本實(shí)用新型涉及機(jī)械手領(lǐng)域，尤其涉及一種全機(jī)械驅(qū)動并帶防意外開啟機(jī)構(gòu)的機(jī)械手。

技術(shù)背景

機(jī)械手在各個生產(chǎn)、生活領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用，比如汽車制造、半導(dǎo)體制造、醫(yī)藥生產(chǎn)、科學(xué)研究等領(lǐng)域。常見的機(jī)械手多為由電動伺服或氣動伺服驅(qū)動來實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的抓取、放下、翻轉(zhuǎn)、移動等動作。但在一些特殊應(yīng)用環(huán)境中，如在真空、高溫、高潔凈、狹小空間的使用環(huán)境下，電動伺服或氣動伺服由于自身固有特性，會無法適應(yīng)使用環(huán)境的要求，如電氣線圈或氣體的揮發(fā)性不能用于真空環(huán)境，電動伺服或氣動伺服增加機(jī)械手的體積，電氣線圈不耐高溫性等因素，無法使常規(guī)的機(jī)械手滿足一些使用環(huán)境對如真空度、潔凈度、空間尺寸以及使用溫度的要求，因此需要有一種既不需要電動伺服或氣動伺服驅(qū)動又能滿足這類特殊使用環(huán)境需求的機(jī)械手。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對常規(guī)電動伺服或氣動伺服驅(qū)動的機(jī)械手，不能輕易在真空、高溫、高潔凈、狹小空間的使用環(huán)境下使用的問題，本實(shí)用新型采用全機(jī)械動作變換的方法實(shí)現(xiàn)一種的機(jī)械手的抓取、放下、翻轉(zhuǎn)、移動動作，同時采用機(jī)械結(jié)構(gòu)對機(jī)械手的手指進(jìn)行自動鎖死防止意外開啟。

本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是：采用一個框架用于安裝機(jī)械手的部件，稱所述的框架為機(jī)械手框架，機(jī)械手手指鉸接在機(jī)械手框架上并沿鉸接點(diǎn)可以自由轉(zhuǎn)動；沿機(jī)械手框架中心軸線方向穿過一個推桿，稱所述的推桿為開啟推桿，開啟推桿指向機(jī)械手手指抓取物體開口方向的一端自由懸空，另一端通過連桿與機(jī)械手手指鉸接在一起，同時在開啟推桿和機(jī)械手固定架間安裝一個回位彈簧，該彈簧保證開啟推桿在不受力的情況下恢復(fù)到預(yù)設(shè)位置；通過推動或放松開啟推桿自由端并結(jié)合開啟推桿的回位彈簧的作用力，來實(shí)現(xiàn)機(jī)械手手指的開啟和閉合，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的抓取動作；機(jī)械手的翻轉(zhuǎn)和前后移動，通過連接到機(jī)械手框架上的操縱桿來實(shí)現(xiàn)；在機(jī)械手手指和機(jī)械手框架間安裝一個用于鎖死機(jī)械手手指的框架結(jié)構(gòu)裝置，稱所述的框架結(jié)構(gòu)裝置為手指鎖；手指鎖與機(jī)械手手指上合適的突起、凹槽結(jié)構(gòu)相配合構(gòu)成鎖死機(jī)械手手指機(jī)構(gòu)；手指鎖位于開啟推桿的前端，同開啟推桿間具有一段間隙，作為解鎖的行程，同時手指鎖與機(jī)械手框架間安有回位彈簧，確保閉合狀態(tài)下手指鎖處于預(yù)設(shè)位置將機(jī)械手手指相對與框架的運(yùn)動鎖住，在不解鎖的情況下，常規(guī)外力無法開啟機(jī)械手手指；在機(jī)械手手指被有意開啟的過程中，手指鎖先在外力作用下先進(jìn)行一個解鎖行程，手指鎖先行脫離機(jī)械手手指上相應(yīng)的突起結(jié)構(gòu)進(jìn)入到凹槽結(jié)構(gòu)部分實(shí)現(xiàn)解鎖，然后所述外力再作用到手指開啟推桿上開啟手指，實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的開啟動作；在機(jī)械手手指閉合的過程中，手指開啟推桿和手指鎖分別在各自回位彈簧的作用下回到原位，手指鎖將機(jī)械手手指上相應(yīng)的突起結(jié)構(gòu)卡入手指鎖邊框內(nèi)，將機(jī)械手手指鎖死，防止翻轉(zhuǎn)過程中被抓取的物體重力意外打開。

采用本實(shí)用新型方案的機(jī)械手在相應(yīng)工作環(huán)境中，只采用機(jī)械動作而不采用電動或氣動伺服驅(qū)動的方式就可以實(shí)現(xiàn)抓取、翻轉(zhuǎn)、前后移動和械手手指自動鎖死和解鎖動作，不需要冗余的電氣、氣動設(shè)備可以很好使本實(shí)用新型方的機(jī)械手適應(yīng)于真空、高溫、高潔凈、狹小空間的應(yīng)用環(huán)境。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型機(jī)械手方案的原理圖。

圖2是采用本實(shí)用新型方案的兩指機(jī)械手實(shí)施例立體圖。

圖3是采用本實(shí)用新型方案的兩指機(jī)械手實(shí)施例閉合狀態(tài)的半剖圖。

圖4是采用本實(shí)用新型方案的兩指機(jī)械手實(shí)施例解鎖狀態(tài)的半剖圖。

圖5是采用本實(shí)用新型方案的兩指機(jī)械手實(shí)施例開啟狀態(tài)的半剖圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)說明。

參附圖1-5所示，介紹一種全機(jī)械驅(qū)動并帶防意外開啟機(jī)構(gòu)的機(jī)械手，所述機(jī)械手包括一個用于安裝機(jī)械手相關(guān)部件的機(jī)械手框架1；至少兩個鉸接在機(jī)械手框架1上可以自由轉(zhuǎn)動的機(jī)械手手指2、3；穿過機(jī)械手框架1中導(dǎo)向孔13的開啟推桿10，所述開啟推桿10的自由端朝向機(jī)械手開口方向，與所述自由端相對的另一端分別通過連桿8、9與機(jī)械手手指2、3相鉸接；與開啟推桿10相對應(yīng)用于開啟推桿10回位的回位彈簧12；至少兩個與機(jī)械手手指2、3相對應(yīng)的機(jī)械手手指鎖死機(jī)構(gòu)22、23；一個跨裝在機(jī)械手指2、3及機(jī)械手框架1上與開啟推桿10自由端對應(yīng)的手指鎖14，該手指鎖14被設(shè)置為與開啟推桿10分離時鎖定機(jī)械手手指2、3、并在與開啟推桿10接觸時解鎖機(jī)械手手指2、3。

進(jìn)一步地，機(jī)械手手指鎖死機(jī)構(gòu)22、23包括阻擋位23-1、手指鎖死平臺23-2和解鎖凹槽23-3，當(dāng)所述機(jī)械手處于鎖死狀態(tài)時，手指鎖14與開啟推桿10的自由端之間具有一個解鎖行程空隙15，手指鎖抵持于阻擋位23-1。

進(jìn)一步地，當(dāng)所述機(jī)械手自鎖死狀態(tài)向解鎖狀態(tài)運(yùn)動時，手指鎖14經(jīng)過解鎖行程間隙15，脫離手指鎖死平臺23-2進(jìn)入到解鎖凹槽23-3，機(jī)械手手指2、3處于可轉(zhuǎn)動狀態(tài)，在此過程中回位彈簧12優(yōu)選地處于壓縮蓄能狀態(tài)。

進(jìn)一步地，阻擋位23-1、手指鎖死平臺23-2和解鎖凹槽23-3設(shè)置于機(jī)械手手指2、3或手指鎖14的框架上。

進(jìn)一步地，當(dāng)所述機(jī)械手自解鎖狀態(tài)向開啟狀態(tài)運(yùn)動時，手指鎖14抵持于啟動推桿10的自由端、并通過連桿8、9帶動機(jī)械手手指2、3向所述機(jī)械手外側(cè)轉(zhuǎn)動，回位彈簧20處于壓縮蓄能狀態(tài)。

進(jìn)一步地，所述機(jī)械手還包括與手指鎖14連接的至少兩個導(dǎo)向桿16、17以及與該至少兩個導(dǎo)向桿16、17相對應(yīng)的回位彈簧20、21；當(dāng)所述機(jī)械手自開啟狀態(tài)向鎖死狀態(tài)運(yùn)動時，回位彈簧20、21至少用于通過至少兩個導(dǎo)向桿16、17帶動手指鎖14朝遠(yuǎn)離開啟推桿10的自由端方向運(yùn)行，以將鎖死平臺23-2卡入手指鎖14，進(jìn)而鎖死機(jī)械手手指2、3。

進(jìn)一步地，在機(jī)械手自鎖死狀態(tài)向開啟狀態(tài)運(yùn)動時，回位彈簧20、21處于壓縮蓄能狀態(tài)。

進(jìn)一步地，機(jī)械手框架1上開設(shè)有用于配合安裝導(dǎo)向孔導(dǎo)向桿16、17的導(dǎo)向孔18、19。

進(jìn)一步地，還包括用于安裝機(jī)械手操縱桿的操縱桿安裝架26和操縱桿安裝適配器27。

進(jìn)一步地，開啟推桿10上設(shè)置有與回位彈簧12配合的卡位，和/或，開啟推桿10的截面形狀選自圓形、方形、橢圓形、三角形、多邊形中的一種，優(yōu)選地，開啟推桿10的截面形狀為圓形。

進(jìn)一步地，手指鎖14設(shè)置為可在機(jī)械手框架1上滑動的框架結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步地，所述框架結(jié)構(gòu)選自長方形框架、圓形框架、橢圓形框架、多邊形框架中的一種，優(yōu)選的，所述框架結(jié)構(gòu)采用長方形框架。

以下以具有兩只手指的機(jī)械手為例，就本實(shí)用新型方案進(jìn)行原理性闡述。

如圖1所示，機(jī)械手手指2、3通過鉸接點(diǎn)4、5分別鉸接在機(jī)械手框架1上，并可以繞鉸接點(diǎn)4、5自由轉(zhuǎn)動。在機(jī)械手框架1上的導(dǎo)向孔13中裝有開啟推桿10，開啟推桿10是優(yōu)選一個圓柱形推桿并加工有安裝彈簧的卡位，并與機(jī)械手框架1間安有回位彈簧12。開啟推桿10通過鉸接點(diǎn)11分別與機(jī)械手手指連桿8、9鉸接，連桿8、9可以繞鉸接點(diǎn)11自由轉(zhuǎn)動；連接桿8、9再通過鉸接點(diǎn)6、7分別與機(jī)械手手指2、3鉸接，連接桿8、9可以分別繞鉸接點(diǎn)6、7自由轉(zhuǎn)動，這樣開啟推桿10通過鉸接點(diǎn)11、連接桿8和9、鉸接點(diǎn)6和7與機(jī)械手手指2、3在機(jī)械手框架1上形成兩個以鉸接點(diǎn)11相關(guān)聯(lián)、以鉸接點(diǎn)4和5為轉(zhuǎn)動軸心的鉸鏈結(jié)構(gòu)，構(gòu)成了一個機(jī)械手的基本結(jié)構(gòu)。

在圖1中機(jī)械手基本結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，手指鎖14跨裝在機(jī)械手手指2、3及機(jī)械手框架1上，并與推桿10自由端相對應(yīng)；當(dāng)機(jī)械手處于鎖死狀態(tài)時，手指鎖14與開啟推桿10之間留有一段間距做為解鎖行程15。手指鎖14連接有兩個導(dǎo)向桿16、17，該兩個導(dǎo)向桿穿過機(jī)械手框架1上的導(dǎo)向孔18、19以手指鎖14按照預(yù)定路徑運(yùn)動，在導(dǎo)向?qū)к?6、17上裝有回位彈簧20、21。

手指鎖14處于初始預(yù)設(shè)的鎖死狀態(tài)時，在手指鎖死機(jī)構(gòu)22、23的作用下鎖死機(jī)械手手指2、3，使機(jī)械手手指2、3不能繞鉸接點(diǎn)4、5轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)動。手指鎖14的一個優(yōu)選結(jié)構(gòu)是框架結(jié)構(gòu)，在圖2所示的實(shí)施例中框架結(jié)構(gòu)手指鎖14可以沿機(jī)械手框架1滑動，并將機(jī)械手手指2、3包裹在框架內(nèi)部，可以將機(jī)械手手指2、3上的鎖死機(jī)構(gòu)22、23卡入手指鎖14內(nèi)。

手指鎖死機(jī)構(gòu)22、23的一種優(yōu)選結(jié)構(gòu)在實(shí)施例圖3中所示，是在機(jī)械手手2、3上設(shè)計(jì)一個突起阻擋位23-1，用于對手指鎖14進(jìn)行限位，保證手指鎖14在鎖死狀態(tài)時位于預(yù)設(shè)的鎖死位置。同時設(shè)計(jì)一個鎖死平臺23-2和一個開鎖凹槽23-3；當(dāng)手指鎖14處于鎖死位置時，鎖死平臺23-2卡入手指鎖14框架內(nèi)，如圖3所示，使機(jī)械手手指2、3在圖3所示的閉合狀態(tài)下不能繞鉸接點(diǎn)4、5自由旋轉(zhuǎn)，即使機(jī)械手夾持了物體沿開啟推桿10的軸線進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，夾持物的重力25會最大作用在機(jī)械手手指2上，也不能開啟機(jī)械手手指2，進(jìn)而防止了機(jī)械手的意外開啟。當(dāng)機(jī)械手處于解鎖狀態(tài)時，手指鎖14的框架處于開鎖凹槽23-3內(nèi)，如圖4所示，進(jìn)而沒有結(jié)構(gòu)可以在手指鎖14內(nèi)阻擋機(jī)械手手指2、3繞鉸接點(diǎn)4、5進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的解鎖。

下面結(jié)合圖1及具體實(shí)施例的圖2、圖3、圖4、圖5所示，就本實(shí)用新型機(jī)械手的工作過程進(jìn)行闡述。圖2是本實(shí)用新型一個兩指機(jī)械手具體實(shí)施例的三維立體圖，相應(yīng)部件與原理圖1中的標(biāo)識相對應(yīng)，后續(xù)圖3、圖4、圖5是該實(shí)施例不同狀態(tài)的半剖圖。

對于處于初始鎖死狀態(tài)的機(jī)械手，如圖3所示，開啟推桿10和手指鎖14在回位彈簧12、20、21的作用下都處于初始設(shè)定位置上，機(jī)械手手指2、3處于鎖死狀態(tài)。進(jìn)行開啟機(jī)械手時，對機(jī)械手施加一個外力24先作用于手指鎖14上，推動手指鎖14向右移動，開始對回位彈簧20、21進(jìn)行儲能，如圖1原理結(jié)構(gòu)所示。由于此時手指鎖14與開啟推桿10之間預(yù)留有解鎖行程空隙15，在手指鎖14觸碰到開啟推桿10之前，機(jī)械手手指2、3不會有開啟動作而是保持在原位不動，如圖3中所示。當(dāng)手指鎖14走完解鎖行程空隙15剛剛觸碰到開啟推桿10時，手指鎖14脫離開機(jī)械手手指2、3上的鎖死平臺23-2進(jìn)入到解鎖凹槽23-3，如圖4所示，此時的機(jī)械手手指2、3可以繞鉸接點(diǎn)4、5進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，繼續(xù)施加外力24推動手指鎖14并帶動開啟推桿10向右運(yùn)動，回位彈簧12開始壓縮進(jìn)行儲能，開啟推桿10通過連桿8、9帶動機(jī)械手手指2、3實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的張開動作，如圖5所示。

當(dāng)機(jī)械手在作用于手指鎖14上的外力24的作用下張開，并轉(zhuǎn)而準(zhǔn)備閉合時，初始狀態(tài)如圖5所示。逐漸撤銷外力24，在回位彈簧12、20、21的作用下，最初開啟推桿10和手指鎖14共同向左移動，開啟推桿10通過連桿8、9帶動機(jī)械手手指2、3逐漸閉合。當(dāng)開啟推桿10在回位彈簧12的作用下回到預(yù)設(shè)位時，機(jī)械手手指2、3也回到了鎖死位置，此時的手指鎖14仍然處于解鎖槽23-3內(nèi)并且即將與開啟推桿10分離，如圖4所示。隨后在回位彈簧20、21的作用下，手指鎖14繼續(xù)向左運(yùn)動，離開解鎖槽23-3直至頂?shù)阶钃跷?3-1，這時機(jī)械手手指2、3上鎖死平臺23-2卡入手指鎖14框架內(nèi)，使機(jī)械手手指處于鎖死狀態(tài)，如圖3所示。恰當(dāng)控制機(jī)械手整體的位置，使機(jī)械上的手指鎖14不被意外施加外力24，就可以保證機(jī)械手不被意外打開，即使在機(jī)械手沿開啟推桿10軸線旋轉(zhuǎn)時，被夾持物的重力25完全作用到機(jī)械手手指2或3上，如圖1中所示，也不能開啟機(jī)械手手指2或3使被夾持物意外脫落。

在整個機(jī)械手的開啟、閉合過程中只是施加一個簡單的外力24到手指鎖14上，這個外力24可以通過將機(jī)械手上的手指鎖14頂?shù)綑C(jī)械手外的一個固定點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)，通過手指鎖14與開啟推桿10之間的行程間隙以及機(jī)械手手指2、3上的平臺23-2和凹槽23-3實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的解鎖和上鎖，通過連桿機(jī)械結(jié)構(gòu)運(yùn)動來實(shí)現(xiàn)機(jī)械手2、3的開啟和閉合，無需額外的電動或氣動伺服來提供動力源就實(shí)現(xiàn)了機(jī)械手的抓取動作。當(dāng)采用單一材料時，就可以解決常規(guī)機(jī)械手自身清潔、尺寸縮小、耐溫性的問題，適合于真空、高潔凈、高溫、小尺寸空間的應(yīng)用環(huán)境。

對上述機(jī)械手整體的前后移動、沿開啟推桿10軸線旋轉(zhuǎn)，是通過實(shí)施例圖2中的操作桿安裝架26和操縱桿安裝適配器27安裝操縱桿來實(shí)的。

在本實(shí)用新型的實(shí)施例中僅以具有兩指的機(jī)械手為例解釋說明本實(shí)用新型的方案路線，顯然，所描述的實(shí)施例是本實(shí)用新型的一部分實(shí)施例，而不是全部實(shí)施例。對于本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員來講，在不脫離本實(shí)用新型方案路線的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾不具有本質(zhì)性更改也將視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。