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

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011008268.1
• 申請(qǐng)日: 2020-09-23
• 公開（公告）號(hào): 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(qǐng)（專利權(quán)）人: 江南大學(xué)
• 主分類號(hào): B25J15/00
• 分類號(hào): 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

本發(fā)明涉及一種可勾取和捏取的四指向心運(yùn)動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)手掌機(jī)械手，屬于機(jī)器人、自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域，雙驅(qū)動(dòng)五桿滑塊并聯(lián)機(jī)構(gòu)的曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)和搖桿的鉸鏈座移動(dòng)的絲杠電機(jī)協(xié)同，絲杠正反轉(zhuǎn)動(dòng)使四根搖桿的兩個(gè)鉸鏈座相向或北向背向直線移動(dòng)，與并聯(lián)機(jī)構(gòu)的四根曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)組合，使四手指均向機(jī)械手中心運(yùn)動(dòng)，四根手指部件安裝在連桿或搖桿上，捏取被抓物體；且對(duì)于水平放置圓柱體、球體、橢球體這些曲面形狀的被抓物體，手指側(cè)面接近、或較小接觸力接觸到被抓物體后機(jī)械手運(yùn)動(dòng)前，通過軟軸驅(qū)動(dòng)指尖部分轉(zhuǎn)動(dòng)，在被抓物體側(cè)底處勾取，從而大大減少捏取的夾持力、并可靠抓取。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及機(jī)器人、自動(dòng)化應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種可勾取和捏取的四指向心運(yùn)動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)手掌機(jī)械手。

背景技術(shù)

抓取機(jī)械手又稱末端執(zhí)行器、末端抓持器，是機(jī)器人抓取物體的操作工具。由于抓取對(duì)象的復(fù)雜性，除了一些造價(jià)高昂、裝置復(fù)雜的仿人靈巧機(jī)械手外，其余末端執(zhí)行器并不能通用地、可靠地抓取不同類別的對(duì)象。就接觸狀態(tài)看，為了適應(yīng)長方體、圓柱體、球體等被抓物體形狀的不同，需要手指的指根部位進(jìn)行轉(zhuǎn)位，以便手指接觸面更好地適應(yīng)不同形狀的被抓物體，這個(gè)轉(zhuǎn)位動(dòng)作是手掌的基本功能。

對(duì)于農(nóng)產(chǎn)品、食品等抓取對(duì)象，由于尺寸變化與形狀不一(物形)、軟硬韌脆(物性)和距離密疏與相互疊放(物態(tài))的原因，適配而有一定通用性的末端執(zhí)行器就更難以實(shí)現(xiàn)。

為此，授權(quán)專利“手指變位并轉(zhuǎn)位的雙驅(qū)動(dòng)曲柄搖桿滑塊并聯(lián)機(jī)構(gòu)手掌式機(jī)械手”(專利號(hào)：201710220457.7)，提出了一種“并聯(lián)機(jī)構(gòu)手掌式機(jī)械手”的方案。該機(jī)械手有四指，其中一根手指是固定的，采用并聯(lián)的二套曲柄搖桿滑塊并聯(lián)機(jī)構(gòu)使得另外二根動(dòng)手指變位并轉(zhuǎn)位(變位與轉(zhuǎn)位的關(guān)系是唯一的，即動(dòng)手指的坐標(biāo)位置確定了動(dòng)手指的轉(zhuǎn)位角度)，靠二電機(jī)協(xié)同驅(qū)動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)手掌選擇最終手指的位姿而夾持物體，并且選擇動(dòng)手指的運(yùn)動(dòng)軌跡以避障。

經(jīng)算法測試、樣機(jī)制作、抓取試驗(yàn)及性能分析等流程，得出該機(jī)械手的缺陷是：①靠單個(gè)固定手指來定位抓取物體，機(jī)械手與機(jī)械臂的基準(zhǔn)不重合，機(jī)械手坐標(biāo)原點(diǎn)與大小物體質(zhì)心的偏移量大，機(jī)械手偏心力距較大；②靠單手指來定位抓取物體，由于機(jī)械臂定位精度，抓取過程中被抓物體有一點(diǎn)移動(dòng)；③二根動(dòng)手指而不是三根手指同時(shí)向被抓物體運(yùn)動(dòng)，夾緊過程的效率低；④雙驅(qū)動(dòng)五桿滑塊并聯(lián)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)二手指變位，因其x、y坐標(biāo)所確定的位置上轉(zhuǎn)位的角度是確定的，被抓物體的曲面接觸而采用橫截面為平面的手指，或被抓物體的平面接觸而采用橫截面為曲面的手指，同時(shí)垂直抓取圓柱體與長方體的通用性不夠好。

發(fā)明內(nèi)容

本申請(qǐng)人針對(duì)上述現(xiàn)有生產(chǎn)技術(shù)中的缺點(diǎn)，提供一種可勾取和捏取的四指向心運(yùn)動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)手掌機(jī)械手，適用范圍較廣、靈活性好、抓取可靠、敏捷。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：一種可勾取和捏取的四指向心運(yùn)動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)手掌機(jī)械手，包括底板、電機(jī)、聯(lián)軸器、大平行帶座軸承、正反螺紋絲杠、正螺紋絲杠螺母、直角板滑塊、導(dǎo)軌座、鉸鏈軸、耐磨墊圈、從動(dòng)搖桿、主動(dòng)搖桿、連桿、銷軸、短手指座、手指部件、開槽曲柄、齒輪蓋板、帶蝸輪減速器步進(jìn)電機(jī)、主動(dòng)齒輪、平鍵、驅(qū)動(dòng)軸、長套筒、帶座軸承、直線滑座、從動(dòng)軸、直線導(dǎo)軌、錐孔齒輪、錐套、扁圓螺母、小帶座軸承、短導(dǎo)向螺柱、反螺紋絲杠螺母、中手指座、厚墊塊、長短導(dǎo)向螺柱、U形安裝板、錐齒輪支撐板、電機(jī)行星輪減速器、大錐齒輪、小錐齒輪、小錐齒輪軸、小平行帶座軸承和軟軸部件；手指部件的組成零件是指根、鉸鏈芯軸、指尖；軟軸部件的組成零件是圓錐壓頭、滾花螺母套、軟軸體；

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)驅(qū)動(dòng)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上、后左和后右的搖桿鉸鏈同軸、固定在后面的直角板滑塊上；電機(jī)驅(qū)動(dòng)正反螺紋絲杠使兩個(gè)直角板滑塊以相等速度相向靠近或反向遠(yuǎn)離，搖桿鉸鏈移動(dòng)形成并聯(lián)機(jī)構(gòu)；