[發明專利]一種氣動魔方機器人機械手

在審

• 申請號: 202010130098.8
• 申請日: 2020-02-28
• 公開（公告）號: CN111230899A
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發明（設計）人: 王宇林;羅晨;周怡君
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: B25J11/00
• 分類號: B25J11/00
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司 32206
• 代理人: 景鵬飛

本發明提供一種氣動魔方機器人機械手，其用于實現抓取及擰動魔方，包括：一個帶有兩個支撐臺的固定平臺，兩個旋動裝置，以及兩個夾持裝置。本發明的魔方機器人采用氣動抓取裝置，提供的夾緊力比通過電機的夾緊力大，響應速度更快，并且對比電機夾緊氣動夾緊無需限位裝置和接觸檢測裝置，可以在簡化夾取裝置的同時，減少魔方夾緊時的晃動，使夾緊擰動魔方更加穩定。本發明的魔方機器人通過添加摩擦墊和魔方限位件，提供更大的夾緊力和更精確的位置限制功能。

技術領域

本發明涉及一種氣動魔方機器人機械手技術,屬于機器人技術領域。

背景技術

魔方機器人機械手可以通過機械裝置實現人類實現擰動復原魔方的功能。

目前，已有眾多高校和科研單位對魔方機器人進行了研究，現舉例如下。

五邑大學孔凡國等申請的公開號為CN110053059A的專利，其發明名稱為“一種雙臂魔方機器人”，該專利通過旋轉電機旋轉機械爪，通過電機推動滑塊實現兩爪子抓合，抓合方式為直線抓合。由于抓合機構的滑塊制作精度問題，導致制作成本較高，且夾緊力較小。

合肥工業大學金棟等申請的公開號為CN110561455A的專利，其發明名稱為“一種魔方機器人機械手”，該專利通過旋轉電機旋轉機械手，以及通過氣缸推動的機械手魔方抓合機構，其抓合為直線抓合，滑塊滑道需要較高的精度及質量要求。

北京理工大學珠海學院程開等申請的公開號為CN209380752U的專利，其發明名稱為“雙臂解魔方機器人”，該專利通過旋轉電機旋轉氣動夾爪，實現對魔方的翻動，夾爪連接在氣缸上，實現夾爪的閉合夾緊魔方。

現有的魔方解算機器人普遍采取雙臂機器人結構，同時現有的魔方機器人的魔方解算結構普遍含有旋轉結構和夾持機構兩部分。魔方機器人普遍的旋轉機構為電機驅動。而魔方機器人的夾持機構主要為由電機驅動和氣缸驅動兩種夾持方式。其中電機夾持方案普遍夾緊力較小，通過電機夾持魔方不夠穩定、晃動幅度較大，在結構設計上復雜。氣缸夾持方案在夾緊力方面更大。針對氣缸式夾緊方案，普遍的解決方案為通過安裝在同一滑道上的兩滑塊驅動爪子，實現對于魔方的夾緊。在通過滑道和滑塊的氣動夾緊機構中，滑道和滑塊需要精度較高且需要承受載荷較大，相應費用較高。

發明內容

為解決上述問題，本發明公開了一種氣動魔方機器人機械手，其對魔方的夾持更為穩定、牢固，在結構上更為簡單，降低了對材料的要求。

為了達到上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種氣動魔方機器人機械手，其用于實現對魔方的抓取及擰動復原，所述的氣動魔方機器人機械手包括：

一個帶有兩個支撐臺的固定平臺，支撐臺與水平面呈45°角，兩支撐臺之間的夾角為90°角，以確保兩個旋動裝置所旋動的兩個魔方平面垂直；

兩個旋動裝置，所述旋動裝置包括步進電機、聯軸器和支撐板，兩個旋動裝置相對設置在兩個支撐臺上；

以及兩個夾持裝置，兩個所述的夾持裝置分別設置在兩個所述的支撐板上，每個所述的夾持裝置包括氣缸、兩個連接件、一個中間連接件、兩個夾持手指、兩個摩擦墊、兩個魔方限位件和若干合頁，所述氣缸的底部固定在支撐板上，頂部安裝有固定板，所述的中間連接件固定在氣缸的推桿頭部，所述的兩個夾持手指下部分別通過合頁固定在固定板的兩側上，同時夾持手指中部通過合頁固定在連接件上，兩個夾持手指間距為魔方邊長；兩組夾持手指之間的范圍為魔方放置范圍；所述連接件通過合頁固定在中間連接件上，所述的摩擦墊貼于夾持手指靠近魔方一側的頂端；所述的兩個魔方限位件分別貼于兩個摩擦墊的下方。

進一步的，所有與連接板和夾持手指連接的合頁均采用螺栓連接方式。

進一步的，所有夾持手指的頂部寬度小于魔方單一塊邊長。