[發(fā)明專利]控制夾持變形的機(jī)械手

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911037133.5
• 申請(qǐng)日: 2019-10-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110744577B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-04-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 雷華;魯陽(yáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號(hào): B25J15/02
• 分類號(hào): B25J15/02;B25J15/12;B25J9/16;B25J13/08
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 萬(wàn)尾甜;韓介梅

本發(fā)明公開(kāi)了一種控制夾持變形的機(jī)械手，用于機(jī)器人。該裝置由機(jī)架、編碼絲桿、夾持器、驅(qū)動(dòng)器和數(shù)控器組成。編碼絲桿由測(cè)微絲桿和三態(tài)編碼器組成，三態(tài)編碼器包括齒盤和四副懸臂梁傳感器。夾持器包括兩個(gè)夾持臂。編碼絲桿與夾持器組成力?變形?位移復(fù)合傳感機(jī)構(gòu)，安裝在機(jī)架上，并與驅(qū)動(dòng)器連接。裝置工作時(shí)，數(shù)控器控制驅(qū)動(dòng)器和編碼絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)，夾持器夾持物體，復(fù)合傳感機(jī)構(gòu)與數(shù)控器交互傳輸測(cè)控信號(hào)，實(shí)時(shí)測(cè)量夾持力和夾持點(diǎn)間距，控制物體的變形。

技術(shù)領(lǐng)域

本設(shè)計(jì)為控制夾持變形的機(jī)械手，用于工業(yè)機(jī)器人。

背景技術(shù)

機(jī)械手是包括工業(yè)領(lǐng)域中大量自動(dòng)化生產(chǎn)、加工、檢測(cè)設(shè)備在內(nèi)的多種機(jī)器人的前端作業(yè)機(jī)構(gòu)，其基本功能是取放，即抓取、轉(zhuǎn)移、釋放物體。在取放過(guò)程中，需要控制機(jī)械手對(duì)物體的夾持力。對(duì)于許多應(yīng)用來(lái)說(shuō)，還需要控制夾持力引起的物體變形，并達(dá)到足夠的控制精度。然而到目前為止，尚缺乏具備這種能力的機(jī)械手。

發(fā)明內(nèi)容

本設(shè)計(jì)的目的，是為工業(yè)機(jī)器人提供一種控制夾持變形的機(jī)械手。該機(jī)械手以柔性方式夾持物體，通過(guò)對(duì)夾持力和夾持點(diǎn)間距的測(cè)量與測(cè)控，實(shí)現(xiàn)對(duì)夾持變形的測(cè)量與測(cè)控，并且可以滿足普通工業(yè)測(cè)量對(duì)載荷分辨力和變形分辨力的要求。

本設(shè)計(jì)的機(jī)械手由機(jī)架、編碼絲桿、驅(qū)動(dòng)器、夾持器以及數(shù)控器組成。

機(jī)架的結(jié)構(gòu)包括一長(zhǎng)方形基板、位于基板下方用于連接機(jī)器人手臂的聯(lián)軸器、分立于基板上方左、右側(cè)的左軸承支板和右軸承支板、位于基板上表面的U形導(dǎo)向限位槽。左軸承支板上嵌裝有左軸承，右軸承支板上嵌裝有右軸承，兩軸承處于共軸位置，軸線與U形導(dǎo)向限位槽的軸線平行。

編碼絲桿由測(cè)微絲桿和三態(tài)編碼器組成。

測(cè)微絲桿為雙螺紋臺(tái)階軸，其結(jié)構(gòu)從左到右分為I-II、II-III、III-IV、IV-V、V-VI五段。I-II段為光軸，II-III段為左旋螺紋軸，III-IV段為突起的臺(tái)階軸，IV-V段為右旋螺紋軸，V-VI段也是光軸。兩螺紋段的長(zhǎng)度、導(dǎo)程和外徑相等。測(cè)微絲桿通過(guò)I-II段光軸與左軸承的配合和V-VI段光軸與右軸承的配合安裝在機(jī)架上，I-II段光軸外伸到左軸承支板的左側(cè)，V-VI段光軸外伸到右軸承支板的右側(cè)。

三態(tài)編碼器由齒盤、傳感器支架、左上懸臂梁傳感器、右上懸臂梁傳感器、左下懸臂梁傳感器和右下懸臂梁傳感器組成。齒盤為周邊分布有圓弧齒的圓盤，固定在測(cè)微絲桿的V-VI段光軸上，圓弧齒的數(shù)量為4的整數(shù)倍。傳感器支架為一矩形框架，固定在機(jī)架基板的右上方，并將齒盤圍在中間。傳感器支架的四條邊順次在靠近一側(cè)邊角的位置加工有一個(gè)軸線平行于支架平面且垂直于所在邊的矩形通孔和一個(gè)與矩形通孔垂直聯(lián)通的螺紋孔。四個(gè)懸臂梁傳感器的形狀和尺寸相同，采用的彈性體為等截面彈性梁或變截面彈性梁，四個(gè)彈性梁的根部分別與傳感器支架的四個(gè)矩形通孔配合，利用緊定螺釘旋入螺紋孔產(chǎn)生的壓緊力，固定于傳感器支架的四側(cè)內(nèi)壁。四個(gè)彈性梁在靠近根部處分別沿梁軸線方向貼有單軸電阻應(yīng)變計(jì)[R₅,R₆]、[R₇,R₈]、[R₉,R₁₀]和[R₁₁,R₁₂]，在靠近自由端處朝向齒盤一側(cè)分別加工有左三角形突棱、上三角形突棱、右三角形突棱、下三角形突棱。四個(gè)彈性梁均有一定量的預(yù)變形，預(yù)變形產(chǎn)生的彈性壓力使四個(gè)三角形突棱的棱頂分別與齒盤周邊的圓弧齒保持接觸，接觸點(diǎn)的位置按以下條件確定：

a.設(shè)齒盤的縱向?qū)ΨQ線通過(guò)正上方圓弧齒和正下方圓弧齒的中心，齒盤的水平對(duì)稱線通過(guò)最左端圓弧齒和最右端圓弧齒的中心。