本發(fā)明手指變位并轉(zhuǎn)位的雙驅(qū)動曲柄搖桿滑塊并聯(lián)機(jī)構(gòu)手掌式機(jī)械手，具有操作空間大、適應(yīng)性廣、能耗低等優(yōu)點，屬于物流輸送裝備、機(jī)械手和機(jī)器人領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

目前除了成本高昂、裝有很多傳感器的擬人靈巧手之外，普通機(jī)械要么只能控制手指的中心距、抓取大小直徑的圓形或球形物體，要么控制手指轉(zhuǎn)位，從抓取圓形或球形物體轉(zhuǎn)變到抓取長方形物體，手指既可改變位置、又可轉(zhuǎn)動角度的機(jī)械手還沒有報道。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明克服了上述缺陷，從改變手掌形狀的角度設(shè)計機(jī)械手，根據(jù)并聯(lián)機(jī)構(gòu)作用空間大的特點，采用了最為簡單的曲柄搖桿滑塊機(jī)構(gòu)，選用了三個相同的柔性的板彈簧手指，其中一個手指不動，另外兩個手指是既轉(zhuǎn)動又移動的平動運動。左側(cè)的曲柄搖桿滑塊機(jī)構(gòu)是主動驅(qū)動結(jié)構(gòu)，由兩個步進(jìn)電機(jī)分別驅(qū)動，產(chǎn)生曲柄的角位移和滑塊的直線移動；右側(cè)的曲柄搖桿滑塊機(jī)構(gòu)是從動機(jī)構(gòu)，通過一對齒輪等速地傳動，左側(cè)曲柄與右側(cè)曲柄的轉(zhuǎn)動角位移相等；機(jī)械手有三個板彈簧手指，其中兩個手指分別安裝在左右側(cè)的連桿或搖桿上，通過兩個步進(jìn)電機(jī)的協(xié)同控制抓取物體；也通過手動調(diào)節(jié)，可以改變曲柄偏心距、兩個手指分別在連桿或搖桿的位置和角度、以及另一個固定手指的位置。本發(fā)明機(jī)械手的夾緊抓取動力也是靠兩個步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動，由于自鎖兩個步進(jìn)電機(jī)在抓持過程中可以斷電。本發(fā)明機(jī)械手具有操作空間大、適應(yīng)性廣、能耗低等優(yōu)點，屬于物流輸送裝備、機(jī)械手和機(jī)器人領(lǐng)域。

本發(fā)明的主要解決方案是這樣實現(xiàn)的：

如附圖1-3所示，本發(fā)明手指變位并轉(zhuǎn)位的雙驅(qū)動曲柄搖桿滑塊并聯(lián)機(jī)構(gòu)手掌式機(jī)械手，由底板1、導(dǎo)軌支座2、直線導(dǎo)軌3、安裝板4、直線軸承5、移動座6、絲杠螺母7、絲桿步進(jìn)電機(jī)8、鉸鏈軸9、耐磨墊圈10、從動搖桿11、主動搖桿12、連桿13、銷軸14、短手指座15、板彈簧曲面手指16、開槽曲柄17、齒輪蓋板18、帶蝸輪減速器步進(jìn)電機(jī)19、主動齒輪20、平鍵21、驅(qū)動軸22、長套筒23、帶座軸承24、短套筒25、從動軸26、厚套筒27、錐孔齒輪28、錐套29、扁圓螺母30、小帶座軸承31、導(dǎo)向螺柱32、長手指座33、中手指座34、厚墊塊35組成。

如附圖1-3所示，本發(fā)明手指變位并轉(zhuǎn)位的雙驅(qū)動曲柄搖桿滑塊并聯(lián)機(jī)構(gòu)手掌式機(jī)械手中，直線導(dǎo)軌3的兩端由兩個導(dǎo)軌支座2固定，兩個導(dǎo)軌支座2安裝在底板1上，安裝板4的兩端各自固定在兩個導(dǎo)軌支座2上，安裝板4有不同位置的孔系與機(jī)器人本體相聯(lián)結(jié)，孔系尺寸對應(yīng)于機(jī)器人本體，為適應(yīng)不同的被抓持物體的重心、不同位置的孔系便于調(diào)整聯(lián)結(jié)；直線軸承5穿過直線導(dǎo)軌3而移動，移動座6固定在直線軸承5上，鉸鏈軸9靠螺母固定在移動座6上；絲杠螺母7固定在移動座6上，絲桿步進(jìn)電機(jī)8固定在底板1上，絲桿步進(jìn)電機(jī)8通過絲杠螺母7驅(qū)動移動座6，帶動直線軸承5在直線導(dǎo)軌3上直線移動；鉸鏈軸9上穿過從動搖桿11和主動搖桿12上的孔，從動搖桿11左右側(cè)均有耐磨墊圈10，從動搖桿11和主動搖桿12在鉸鏈軸9上旋向相反的相對轉(zhuǎn)動；

主動搖桿12的水平面上同軸心線地銑削加工了兩層寬窄不同的腰形槽，主動搖桿12與左側(cè)的連桿13靠銷軸14鉸鏈聯(lián)結(jié)，銷軸14的導(dǎo)向圓柱面直徑與主動搖桿12的寬腰形槽寬度間隙配合，銷軸14螺母擰緊后銷軸14和主動搖桿12成一體，連桿13厚度上有間隙，連桿13可以在銷軸14中相對主動搖桿12轉(zhuǎn)動；移動銷軸14位置螺母固定后，可以手工調(diào)節(jié)搖桿的工作長度；連桿13的另一端與開槽曲柄17通過銷軸14鉸鏈聯(lián)結(jié)，開槽曲柄17也同軸心線地銑削加工了兩層寬窄不同的腰形槽，同主動搖桿12與連桿13聯(lián)結(jié)原理一樣，用來調(diào)節(jié)手工開槽曲柄17的工作偏心距；

主動的開槽曲柄17的另一端套在驅(qū)動軸22上，靠螺釘緊固在驅(qū)動軸22一端的削扁面上，傳遞驅(qū)動軸22轉(zhuǎn)動扭矩；驅(qū)動軸22裝有開槽曲柄17、長套筒23、兩個帶座軸承24、短套筒25、主動齒輪20，驅(qū)動軸22另一端的削扁圓柱段間隙配合地插進(jìn)帶蝸輪減速器步進(jìn)電機(jī)19驅(qū)動軸的孔內(nèi)，帶蝸輪減速器步進(jìn)電機(jī)19通過這削扁圓柱段傳遞扭矩到驅(qū)動軸22，驅(qū)動軸22上的平鍵21將扭矩傳遞到主動齒輪20上；修磨長套筒23、短套筒25的軸心尺寸，可調(diào)節(jié)主動齒輪20的軸向位置；一個帶座軸承24固定在齒輪蓋板18上，被抓持物體產(chǎn)生軸向的重力由驅(qū)動軸22的軸肩面?zhèn)鬟f到這個帶座軸承24的內(nèi)圈承受，同軸心線的另一個帶座軸承24固定在底板1，齒輪蓋板18由兩個導(dǎo)向螺柱32和底板1聯(lián)結(jié)成整體結(jié)構(gòu)，導(dǎo)向螺柱32兩端均為與相應(yīng)孔間隙配合的圓柱面，再用螺母擰緊而不是導(dǎo)向螺柱32旋緊在底板1和齒輪蓋板18上；

從動軸26由帶座軸承24和小帶座軸承31支撐，帶座軸承24和小帶座軸承31分別固定在齒輪蓋板18和底板1上，軸向由從動軸26的軸肩面、厚套筒27、錐孔齒輪28、錐套29，扁圓螺母30構(gòu)成轉(zhuǎn)動體；主動齒輪20與錐孔齒輪28嚙合，錐孔齒輪28孔內(nèi)有錐套29，旋緊扁圓螺母30，從而通過圓錐接觸面的斜鍥作用，將扭矩傳遞到從動軸26上；從動的開槽曲柄17的另一端套在從動軸26上，靠螺釘緊固在從動軸26一端的削扁面上，從動軸26轉(zhuǎn)動扭矩再傳遞給從動的開槽曲柄17；反向擰松扁圓螺母30，錐孔齒輪28和錐套29脫開，可以調(diào)節(jié)主動的開槽曲柄17和從動的開槽曲柄17之間的相位角，亦即：主動的開槽曲柄17和從動的開槽曲柄17可以在水平面方向左右對稱，也可以左右不對稱；

連桿13上開有腰型槽，腰形槽的寬度與短手指座15螺紋端的一段圓柱面直徑是間隙配合關(guān)系，短手指座15可以在連桿13的腰形槽任意位置、且短手指座15可以相對連桿13轉(zhuǎn)動任意角度，再用螺母固定在連桿13上；短手指座15上裝有板彈簧曲面手指16，板彈簧曲面手指16指尖曲面部位用于捏取方式抓取、中間曲面部位用于包絡(luò)方式抓??；

長手指座33的寬度與底板1上寬腰形槽的寬度之間形成間隙配合關(guān)系，長手指座33的螺紋段穿過底板1上窄腰形槽、用螺母固定，因此長手指座33可以在底板1上腰形槽中調(diào)整位置，長手指座33上也安裝一個板彈簧曲面手指16；

如附圖2所示，本發(fā)明雙驅(qū)動曲柄搖桿滑塊并聯(lián)機(jī)構(gòu)手掌式機(jī)械手左側(cè)是主動的從動的曲柄搖桿滑塊機(jī)構(gòu)、右側(cè)是從動的曲柄搖桿滑塊機(jī)構(gòu)；一個短手指座15安裝在左側(cè)的連桿13上，也有一個中手指座34對應(yīng)安裝在右側(cè)的連桿13；短手指座15、中手指座34和長手指座33上的三個彈簧曲面手指16的結(jié)構(gòu)和尺寸完全相同，本機(jī)械手的結(jié)構(gòu)須保證短手指座15、中手指座33、長手指座35這三個安裝板彈簧曲面手指16的平面共面；

如附圖1、3中的雙點劃線所示，主動搖桿12和從動搖桿11上也可以分別安裝短手指座15和中手指座34；主動搖桿12的窄腰形槽的寬度與短手指座15螺紋端的一段圓柱面直徑是間隙配合關(guān)系，短手指座15也可以在主動搖桿12的腰形槽任意位置、且短手指座15可以相對主動搖桿12轉(zhuǎn)動任意角度，再用螺母固定在主動搖桿12，同樣一個中手指座34對應(yīng)安裝從動搖桿11上；由于主動的連桿13比主動搖桿12的位置高，從動的連桿13比從動搖桿11的位置高，因此在主動搖桿12安裝一個短手指座15和在從動搖桿11安裝一個中手指座33后，安裝板彈簧曲面手指16的安裝面上都要墊上厚墊塊35，才能保證短手指座15、中手指座33、長手指座35這三個安裝板彈簧曲面手指16的平面共面；

絲桿步進(jìn)電機(jī)8用來控制曲柄搖桿滑塊機(jī)構(gòu)中滑塊的位置，與驅(qū)動曲柄轉(zhuǎn)動的帶蝸輪減速器步進(jìn)電機(jī)19協(xié)同控制，構(gòu)成了雙驅(qū)動的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，絲桿步進(jìn)電機(jī)8中的絲桿螺母結(jié)構(gòu)和帶蝸輪減速器步進(jìn)電機(jī)19的蝸輪減速器起到自鎖作用，抓持過程中可以斷電、節(jié)省能源；比絲桿步進(jìn)電機(jī)8功率大的帶蝸輪減速器步進(jìn)電機(jī)19主要驅(qū)動夾持物體。

本發(fā)明與已有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點：

①形狀的適應(yīng)性：兩步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動協(xié)同，對于長方形、圓形、橢圓形、梯形等形狀適應(yīng)性好。

②尺寸適應(yīng)性：機(jī)械手有三個手指，通過手動調(diào)節(jié)，可以改變曲柄偏心距、兩個手指分別在兩個連桿或搖桿上的位置和角度，以及另一個固定手指的位置，尺寸適應(yīng)性好。

③操作靈活性：三指抓取時，固定手指接觸面對稱線是機(jī)械手的定位坐標(biāo)原點；兩個運動手指手工轉(zhuǎn)動后，兩指抓取時，機(jī)械手的定位坐標(biāo)原點是這兩個接觸面對稱線。

④抓取敏捷性：驅(qū)動滑塊移動的絲杠步進(jìn)電機(jī)主要起定位作用，驅(qū)動曲柄轉(zhuǎn)動的帶蝸輪減速器步進(jìn)電機(jī)主要起抓持作用，曲柄轉(zhuǎn)動角位移迅速。

⑤使用節(jié)能性：曲柄轉(zhuǎn)動采用蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)減速器自鎖，滑塊直線運動采用絲杠螺母機(jī)構(gòu)自鎖，抓持過程中兩驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)斷電。

附圖說明：

圖1為本發(fā)明并聯(lián)機(jī)構(gòu)手掌式機(jī)械手的a-a剖視展開圖

圖2為本發(fā)明并聯(lián)機(jī)構(gòu)手掌式機(jī)械手的主視圖

圖3為本發(fā)明并聯(lián)機(jī)構(gòu)手掌式機(jī)械手的b-b剖視展開圖

圖4為本發(fā)明并聯(lián)機(jī)構(gòu)手掌式機(jī)械手的底板零件主視圖

圖5為本發(fā)明并聯(lián)機(jī)構(gòu)手掌式機(jī)械手的移動座零件主視圖

圖6為本發(fā)明并聯(lián)機(jī)構(gòu)手掌式機(jī)械手的移動座零件左視圖

圖7為本發(fā)明并聯(lián)機(jī)構(gòu)手掌式機(jī)械手的主動搖桿零件剖視圖

圖8為本發(fā)明并聯(lián)機(jī)構(gòu)手掌式機(jī)械手的主動搖桿零件左視圖

圖9為本發(fā)明并聯(lián)機(jī)構(gòu)手掌式機(jī)械手的鉸鏈軸零件主視圖

圖10為本發(fā)明并聯(lián)機(jī)構(gòu)手掌式機(jī)械手的驅(qū)動軸零件主視圖

圖11為本發(fā)明并聯(lián)機(jī)構(gòu)手掌式機(jī)械手的從動軸零件主視圖

圖12為本發(fā)明并聯(lián)機(jī)構(gòu)手掌式機(jī)械手的連桿零件主視圖

圖13為本發(fā)明并聯(lián)機(jī)構(gòu)手掌式機(jī)械手的連桿零件剖視圖

圖14為本發(fā)明并聯(lián)機(jī)構(gòu)手掌式機(jī)械手的短手指座零件右視圖

圖15為本發(fā)明并聯(lián)機(jī)構(gòu)手掌式機(jī)械手的短手指座零件主視圖

圖16為本發(fā)明并聯(lián)機(jī)構(gòu)手掌式機(jī)械手的短手指座零件左視圖

圖17為本發(fā)明并聯(lián)機(jī)構(gòu)手掌式機(jī)械手的中手指座零件右視圖

圖18為本發(fā)明并聯(lián)機(jī)構(gòu)手掌式機(jī)械手的中手指座零件主視圖

圖19為本發(fā)明并聯(lián)機(jī)構(gòu)手掌式機(jī)械手的中手指座零件左視圖

圖20為本發(fā)明并聯(lián)機(jī)構(gòu)手掌式機(jī)械手的長手指座零件右視圖

圖21為本發(fā)明并聯(lián)機(jī)構(gòu)手掌式機(jī)械手的長手指座零件主視圖

圖22為本發(fā)明并聯(lián)機(jī)構(gòu)手掌式機(jī)械手的長手指座零件左視圖

圖23為本發(fā)明并聯(lián)機(jī)構(gòu)手掌式機(jī)械手的板彈簧曲面手指剖視圖

圖24為本發(fā)明并聯(lián)機(jī)構(gòu)手掌式機(jī)械手的的板彈簧曲面手指右視圖

圖25為本發(fā)明并聯(lián)機(jī)構(gòu)手掌式機(jī)械手連桿上安裝二指抓取圓形的簡化原理圖

圖26為本發(fā)明并聯(lián)機(jī)構(gòu)手掌式機(jī)械手搖桿上安裝二指抓取圓形的簡化原理圖

具體實施方式：

下面為本發(fā)明的工作原理及工作過程：

本發(fā)明手指變位并轉(zhuǎn)位的雙驅(qū)動曲柄搖桿滑塊并聯(lián)機(jī)構(gòu)手掌式機(jī)械手，實施過程中，除了絲桿步進(jìn)電機(jī)8、帶蝸輪減速器步進(jìn)電機(jī)19協(xié)同控制抓取物體之外，通過手動調(diào)節(jié)，可以改變：①曲柄偏心距、②左右側(cè)曲柄相對直線導(dǎo)軌3軸心線的不對稱程度、③兩個手指分別在左右兩個連桿上的位置、④兩個手指分別在左右兩個連桿上的角度、⑤兩個手指分別在左右兩個搖桿上的位置、⑥兩個手指分別在左右兩個搖桿上的角度、⑦以及另一個固定手指的位置，共七種手工調(diào)整途徑；這七種途徑可以單獨改變，也可以以任何組合方式改變，形成具體實施方式。下面所列舉的只是其中二種的實施方式：

如附圖25所示，實施方式一是抓取圓形物體的簡化原理圖：左右側(cè)連桿上分別裝有短手指座15和中手指座34，在短手指座15、中手指座34和長手指座33上安裝板彈簧曲面手指16后，三指抓取圓形物體效果。

如附圖26所示，實施方式二是抓取圓形物體的簡化原理圖：左右側(cè)搖桿上分別裝有短手指座15和中手指座34，在短手指座15、中手指座34和長手指座33上安裝板彈簧曲面手指16后，三指抓取圓形物體效果。

以上描述是對本發(fā)明的解釋，不是對本發(fā)明的限定，本發(fā)明所限定的范圍參見權(quán)利要求?？梢岳斫猓绢I(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的基本構(gòu)思的前提下直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的其他改進(jìn)和變化，均應(yīng)認(rèn)為包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。