[發明專利]大型多傳感集成電動手爪

無效

• 申請號: 200810037834.4
• 申請日: 2008-05-22
• 公開（公告）號: CN101284380A
• 公開（公告）日: 2008-10-15
• 發明（設計）人: 袁建軍;張偉軍;胡斌;徐琰;薛林
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: B25J15/08
• 分類號: B25J15/08;B25J19/00;B25J19/02;B25J19/04
• 代理公司: 上海交達專利事務所
• 代理人: 王錫麟;王桂忠

技術領域

本發明涉及的是一種機械技術領域的裝置，具體的說，是一種大型多傳感集成手爪。

背景技術

手爪是機器人尤其是工業機械臂技術領域非常重要的終端工具。機械臂通過使用各種類型的手爪應對不同的需求，抓取不同的物體，完成相應的作業。開合方式的電動手爪可以連續控制、運動精度高，具有廣泛的應用。為應對不確定環境下的復雜作業，手爪又被要求攜帶或配備相應的傳感系統以感知外部環境信息。因此，負載能力、機構以及傳感系統的集成度等指標，對判斷手爪性能優劣、決定手爪應用空間非常重要。

經對現有技術的文獻檢索發現，梅濤等的授權公告號為CN1170659C的中國發明專利“一種多傳感器機器人手爪”中提出一種采用雙向螺桿與帶螺母的一對手指進行旋轉配合的手爪。該手爪使用M8特制螺距的螺母螺桿將直流伺服電機的轉動轉變為一對手指的相對直線開合動作，其機構設計參數為最大加緊力854N，手指開合速度為21mm/s。該發明中敘述多傳感器被一體化設計并且集成到手爪之中。該發明的不足之處在于：(1)使用螺母螺桿配合的機構雖然提供了機械自鎖能力，但是摩擦大效率低；(2)手指結構短，只能抓取類似工字鋼等特殊對象，通用性差；如果設計較長結構手指，則整體剛度迅速降低；(3)只敘述說明配備有多傳感器，沒有指出具體安裝空間和安裝狀態、編號等信息，無法解釋如何進行一體化設計與集成。(4)僅依靠增量式碼盤原理的位移傳感器，無法獲得手指的絕對位置信息，無法測量工件在夾持方向的尺寸。

發明內容

本發明針對現有技術的不足，提出一種大型多傳感集成電動手爪。本發明具有結構緊湊、效率高、機構及傳感系統集成度高、負載能力大、手指末端開合速度高、開合范圍大、抓取適用性強等優點，可以廣泛的應用到各種工業領域，尤其適合在特殊危險環境下對例如爆炸物、化學物品等人類難以接近的物品進行抓取操作。

本發明是通過以下技術方案來實現的，本發明包括：減速電機、電機支架、下平板、上平板、接頭件、小傘齒輪、大傘齒輪、小齒輪、大齒輪、第一對轉齒輪、第二對轉齒輪、第一齒輪軸、第二齒輪軸、第三齒輪軸、右手指組件、左手指組件、外蓋、多傳感系統。下平板、上平板、電機支架、接頭件、多傳感系統的攝像頭支架固定在一起，電機支架、接頭件和攝像頭支架夾在下平板和上平板中間，接頭件處于手爪的幾何中軸線上，是手爪與外部設備進行連接的元件。第一齒輪軸、第二齒輪軸、第三齒輪軸均采用銷釘方式連接在下平板和上平板之間，可自由轉動。減速電機固定在電機支架上。小傘齒輪安裝在減速電機的輸出軸上，大傘齒輪和小齒輪同軸固定在第一齒輪軸上，大齒輪和第一對轉齒輪同軸固定在第二齒輪軸上，第二對轉齒輪固定在第三齒輪軸上。右手指組件和左手指組件采用銷釘方式連接在下平板和上平板之間。外蓋罩在手爪四周外側，用來防塵防異物進入。多傳感系統利用手爪機構的內部空間，集成在手爪機構中。

所述的右手指組件和左手指組件采用相同但左右對稱的結構，包括：非完整齒輪、手指框架、銷釘軸、指尖。手指框架采用銷釘方式連接銷釘軸，可相對自由轉動。由于手爪開合為范圍有限的往復旋轉運動方式，因此非完整齒輪取完整的齒輪的一部分扇形加工獲得，非完整齒輪固定在手指框架上，其軸線與銷釘軸同軸。指尖采用銷釘方式連接到手指框架上，可根據被抓物體的形狀被動性自適應調整角度。

大傘齒輪齒數大于小傘齒輪齒數，彼此保持外嚙合，大齒輪齒數大于小齒輪齒數，彼此保持外嚙合，第一對轉齒輪和第二對轉齒輪完全相同，彼此保持外嚙合，第一對轉齒輪與右手指組件的非完整齒輪保持外嚙合，第二對轉齒輪與左手指組件的非完整齒輪保持外嚙合。手爪開合的動作過程為：減速電機轉動帶動小傘齒輪與大傘齒輪嚙合轉動，小齒輪與大傘齒輪同步轉動帶動大齒輪轉動，第一對轉齒輪與大齒輪同步轉動帶動第二對轉齒輪轉動，第二對轉齒輪的轉動角速度與第一對轉齒輪相同但是方向相反，第一對轉齒輪與第二對轉齒輪分別帶動右手指組件和左手指組件轉動，從而實現左右對稱的開合動作。