一種仿生四指形封閉機械手的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于機器人操作領域，具體涉及一種仿生四指形封閉機械手。
【背景技術】
[0002]機器人飛速發(fā)展的今天，機械手是機器人與外界進行交互的主要手段之一。機器人手需要與人類的手一樣具有通用性和靈活性。當前，很多文獻已經(jīng)著力于機械手方面。但是，大多數(shù)都是針對具體操作對象而設計的專用性機械手，脫離具體目標后無法使用，無法充當機器人手這樣一個高度仿生的部件。并且，對于強度較小的物體，機械手不能力度過大而傷害到物體。當然，有一些研宄已經(jīng)著力于仿生機械手的研宄。即使是這樣，帶來了新的問題:對加工工藝、材料的耐磨性要求較高、對使用年限有較高限制。
[0003]在當前的研宄中，解決機械手力度問題方面主要是加傳感器或者驅動源采取啟動等。前者實現(xiàn)起來難度不大，但是加多少傳感器、在哪個位置加都是很難決定的問題，因為并不能確定機械手抓取物體具體位置；后者雖然可以通過設計氣缸壓力閥解決力度問題，但是需要加上一個氣動元件，并且也需要用戶輸入物體的最大耐受壓力是多少。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]為了解決機械手力度掌控能力差的問題，本實用新型提出了一種仿生四指形封閉機械手，實現(xiàn)了機械手在抓取物體時完美的力度掌控。
[0005]本實用新型提出的一種仿生四指形封閉機械手，包括固定架、直流電機、機械手指以及用于直流電機帶動機械手指動作的傳動系統(tǒng)，傳動系統(tǒng)中包含有扭矩保護裝置，所述的扭矩保護裝置包括內(nèi)軸結構和外環(huán)結構，外環(huán)結構的內(nèi)環(huán)直徑略大于內(nèi)軸結構的直徑，內(nèi)軸結構與直流電機輸出軸同軸固設于直流電機輸出軸的端部，外環(huán)結構套設于內(nèi)軸結構上，外環(huán)結構上圓周徑向均勻設置有不少于兩個徑向通孔，徑向通孔內(nèi)裝設有彈性部件和滾珠，內(nèi)軸結構上設置有與滾珠匹配的環(huán)形滾動槽，環(huán)形滾動槽上圓周徑向均勻設置有與外環(huán)結構上徑向通孔對應的滾珠槽。
[0006]正常工作狀態(tài)下，設置于外環(huán)結構的徑向通孔中的滾珠在彈簧的作用下部分嵌入內(nèi)軸結構環(huán)形滾動槽的滾珠槽中，在直流電機輸出軸帶動內(nèi)軸結構轉動的同時，使外環(huán)結構與內(nèi)環(huán)結構同步轉動，驅動機械手指動作；當外環(huán)結構和內(nèi)環(huán)結構之間扭矩過大時，滾珠在扭矩的作用下跳出滾珠槽，在環(huán)形滾動槽中轉動，外環(huán)結構停止轉動，機械手指停止動作。
[0007]所述的傳動系統(tǒng)還包括由扭矩保護裝置驅動并帶動機械手指動作的蝸輪蝸桿機構，蝸輪蝸桿機構包括蝸輪和蝸桿，蝸桿與扭矩保護裝置外環(huán)結構通過同步帶輪連接，機械手指與蝸輪通過軸銷連接。
[0008]所述的外環(huán)結構上徑向通孔包括用于裝載滾珠和彈簧的孔一和用于滾珠部分穿透并與內(nèi)軸結構相接觸的孔二，孔一的直徑略大于滾珠的直徑，孔二的直徑略小于滾珠的直徑，孔一靠近外環(huán)面的方向設置有螺紋，用于裝載滾珠和彈簧后用螺栓固定。
[0009]所述的固定架為矩形，機械手指為四個且對稱設置于固定架的四角，直流電機為兩個，每個直流電機的轉軸端部固設一個扭矩保護裝置，其中一個扭矩保護裝置的外環(huán)結構同時與相鄰兩個機械手指的蝸輪蝸桿機構通過同步帶輪連接，另一個扭矩保護裝置的外環(huán)結構同時與另外兩個機械手指的蝸輪蝸桿機構通過同步帶輪連接。
[0010]所述外環(huán)結構的徑向通孔開設于外環(huán)結構的橫向中心位置，徑向通孔兩側橫向對稱設置有兩條用于同步帶輪連接的凹槽。
[0011]所述外環(huán)結構上設置的徑向通孔為八個。
[0012]所述的機械手指為弧形機械手指。
[0013]本實用新型的有益效果包括以下幾個方面:
[0014](I)本實用新型采用蝸輪蝸桿的自鎖特性，當電機停止運行后，機械手手指不會因為外力的作用而運動，實現(xiàn)了形封閉的功能；
[0015](2)本實用新型設計了扭矩保護裝置，有效的解決了手指對力度的把控，當手指接觸到物體后，電機會發(fā)生堵轉，同時電機輸出扭矩上升，當電機輸出扭矩大于扭矩保護裝置額定扭矩時，扭矩保護裝置動作，機械手會由于蝸輪蝸桿的自鎖特性實現(xiàn)形封閉，同時雖然扭矩保護裝置啟動，但是此時電機還是會給蝸輪蝸桿減速想輸入大小為M的扭矩，具有一定的穩(wěn)定特性；另外，本實用新型中的扭矩保護裝置比螺紋扭矩保護裝置更容易實現(xiàn)，螺紋扭矩保護裝置對加工工藝要求較高，而且滑動時間久后會改變其額定扭矩值。而且本實用新型中的扭矩保護裝置使用壽命更長。
【附圖說明】
[0016]圖1為本實用新型的結構示意圖；
[0017]其中，I矩形骨架、2蝸輪蝸桿帶輪、3扭矩保護裝置、4直流電機、5蝸輪蝸桿減速箱、6手指固定件、7矩形骨架固定件、8弧形機械手指；
[0018]圖2為本實用新型的蝸輪蝸桿機構示意圖；
[0019]其中，51蝸輪蝸桿框架、52蝸桿、53蝸輪、6手指固定件、8弧形機械手指、9指尖；
[0020]圖3位本實用新型扭矩保護裝置結構示意圖；
[0021]其中，31外環(huán)結構、32內(nèi)軸結構、33滾珠槽、34滾珠和彈簧的安裝孔。
【具體實施方式】
[0022]為使本實用新型的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚明白，下面結合附圖和實施例子進一步說明。
[0023]如圖1、圖2、圖3所示，本實施例的一種仿生四指形封閉機械手包括固定架、直流電機、機械手指以及用于直流電機帶動機械手指動作的傳動系統(tǒng)，具體為矩形骨架1、蝸輪蝸桿帶輪2、扭矩保護裝置3、直流電機4、蝸輪蝸桿機構5、手指固定件6、矩形骨架固定件7、弧形機械手指8、指尖9 ;蝸輪蝸桿減速箱5包括蝸輪蝸桿框架51、蝸桿52、蝸輪53 ;扭矩保護裝置3包括外環(huán)結構31、內(nèi)軸結構32、環(huán)形滾動槽、滾珠槽33、滾珠和彈簧的安裝孔34。
[0024]本實施例的固定架為矩形骨架1，四個弧形機械手指8對稱裝設于矩形骨架I的四角，矩形骨架I的中間位置同軸對稱設置有兩個直流電機4，每個直流電機4的轉軸端部固設一個扭矩保護裝置3，其中一個扭矩保護裝置的外環(huán)結構同時與相鄰兩個弧形機械手指的蝸輪蝸桿機構通過同步帶輪連接，另一個扭矩保護裝置的外環(huán)結構同時與另外兩個弧形機械手指的蝸輪蝸桿機構通過同步帶輪連接。
[0025]扭