[發(fā)明專利]可勾取和捏取的四指向心運(yùn)動并聯(lián)機(jī)構(gòu)手掌機(jī)械手

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011008268.1
• 申請日: 2020-09-23
• 公開（公告）號: CN112123358B
• 公開（公告）日: 2021-11-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 章軍;陸新龍;劉禹;陳彥秋;姚宇航;王琨;周浪;呂兵
• 申請（專利權(quán)）人: 江南大學(xué)
• 主分類號: B25J15/00
• 分類號: B25J15/00
• 代理公司: 無錫華源專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32228
• 代理人: 嚴(yán)梅芳

1.一種可勾取和捏取的四指向心運(yùn)動并聯(lián)機(jī)構(gòu)手掌機(jī)械手，其特征在于：包括底板(1)、電機(jī)(2)、聯(lián)軸器(3)、大平行帶座軸承(4)、正反螺紋絲杠(5)、正螺紋絲杠螺母(6)、直角板滑塊(7)、導(dǎo)軌座(8)、鉸鏈軸(9)、耐磨墊圈(10)、從動搖桿(11)、主動搖桿(12)、連桿(13)、銷軸(14)、短手指座(15)、手指部件(16)、開槽曲柄(17)、齒輪蓋板(18)、帶蝸輪減速器步進(jìn)電機(jī)(19)、主動齒輪(20)、平鍵(21)、驅(qū)動軸(22)、長套筒(23)、帶座軸承(24)、直線滑座(25)、從動軸(26)、直線導(dǎo)軌(27)、錐孔齒輪(28)、錐套(29)、扁圓螺母(30)、小帶座軸承(31)、短導(dǎo)向螺柱(32)、反螺紋絲杠螺母(33)、中手指座(34)、厚墊塊(35)、長短導(dǎo)向螺柱(36)、U形安裝板(37)、錐齒輪支撐板(38)、電機(jī)行星輪減速器(39)、大錐齒輪(40)、小錐齒輪(41)、小錐齒輪軸(42)、小平行帶座軸承(43)和軟軸部件(44)；手指部件(16)的組成零件是指根(16a)、鉸鏈芯軸(16b)、指尖(16c)；軟軸部件(44)的組成零件是圓錐壓頭(44a)、滾花螺母套(44b)、軟軸體(44c)；

包括位于同一平面上的前左、前右、后左、后右這四個(gè)桿件尺寸相同的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，帶蝸輪減速器步進(jìn)電機(jī)(19)驅(qū)動的四個(gè)曲柄的角位移相等，前左和前右的搖桿鉸鏈同軸、固定在前面的直角板滑塊(7)上、后左和后右的搖桿鉸鏈同軸、固定在后面的直角板滑塊(7)上；電機(jī)(2)驅(qū)動正反螺紋絲杠(5)使兩個(gè)直角板滑塊(7)以相等速度相向靠近或反向遠(yuǎn)離，搖桿鉸鏈移動形成并聯(lián)機(jī)構(gòu)；

二根直線導(dǎo)軌(27)的兩端各由兩個(gè)導(dǎo)軌座(8)固定，四個(gè)導(dǎo)軌座(8)安裝在底板(1)上，二根直線導(dǎo)軌(27)同軸安裝，直線滑座(25)穿過直線導(dǎo)軌(27)而直線移動，直角板滑塊(7)固定在直線滑座(25)上；與二根直線導(dǎo)軌(27)平行的正反螺紋絲杠(5)上有正螺紋絲杠螺母(6)和反螺紋絲杠螺母(33)；

正螺紋絲杠螺母(6)和反螺紋絲杠螺母(33)分別固定在兩個(gè)直角板滑塊(7)上，在直線導(dǎo)軌(27)導(dǎo)向下，電機(jī)(2)驅(qū)動正反螺紋絲杠(5)帶動正螺紋絲杠螺母(6)和反螺紋絲杠螺母(33)，使兩個(gè)直角板滑塊(7)實(shí)現(xiàn)相向抓持或背向松持直線移動；二根鉸鏈軸(9)分別靠螺母固定在兩個(gè)直角板滑塊(7)上，鉸鏈軸(9)上穿過從動搖桿(11)和主動搖桿(12)上的孔，從動搖桿(11)左右側(cè)均有耐磨墊圈(10)，從動搖桿(11)和主動搖桿(12)在鉸鏈軸(9)上旋向相反的相對轉(zhuǎn)動；

主動搖桿(12)的水平面上同軸心線地銑削加工了兩層寬窄不同的腰形槽，主動搖桿(12)與左側(cè)的連桿(13)靠銷軸(14)鉸鏈聯(lián)結(jié)，銷軸(14)的導(dǎo)向圓柱面直徑與主動搖桿(12)的寬腰形槽寬度間隙配合，銷軸(14)螺母擰緊后銷軸(14)和主動搖桿(12)成一體，連桿(13)厚度上有間隙，連桿(13)可以在銷軸(14)中相對主動搖桿(12)轉(zhuǎn)動；移動銷軸(14)位置螺母固定后，可以手工調(diào)節(jié)搖桿的工作長度；連桿(13)的另一端與開槽曲柄(17)通過銷軸(14)鉸鏈聯(lián)結(jié)，開槽曲柄(17)也同軸心線地銑削加工了兩層寬窄不同的腰形槽，同主動搖桿(12)與連桿(13)聯(lián)結(jié)原理一樣，用來調(diào)節(jié)手工開槽曲柄(17)的工作偏心距；

主動的開槽曲柄(17)的另一端套在驅(qū)動軸(22)上，靠螺釘緊固在驅(qū)動軸(22)一端的削扁面上，傳遞驅(qū)動軸(22)轉(zhuǎn)動扭矩；驅(qū)動軸(22)裝有開槽曲柄(17)、長套筒(23)、兩個(gè)帶座軸承(24)、主動齒輪(20)，驅(qū)動軸(22)另一端的削扁圓柱段間隙配合地插進(jìn)帶蝸輪減速器步進(jìn)電機(jī)(19)驅(qū)動軸的孔內(nèi)，帶蝸輪減速器步進(jìn)電機(jī)(19)通過這削扁圓柱段傳遞扭矩到驅(qū)動軸(22)，驅(qū)動軸(22)上的平鍵(21)將扭矩傳遞到主動齒輪(20)上；修磨長套筒(23)軸向尺寸，可調(diào)節(jié)主動齒輪(20)的軸向位置；一個(gè)帶座軸承(24)固定在齒輪蓋板(18)上，被抓持物體產(chǎn)生軸向的重力由驅(qū)動軸(22)的軸肩面?zhèn)鬟f到這個(gè)帶座軸承(24)的內(nèi)圈承受，同軸心線的另一個(gè)帶座軸承(24)固定在底板(1)，齒輪蓋板(18)由兩個(gè)短導(dǎo)向螺柱(32)和底板(1)聯(lián)結(jié)成整體結(jié)構(gòu)，短導(dǎo)向螺柱(32)兩端均為與相應(yīng)孔間隙配合的圓柱面，再用螺母擰緊而不是短導(dǎo)向螺柱(32)旋緊在底板(1)和齒輪蓋板(18)上；

從動軸(26)由帶座軸承(24)和小帶座軸承(31)支撐，帶座軸承(24)和小帶座軸承(31)分別固定在齒輪蓋板(18)和底板(1)上，軸向由從動軸(26)的軸肩面、錐孔齒輪(28)、錐套(29)，扁圓螺母(30)構(gòu)成轉(zhuǎn)動體；主動齒輪(20)與錐孔齒輪(28)嚙合，錐孔齒輪(28)孔內(nèi)有錐套(29)，旋緊扁圓螺母(30)，從而通過圓錐接觸面的斜鍥作用，將扭矩傳遞到從動軸(26)上；從動的開槽曲柄(17)的另一端套在從動軸(26)上，靠螺釘緊固在從動軸(26)一端的削扁面上，從動軸(26)轉(zhuǎn)動扭矩再傳遞給從動的開槽曲柄(17)；反向擰松扁圓螺母(30)，錐孔齒輪(28)和錐套(29)脫開，可以調(diào)節(jié)主動的開槽曲柄(17)和從動的開槽曲柄(17)之間的相位角；

連桿(13)上開有腰型槽，腰形槽的寬度與短手指座(15)螺紋端的一段圓柱面直徑是間隙配合關(guān)系，短手指座(15)可以在連桿(13)的腰形槽任意位置、且短手指座(15)可以相對連桿(13)轉(zhuǎn)動任意角度，再用螺母固定在連桿(13)上；短手指座(15)上裝有手指部件(16)；

位于機(jī)械手左側(cè)的前左、后左兩個(gè)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)是主動的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，位于機(jī)械手右側(cè)的前右、后右兩個(gè)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)是從動的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)；一個(gè)短手指座(15)安裝在左側(cè)的連桿(13)上，也有一個(gè)中手指座(34)對應(yīng)安裝在右側(cè)的連桿(13)；短手指座(15)、中手指座(34)上的四個(gè)手指部件(16)的結(jié)構(gòu)和尺寸完全相同，短手指座(15)、中手指座(34)這四個(gè)安裝手指部件(16)的平面共面；

主動搖桿(12)上安裝短手指座(15)，從動搖桿(11)上安裝中手指座(34)；主動搖桿(12)的窄腰形槽的寬度與短手指座(15)螺紋端的一段圓柱面直徑是間隙配合關(guān)系，短手指座(15)安裝在主動搖桿(12)的腰形槽任意位置，短手指座(15)可以相對主動搖桿(12)轉(zhuǎn)動任意角度，再用螺母固定在主動搖桿(12)；主動的連桿(13)比主動搖桿(12)的位置高，從動的連桿(13)比從動搖桿(11)的位置高，安裝手指部件(16)的安裝面上墊上厚墊塊(35)，短手指座(15)、中手指座(34)這四個(gè)安裝手指部件(16)的平面共面；

所述正反螺紋絲杠(5)兩端靠大平行帶座軸承(4)支撐，大平行帶座軸承(4)固定在底板(1)上，電機(jī)(2)固定在底板(1)上，電機(jī)(2)和正反螺紋絲杠(5)之間靠聯(lián)軸器(3)聯(lián)結(jié)；

所述U形安裝板(37)上開設(shè)有與機(jī)器人本體相聯(lián)結(jié)的孔系，U形安裝板(37)通過四根長短導(dǎo)向螺柱(36)固定在底板(1)上實(shí)現(xiàn)錐齒輪支撐板(38)和底板(1)的連接；

同步驅(qū)動四根曲柄的同一平面的齒輪系中，兩個(gè)主動齒輪(20)和兩個(gè)錐孔齒輪(28)的模數(shù)、齒數(shù)均相等，兩個(gè)主動齒輪(20)是正變位齒輪、且齒頂高系數(shù)大，兩個(gè)錐孔齒輪(28)是負(fù)變位齒輪、且齒頂高系數(shù)小；主動齒輪(20)嚙合的一對齒輪的中心距較大，主動齒輪(20)與錐孔齒輪(28)嚙合的二對齒輪的中心距較小，兩個(gè)主動齒輪(20)上和二根驅(qū)動軸(22)上各兩個(gè)鍵槽的相位角有或無加工匹配；有加工匹配，變位系數(shù)小，主動齒輪(20)齒頂圓直徑大于中心距，齒頂在輪齒縫隙中相對移動而不干涉；無加工匹配，變位系數(shù)大，主動齒輪(20)齒頂圓直徑小于中心距，兩個(gè)齒輪的齒頂圓之間有間隙而不干涉；使得兩個(gè)錐孔齒輪(28)之間沒有干涉，在同一平面的齒輪系中實(shí)現(xiàn)四根曲柄角位移相等。