[發明專利]一種大負載寬范圍的夾持器有效

申請號：	200910092410.2	申請日：	2009-09-09
公開（公告）號：	CN101648380A	公開（公告）日：	2010-02-17
發明（設計）人：	戰強;楊雙龍;馬健;胡維;蔡堯;段三軍	申請（專利權）人：	北京航空航天大學
主分類號：	B25J15/00	分類號：	B25J15/00
代理公司：	暫無信息	代理人：	暫無信息
地址：	100191***	國省代碼：	北京;11
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種負載范圍夾持
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【說明書】：

技術領域

本發明涉及一種大負載、寬范圍的夾持裝置，具體地說涉及一種可用于科學實驗、工業、娛樂等多個領域的連桿傳動的多關節夾持器。

背景技術

目前主要有兩種機械手：一種是工業夾持器，通常是指其結構隨著夾持操作對象的形狀而固定。工業夾持器的自由度較少，一般只有一個活動關節。由于其結構是隨著夾持對象的形狀而固定，所以這樣的工業夾持器就是通常我們所說的專用夾具。另一種是六十年代科學家們研制出的智能型機器人靈巧手，此類夾持器的特點是它的機械結構與人手相似，具有多個活動關節，自由度也較多，可以夾持不同尺寸的物體，能模仿人手有靈活多樣的精細操作，如抓握擰捻等。

上述兩種機械手存在的問題：工業夾持器可以對大質量的物體進行夾持，但其夾持范圍有限，要求夾持對象規則，一般都是專物專用；靈巧手雖可以實現靈活多樣的精細操作，但目前大部分仿生夾持器只應用于實驗室，其設計上大多是針對小載荷，形狀變化不大或者實驗應用的場合，而且它們大多結構和控制都很復雜，成本也相對較高。

發明內容

本發明的目的是為了克服現有工業夾持器夾持范圍有限且專物專用這個局限性，提出了一種具有夾持范圍大、負載率高、適應性較強的、連桿驅動的多關節夾持器。

本發明中的夾持器包括多關節指部、傳動箱體和連接法蘭。其中多關節指部有三個，呈左右交錯分布，即在箱體的一側布置兩個指部，在另一側布置一個指部；所述的指部均包括有兩個指桿，且兩個指桿長度相同，第一指桿采用齒輪驅動，第二指桿采用連桿傳動，布置于同一側指部的兩個指桿與一個連桿和一個曲柄構成一個平行四邊形機構，分布同一側的兩個指部共用了一套連桿、曲柄。由于平行四邊形機構相對桿的角位移、角速度和角加速度都相等，所以只要保證曲柄與連桿之間的角速度比為2∶1，就可以實現第一指桿和第二指桿之間的相對角速度比為1∶1，這樣的話所有指部的指桿就具有相同的角速度，兩側指部的兩個指桿與掌部即可在指桿運動的過程中構成一個直徑變化的內包括圓，這樣就可以實現對不同直徑大小物體的內包絡圓夾持。每個指桿、掌部與被夾持的物體具有一個接觸點，則整個夾持器與被夾持的物體可有7個接觸點，可保證夾持的穩定性與可靠性。所述指部的數量不局限于三個，只要保證一側指部的指桿安裝位置要與另一側指部指桿的安裝位置錯開，保證一側的指部運動不會與另一側的指部發生干涉即可。這樣的布局主要是為了提高抓持物體時指部與被抓持物體之間接觸點的對稱性，使抓持更可靠。

所述的傳動機構布置在傳動箱體的內部且整個夾持器僅用一個馬達進行驅動，該傳動機構由兩套同步帶、帶輪和五對齒輪組構成。所述電機通過一對齒數相等的齒輪組將運動分別傳遞給兩套同步帶、帶輪，同步帶輪又將將運動傳遞給驅動第一指桿的齒輪組和驅動曲柄的齒輪組。由于驅動曲柄的齒輪與驅動第一指桿的齒輪的角速度之比為2∶1，所以第一指桿與第二指桿的相對角速度指比為1∶1，即可保證所有指桿具有相同的轉動角速度，即可保證內包絡圓直徑的均勻變化。

本發明的優點在于：

(1)本發明中的夾持器自由度少、接觸點數多且具有較寬的抓持范圍和較大的抓持重量。

(2)本發明中的夾持器進一步借助于連桿傳動的手指及呈交錯布置于箱體兩側的手指且內部可形成不同直徑大小的包絡圓，使得夾持器可以抓持不同形狀的物體，如圓柱體、長方體、球狀體及彈性物體等等。

附圖說明

圖1為本發明外部結構示意圖；

圖2為本發明左側指部結構示意圖；

圖3為本發明右側指部結構示意圖；

圖4為本發明傳動箱體內部傳動結構示意圖。

圖中：

1-指部A?????????2-指部B?????????3-指部C????????4-傳動箱體

5-連接法蘭??????101-第一指桿A???102-第二指桿A??103-連桿A

104-曲柄A???????105-軸A?????????106-空心軸A????107-齒輪A