[發明專利]一種新型可伸展欠驅動四棱柱桁架機械手

有效

• 申請號: 201711439217.2
• 申請日: 2017-12-27
• 公開（公告）號: CN108068135B
• 公開（公告）日: 2020-09-15
• 發明（設計）人: 李兵;黃海林;吳炎霖;賈廣魯
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學（深圳）
• 主分類號: B25J15/02
• 分類號: B25J15/02;B25J15/10;B64G4/00
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 朱本利

本發明提供了一種新型可伸展欠驅動四棱柱桁架機械手，其包括：至少一個機械手爪，機械手爪均有多個桁架結構；桁架結構包括多個伸縮剪叉單元、多個轉動剪叉單元；伸縮剪叉單元包括四個伸縮剪叉桿，四個伸縮剪叉桿相互連接形成四邊形剪叉結構；轉動剪叉單元包括相互連接的兩個伸縮剪叉桿、兩個轉動剪叉桿；每一轉動剪叉桿包括第一轉動桿、第二轉動桿，第一轉動桿、第二轉動桿通過轉動軸連接；桁架結構處于折疊狀態時，第一固定板、第二固定板相互平行設置；桁架結構伸展至指定狀態時，第一轉動桿圍繞轉動軸旋轉預定的角度，帶動第一固定板相對于第二固定板進行轉動。本發明具有折疊功能，減少了占用空間；其強度高，結構緊湊、自適應性強。

技術領域

本發明涉及一種新型可伸展欠驅動四棱柱桁架機械手。

背景技術

人類的太空任務不斷增加，太空機器人的作用便突顯了出來，例如太空機械手可以對太空的貨物進行搬運，對在軌機器人或者垃圾可以抓取回收進行維修的工作。應用機器人宇航員可代替宇航員從事艙外作業，應用星球探測機器人可對星球進行無人探測。目前空間機器人雖然具有智能化程度高、對作業任務適應能力強等優點，但是其結構復雜且驅動繁瑣，操作難度大，要求技術高，且在太空種又極易受到大溫差與輻射多種因素的干擾，易造成機器人損壞。復雜的機構在發射進太空占用體積過來，成本過高也是不可忽視的問題。

中國專利公開了201410056414.6公開了一種可伸展欠驅動索桿桁架式機械手爪，包括前端連接裝置、桿間轉角限位機構、末端索桿桁架、繩索、多個定位柱和多個可伸展模塊化索桿桁架；所述前端連接裝置包括連接板、兩個繩索軸、兩個限位柱、兩個安裝板、兩個過渡板和四個支撐板，豎直方向上位于同一側的兩個支撐板穿設有繩索軸，電機的輸出軸豎向設置且與相對應的繩索軸連接；每個所述可伸展模塊化索桿桁架包括兩個繞繩軸、十二個摩擦阻尼金屬片和六個連接桿。

現有技術的缺陷在于：占用體積大，不具有折疊展開的功能，剛度不夠大，抓取方向單一，只能沿一個方向進行抓取；架式結構通過限位只能沿單一方向抓取，不夠靈活。

因此，如何提供一種面向空間非合作目標抓捕的可伸展的桁架式機械手，成了業內需要解決的問題。

發明內容

針對現有技術的缺陷，本發明提供了一種新型可伸展欠驅動四棱柱桁架機械手，其采用可伸展式機構，占用體積小、靈活度高，具有對非合作目標抓捕剛度高，抓取力大，適應力強且易于折疊發射等多種優點。

為了實現第一述目的，本發明提供了一種新型可伸展欠驅動四棱柱桁架機械手，其包括至少一個機械手爪，機械手爪均有多個桁架結構；桁架結構包括：

第一固定板、第二固定板及用于連接第一固定板、第二固定板的第一剪叉臂、第二剪叉臂、第三剪叉臂、第四剪叉臂；第一剪叉臂、第二剪叉臂為伸縮剪叉臂；第三剪叉臂、第四剪叉臂為轉動剪叉臂；

伸縮剪叉臂包括至少一組伸縮剪叉單元；伸縮剪叉單元包括四個伸縮剪叉桿，四個伸縮剪叉桿相互連接形成四邊形剪叉結構；

轉動剪叉臂包括至少一組轉動剪叉單元；轉動剪叉單元包括相互連接的兩個伸縮剪叉桿、相互連接的兩個轉動剪叉桿；每一轉動剪叉桿包括第一轉動桿、第二轉動桿，第一轉動桿、第二轉動桿通過轉動軸連接；

桁架結構處于折疊狀態時，第一固定板、第二固定板相互平行設置；桁架結構伸展至指定狀態時，第一轉動桿圍繞轉動軸旋轉預定的角度，進而帶動第一固定板相對于第二固定板進行轉動。

本發明中的桁架結構采用四棱柱結構，其中第一剪叉臂、第二剪叉臂相鄰設置；第三剪叉臂、第四剪叉臂相鄰設置，且第一剪叉臂、第二剪叉臂均可以實現伸縮和轉動，解決了傳統剪叉結構中只能夠實現伸縮，不能轉動的弊端，從而實現完成機械手多角度的抓取動作。

本發明利用該桁架結構的可伸展的性能，該機械手空閑狀態下，可以節省大量的空間，使用時，可以根據需要完成相應的抓取動作，占地面積小，使用性能強。