[發明專利]一種可變剛度的柔性機械手

有效

• 申請號: 201310229920.6
• 申請日: 2013-06-09
• 公開（公告）號: CN103273498A
• 公開（公告）日: 2013-09-04
• 發明（設計）人: 趙鐵軍
• 申請（專利權）人: 沈陽工業大學
• 主分類號: B25J15/08
• 分類號: B25J15/08
• 代理公司: 沈陽智龍專利事務所(普通合伙) 21115
• 代理人: 宋鐵軍;周楠

技術領域

?本發明是一種可以調節剛度的柔性機械手，特別是一種實現人與機器人的安全交互作業，或者是機器人的作業對象需要柔性接觸等工作環境的柔性機械手，完成機器人對殘障人士服務、柔性裝配、柔性采摘等工作過程。

背景技術

現有的機械手多為剛性結構，適用于工業生產線等結構化作業環境，在人類生活、農作物生產等非結構化環境中，因操作準確性等問題，易于造成對人的傷害、農作物的破壞等問題。一種可變剛度的柔性機械手旨在柔性接觸對象以保證其安全，剛性夾持對象以實現精確操作。因此本發明的產品“一種可變剛度的機械手”具有廣闊的應用前景。

發明內容

?發明目的：

本發明提供一種可變剛度的柔性機械手，目的是解決剛性機械手操作過程中的安全性問題，采用柔索驅動和彈簧片驅動等驅動方式使作業過程安全可靠。

技術方案：

本發明是通過以下技術方案來實現的：

一種可變剛度的柔性機械手，是一種單自由度的夾持機械手機構；其特征在于：該機械手包括柔索驅動模塊、剛度調節模塊和夾持手爪模塊三部分，柔索驅動模塊通過剛度調節模塊連接夾持手爪模塊。

柔索驅動模塊由手爪張開柔索、手爪閉合柔索、卷筒、卷筒支撐軸和卷筒支撐板組成；手爪張開柔索和手爪閉合柔索作為原動件，手爪張開柔索一端與原動機相連，另一端與卷筒相連，手爪閉合柔索一端與原動機相連，另一端與卷筒相連；第一卷筒通過第一卷筒支撐軸與卷筒支撐板相連，第二卷筒通過第二卷筒支撐軸與卷筒支撐板相連；手爪張開柔索和手爪閉合柔索驅動卷筒逆時針旋轉或順時針旋轉構成力閉合驅動方式。

剛度調節模塊主要由彈簧片、彈簧片夾板、滑塊、轉輪、彈簧片夾板、絲杠、螺母、絲杠支承軸承座、剛度調節旋鈕組成；絲杠通過絲杠支承軸承座支承，絲杠支承軸承座固定在夾持手爪上，絲杠外側設有剛度調節旋鈕，內側設有螺母，滑塊與螺母通過螺釘連接且同步運動，彈簧片夾板通過螺釘與滑塊連接且同步運動，彈簧片兩端均設在彈簧片夾板夾槽中，彈簧片夾板通過螺釘與轉輪連接且同步運動，轉輪通過卷筒支撐軸與卷筒支撐板相連，轉輪與卷筒通過螺釘連接同步運動，轉輪通過彈簧片驅動夾持手爪運動。

夾持手爪模塊由夾持手爪、轉盤、滑動軸承組成；轉盤通過滑動軸承與卷筒支撐板構成轉動副，轉盤通過螺釘連接夾持手爪同步運動，夾持手爪繞卷筒和轉輪的軸心轉動，完成夾持物體動作。

優點及效果：

與現有的技術相比，本發明的有益效果如下：

（1）本發明這種可變剛度的柔性機械手，其柔索驅動模塊采用力閉合驅動模式，提高了機器手的承載能力和運動穩定性；剛度調節模塊通過絲杠螺母的位移控制，改變夾持手爪驅動彈簧片的長度，實現夾持機械手的剛度控制，簡化了控制過程；機械手在作業過程中，由柔性到剛性的變換過程，實現了操作安全性和準確性的統一；

（2）本發明解決了機械手作業過程中的剛度調節問題，可根據任務需要，在機械手與任務對象剛接觸中表現為低剛度的柔性狀態和作業的容讓性，在與任務對象接觸過程后通過剛度的變化實現作業的準確性；

（3）本發明可以提高機器人的作業安全性，避免機器人作業過程中對協作對象的傷害。

附圖說明：

圖1為本發明結構示意圖。

附圖標記說明：

1、手爪張開柔索；2、手爪閉合柔索；3、第二剛度調節旋鈕；4、第二絲杠支承軸承座；5、第二絲杠；6、第二卷筒支撐軸；7、第二螺母；8、第一絲杠支承軸承座；9、第一螺母；10、第一卷筒支撐軸；11、第一絲杠；12、第一剛度調節旋鈕；13、第一夾持手爪；14、第一彈簧片夾板；15、第一轉輪；16、第一彈簧片；17、第一卷筒；18、第一滑塊；19、第二彈簧片夾板；20、卷筒支撐板；21、第三彈簧片夾板；22、第二滑塊；23、第二卷筒；24、第二彈簧片；25、第二轉輪；26、第四彈簧片夾板；27、第二夾持手爪，28、第二滑動軸承；29、第二轉盤；30、第一滑動軸承；31、第一轉盤。

具體實施方式：

下面結合附圖對本發明加做進一步的說明：

本發明是一種可變剛度的柔性機械手，如圖1中所示，是一種單自由度的夾持機械手機構；其特征在于：該機械手包括柔索驅動模塊、剛度調節模塊和夾持手爪模塊三部分，柔索驅動模塊通過剛度調節模塊連接夾持手爪模塊。