[發明專利]一種多穩態結構夾持機械手

有效

• 申請號: 201910859085.1
• 申請日: 2019-09-11
• 公開（公告）號: CN110614644B
• 公開（公告）日: 2022-06-17
• 發明（設計）人: 朱偉;時寬祥
• 申請（專利權）人: 常州大學
• 主分類號: B25J15/02
• 分類號: B25J15/02;B25J15/08
• 代理公司: 常州市英諾創信專利代理事務所(普通合伙) 32258
• 代理人: 朱麗莎

本發明提供了一種多穩態結構夾持機械手，包括機架，機架上固定有伺服電機，伺服電機輸出端傳動連接有沿機架長度方向伸縮的伸縮傳動裝置，伸縮傳動裝置前端連接有至少具有兩種自平衡狀態的多穩態結構。本發明結構設計合理，機械手可通過驅動力在兩個自平衡狀態之間相互轉換，繼而實現夾持機械手張開和閉合的兩種形態的轉變；采用剛性桿和拉伸彈簧聯合設計，具有質量低、慣性力小、柔順性好、便于攜帶等優點；機構工作時占用空間小，夾持速度快，機構結構簡單巧妙，安裝方便。

技術領域

本發明涉及工業機器人領域特別是小型夾持機械手領域，尤其涉及一種多穩態結構夾持機械手。

背景技術

張拉整體結構是一類輕質、網格狀的空間結構體系，由預拉伸的繩單元和預壓縮的桿單元相互連接而成。在沒有任何外部支撐的情況下，靠桿和繩的預應力作用即可保持自身的幾何構型，在受到保守力擾動時，總是趨向于恢復到初始的自平衡狀態。結構受力大時，結構產生大變形，但外力撤去后它有恢復至初始形態的能力。傳統的張拉整體結構，只有一種自平衡狀態，新型張拉整體結構是一類具有多種自平衡狀態的結構——多穩態張拉整體結構。利用這一結構特性，可針對設計一種基于多穩態結構的夾持機械手。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：為了克服現有技術之不足，本發明提供一種具有多種自平衡狀態的結構、質量低、慣性力小、柔順性好、可折疊，工作時占用空間小，夾持速度快，機構結構簡單，安裝方便的一種多穩態結構夾持機械手。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種多穩態結構夾持機械手，包括機架，所述機架上固定有伺服電機，所述伺服電機輸出端傳動連接有沿機架長度方向伸縮的伸縮傳動裝置，所述伸縮傳動裝置前端連接有至少具有兩種自平衡狀態的多穩態結構。

進一步的，所述的多穩態結構設置在機架上，包括U形空心環連接件、沿機架長度方向對稱設置的多個剛性桿和多個拉伸彈簧；所述的多個剛性桿包括從第一剛性桿、第二剛性桿、第三剛性桿和第四剛性桿；所述的第一剛性桿與第二剛性桿沿機架長度方向對稱設置，且第一剛性桿與第二剛性桿靠近伺服電機一側端部轉動連接，所述第一剛性桿與第二剛性桿轉動連接處形成第一節點；第一剛性桿對應第一節點的另一端為第二節點，并在第二節點處與第三剛性桿轉動連接，第三剛性桿另一端轉動連接有第一夾持手臂；第二剛性桿對應遠離第一節點的端部為第七節點，并在第七節點處與第四剛性桿轉動連接，第四剛性桿另一端轉動連接有第二夾持手臂，所述的第一夾持手臂與第二夾持手臂對稱設置；所述的多個拉伸彈簧包括第一拉伸彈簧、第二拉伸彈簧、第三拉伸彈簧、第四拉伸彈簧、第五拉伸彈簧、第六拉伸彈簧、第七拉伸彈簧、第八拉伸彈簧、第九拉伸彈簧和第十拉伸彈簧；所述機架靠近伺服電機的一端具有第六節點、另一端具有第五節點，所述第一拉伸彈簧連接在第六節點與第一節點之間，第二拉伸彈簧連接在第一節點第五節點之間；第三拉伸彈簧連接在第六節點與第二節點之間，第四拉伸彈簧連接在第六節點與第七節點之間；第五拉伸彈簧連接在第二節點與第五節點之間，第六拉伸彈簧連接在第七節點與第五節點之間；第七拉伸彈簧連接在第二節點與第一夾持手臂的非夾持端之間，第八拉伸彈簧連接在第七節點與第二夾持手臂的非夾持端之間；第九拉伸彈簧一端與第五節點連接、另一端與第一夾持手臂連接，第十拉伸彈簧一端與第五節點連接、另一端與第二夾持手臂連接；所述的第三拉伸彈簧與第四拉伸彈簧相對于機架長度方向對稱設置，第五拉伸彈簧與第六拉伸彈簧相對于機架長度方向對稱設置，第七拉伸彈簧與第八拉伸彈簧相對于機架長度方向對稱設置，第九拉伸彈簧與第十拉伸彈簧相對于機架長度方向對稱設置。

優選的，所述的伸縮傳動裝置為螺紋桿，所述螺紋桿一端與伺服電機輸出端傳動連接，另一端與U形空心環連接件的空心環限位連接。

相應的，為了便于第一剛性桿和第二剛性桿有效轉動連接，所述的第一剛性桿與第二剛性桿在第一節點處通過轉動副轉動連接，所述轉動副位于U形空心環連接件的空心環內。

更進一步的，所述的第一拉伸彈簧與第二拉伸彈簧結構相同，相對于轉動副對稱設置。