)桿二為短直桿，其一端與傳動(dòng)桿一通過(guò)鉸鏈連接，另一端通過(guò)鉸鏈與掌板上的固定支座連接；傳動(dòng)桿三為不等邊直角桿，其短邊一端通過(guò)鉸鏈與傳動(dòng)桿二和第一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)桿一連接，另一端通過(guò)鉸鏈與第三傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)桿四的直角部連接；
[0007]第三傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)桿四為不等邊直角桿，其一端通過(guò)鉸鏈與第一指段和第二指段連接，直角部通過(guò)鉸鏈與第二傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)桿三連接，另一端通過(guò)鉸鏈與傳動(dòng)桿五連接；傳動(dòng)桿五一端通過(guò)鉸鏈與傳動(dòng)桿四連接，另一端通過(guò)鉸鏈與第三指段連接；
[0008]第一指段的一端通過(guò)鉸鏈與掌板上的固定支座和第二傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)桿二連接，另一端通過(guò)鉸鏈與第三傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)桿四和第二指段連接；
[0009]第二指段的一端通過(guò)鉸鏈與第一指段和第三傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)桿四連接，另一端通過(guò)鉸鏈與第三指段的直角部連接；
[0010]第三指段為直角桿，其一端通過(guò)鉸鏈與第三傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)桿五連接，直角部通過(guò)鉸鏈與第二指段連接。
[0011]所述第一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、第二傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、第三傳動(dòng)機(jī)構(gòu)均為五邊形連桿機(jī)構(gòu)。
[0012]所述第一指段、第二指段、第三指段均沿底座的中心線左右對(duì)稱分布。
[0013]本發(fā)明的工作過(guò)程和原理是:當(dāng)機(jī)械手需要夾持某一物體時(shí)，滑塊前移，通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，帶動(dòng)各個(gè)指段向內(nèi)收攏，在此過(guò)程中，根據(jù)所夾持物體形狀和大小的不同，物體有可能與第一、第二、第三指段中的任一指段先接觸。當(dāng)夾持物體與某一指段接觸之后，該指段的運(yùn)動(dòng)自由度被限制。隨著指段繼續(xù)收攏，其余指段逐個(gè)與夾持物體接觸，對(duì)物體形成形閉合。隨后繼續(xù)前移滑塊，各個(gè)指段與所加持物體之間的接觸力增大，形成力閉合。最終，依靠形閉合和力閉合將物體夾持，并保持穩(wěn)定。
[0014]本發(fā)明在抓取物體過(guò)程中達(dá)到形狀封閉和力封閉。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明可以有效地對(duì)形狀、體積不同的各種物體進(jìn)行夾持，解決了目前傳統(tǒng)的夾持裝置缺乏通用性，不能滿足多任務(wù)、高適應(yīng)性要求的問題。該機(jī)械手可以有效地對(duì)不同形狀、體積的物體進(jìn)行夾持，適應(yīng)性強(qiáng)，夾持物體時(shí)只需對(duì)一個(gè)部件進(jìn)行操控便可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)物體形狀的適應(yīng)，操作簡(jiǎn)單，抓取可靠，本發(fā)明由連桿連接組成，機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，質(zhì)量較輕，制造成本和難度低。同時(shí)本發(fā)明的手指關(guān)聯(lián)方式簡(jiǎn)單，易于制造和維護(hù)，對(duì)裝配人員的技術(shù)要求低。在空間布局上采用了對(duì)稱平行布局，使得機(jī)械手空間占用小，且易于夾持較長(zhǎng)物件。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1是本發(fā)明實(shí)施例的主視圖
[0017]圖2是本發(fā)明實(shí)施例的三維圖
[0018]圖3是本發(fā)明實(shí)施例夾持長(zhǎng)方體工作圖
[0019]圖4是本發(fā)明實(shí)施例夾持圓柱體工作圖
[0020]圖5是本發(fā)明實(shí)施例夾持球形體工作圖

【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
[0022]一種欠驅(qū)動(dòng)自適應(yīng)機(jī)械手，包括基座和第一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、第二傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、第三傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，基座由掌板I和四個(gè)固定支座2組成，掌板I的形心位置垂直設(shè)有支臂3，掌板I兩端的兩側(cè)邊緣處分別設(shè)有固定支座2，滑塊4通過(guò)圓柱副與支臂3連接；
[0023]第一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)桿一 5為長(zhǎng)直桿,其一端通過(guò)鉸鏈與滑塊4連接,另一端通過(guò)鉸鏈與第二傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)桿二 6連接；
[0024]第二傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)桿二 6為短直桿,其一端與傳動(dòng)桿一 5通過(guò)鉸鏈連接,另一端通過(guò)鉸鏈與掌板I上的固定支座2連接；傳動(dòng)桿三7為不等邊直角桿，其短邊一端通過(guò)鉸鏈與傳動(dòng)桿二 6和第一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)桿一 5連接,另一端通過(guò)鉸鏈與第三傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)桿四8的直角部連接；
[0025]第三傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)桿四8為不等邊直角桿，其一端通過(guò)鉸鏈與第一指段10和第二指段11連接，直角部通過(guò)鉸鏈與第二傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)桿三7連接，另一端通過(guò)鉸鏈與傳動(dòng)桿五9連接；傳動(dòng)桿五9 一端通過(guò)鉸鏈與傳動(dòng)桿四8連接，另一端通過(guò)鉸鏈與第三指段12連接；
[0026]第一指段10的一端通過(guò)鉸鏈與掌板I上的固定支座2和第二傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)桿二 6連接，另一端通過(guò)鉸鏈與第三傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)桿四8和第二指段11連接；
[0027]第二指段11的一端通過(guò)鉸鏈與第一指段10和第三傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)桿四8連接，另一端通過(guò)鉸鏈與第三指段12的直角部連接；
[0028]第三指段12為直角桿，其一端通過(guò)鉸鏈與第三傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)桿五9連接，直角部通過(guò)鉸鏈與第二指段11連接。
[0029]所述第一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、第二傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、第三傳動(dòng)機(jī)構(gòu)均為五邊形連桿機(jī)構(gòu)。
[0030]所述第一指段10、第二指段11、第三指段12均沿底座的中心線左右對(duì)稱分布。
[0031]本發(fā)明的工作過(guò)程和原理是:當(dāng)機(jī)械手需要夾持某一物體時(shí)，滑塊前移，通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，帶動(dòng)各個(gè)指段向內(nèi)收攏，在此過(guò)程中，根據(jù)所夾持物體形狀和大小的不同，物體有可能與第一、第二、第三指段中的任一指段先接觸。當(dāng)夾持物體與某一指段接觸之后，該指段的運(yùn)動(dòng)自由度被限制。隨著指段繼續(xù)收攏，其余指段逐個(gè)與夾持物體接觸，對(duì)物體形成形閉合。隨后繼續(xù)前移滑塊，各個(gè)指段與所加持物體之間的接觸力增大，形成力閉合。最終，依靠形閉合和力閉合將物體夾持，并保持穩(wěn)定。
[0032]本發(fā)明在抓取物體過(guò)程中達(dá)到形狀封閉和力封閉。
【權(quán)利要求】
1.一種欠驅(qū)動(dòng)自適應(yīng)機(jī)械手，包括基座和第一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、第二傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、第三傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，基座由掌板(I)和四個(gè)固定支座(2)組成，其特征在于:掌板(I)的形心位置垂直設(shè)有支臂(3)，掌板⑴兩端的兩側(cè)邊緣處分別設(shè)有固定支座(2)，滑塊(4)通過(guò)圓柱副與支臂(3)連接； 第一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)桿一(5)為長(zhǎng)直桿，其一端通過(guò)鉸鏈與滑塊(4)連接，另一端通過(guò)鉸鏈與第二傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)桿二(6)連接； 第二傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)桿二 6為短直桿,其一端與傳動(dòng)桿一(5)通過(guò)鉸鏈連接,另一端通過(guò)鉸鏈與掌板(I)上的固定支座(2)連接；傳動(dòng)桿三(7)為不等邊直角桿，其短邊一端通過(guò)鉸鏈與傳動(dòng)桿二(6)和第一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)桿一(5)連接,另一端通過(guò)鉸鏈與第三傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)桿四(8)的直角部連接； 第三傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)桿四(8)為不等邊直角桿，其一端通過(guò)鉸鏈與第一指段(10)和第二指段(11)連接，直角部通過(guò)鉸鏈與第二傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)桿三(7)連接，另一端通過(guò)鉸鏈與傳動(dòng)桿五(9)連接；傳動(dòng)桿五(9) 一端通過(guò)鉸鏈與傳動(dòng)桿四(8)連接，另一端通過(guò)鉸鏈與第三指段(12)連接； 第一指段(10)的一端通過(guò)鉸鏈與掌板(I)上的固定支座(2)和第二傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)桿二(6)連接，另一端通過(guò)鉸鏈與第三傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)桿四(8)和第二指段(11)連接； 第二指段(11)的一端通過(guò)鉸鏈與第一指段(10)和第三傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)桿四(8)連接，另一端通過(guò)鉸鏈與第三指段(12)的直角部連接； 第三指段(12)為直角桿，其一端通過(guò)鉸鏈與第三傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)桿五(9)連接，直角部通過(guò)鉸鏈與第二指段(11)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種欠驅(qū)動(dòng)自適應(yīng)機(jī)械手，其特征在于:所述第一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、第二傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、第三傳動(dòng)機(jī)構(gòu)均為五邊形連桿機(jī)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種欠驅(qū)動(dòng)自適應(yīng)機(jī)械手，其特征在于:所述第一指段(10)、第二指段(11)、第三指段(12)均沿底座I的中心線左右對(duì)稱分布。
【文檔編號(hào)】B25J15/10GK104139396SQ201410353099
【公開日】2014年11月12日 申請(qǐng)日期:2014年7月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月23日
【發(fā)明者】張祖濤, 孟冠軍, 丁維高, 劉富濤, 陳曉昊, 王巖, 黃熙, 羅典媛, 王培俊 申請(qǐng)人:西南交通大學(xué)