[其他]自適應(yīng)機(jī)械手

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 87208489
• 申請(qǐng)日: 1987-05-24
• 公開（公告）號(hào): CN87208489U
• 公開（公告）日: 1988-09-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 厲春元;徐振華;石永剛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號(hào): B25J11/00
• 分類號(hào): B25J11/00;A61F2/54
• 代理公司: 浙江大學(xué)專利代理事務(wù)所
• 代理人: 林懷禹

本實(shí)用新型屬機(jī)械手裝置。

目前國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的機(jī)械手或假手的手部機(jī)構(gòu)大多數(shù)是連桿式的，如貝爾格萊德假手、上海交通大學(xué)的JDS肌電控制的前臂假手以及日本TDH51－1全電動(dòng)式假手等。也有索輪式的，如Stanford／JPLHand，它是十二臺(tái)電動(dòng)機(jī)控制的三指九關(guān)節(jié)機(jī)械手。由連桿構(gòu)成的手部機(jī)構(gòu)，因其傳動(dòng)角較小等原因，使其傳動(dòng)效率較低，而且由一臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的機(jī)械手或假手，一般不能抓取任意形狀的物體。由索輪式構(gòu)成的手部機(jī)構(gòu)，因柔性件在傳動(dòng)過(guò)程中變形等原因，使其傳動(dòng)效率較低，而且抓取力較小，如果想要機(jī)械手或假手具有抓取任意形狀物體的功能，現(xiàn)有的大多數(shù)采用多電機(jī)或多個(gè)驅(qū)動(dòng)件驅(qū)動(dòng)，因而使得手部結(jié)構(gòu)復(fù)雜和重量增大。

為了彌補(bǔ)現(xiàn)有的機(jī)械手或假手存在的不足之處，特提出本實(shí)用新型。

本實(shí)用新型的自適應(yīng)機(jī)械手，是由二個(gè)以上每指各有一個(gè)關(guān)節(jié)的手指組成。由一臺(tái)驅(qū)動(dòng)件驅(qū)動(dòng)（驅(qū)動(dòng)件可以是電動(dòng)機(jī)，氣動(dòng)、液壓馬達(dá)）。由圓錐齒輪差動(dòng)輪系（以下簡(jiǎn)稱輪系）和傳動(dòng)鏈構(gòu)成。它的輪系個(gè)數(shù)是根據(jù)手指關(guān)節(jié)數(shù)的多少來(lái)確定的，即輪系個(gè)數(shù)等于各手指關(guān)節(jié)數(shù)總和減一的關(guān)系。對(duì)于有兩個(gè)關(guān)節(jié)以上的手指，其關(guān)節(jié)軸線互相平行。傳動(dòng)鏈保證手指與手指、手指關(guān)節(jié)之間的轉(zhuǎn)向確定。

如圖1所示的二指各一關(guān)節(jié)自適應(yīng)機(jī)械手的結(jié)構(gòu)圖。Ⅰ為驅(qū)動(dòng)件（圖中為液壓油缸），Ⅱ?yàn)閭鲃?dòng)鏈（圖中為齒輪傳動(dòng)鏈），Ⅲ為輪系（圖中有虛線長(zhǎng)方框表示）。為了使附圖更簡(jiǎn)明起見，如圖2，二指各一關(guān)節(jié)自適應(yīng)機(jī)械手的結(jié)構(gòu)原理框所示的符號(hào)，以圓圈表示驅(qū)動(dòng)件；箭頭表示傳動(dòng)鏈；方框表示輪系；“”表示兩桿件組成的轉(zhuǎn)動(dòng)副；可動(dòng)桿件稱為手指關(guān)節(jié)（以下各圖均相同）。驅(qū)動(dòng)件〔1〕經(jīng)傳動(dòng)鏈驅(qū)動(dòng)輪系〔2〕的系桿轉(zhuǎn)動(dòng)，系桿經(jīng)行星輪帶動(dòng)兩中心輪與系桿同向轉(zhuǎn)動(dòng)。一中心輪通過(guò)傳動(dòng)鏈（齒輪傳動(dòng)）或直接（將一中心輪直接與桿件固聯(lián)）驅(qū)動(dòng)一個(gè)手指關(guān)節(jié)〔11〕轉(zhuǎn)動(dòng)。另一個(gè)中心輪經(jīng)傳動(dòng)鏈反向驅(qū)動(dòng)相向的另一手指關(guān)節(jié)〔12〕轉(zhuǎn)動(dòng)。

根據(jù)圓錐齒輪差動(dòng)輪系的工作原理，可知輪系的兩中心輪所受的驅(qū)動(dòng)力矩之和等于系桿的驅(qū)動(dòng)力矩。在抓握物體時(shí)，兩手指在驅(qū)動(dòng)力矩作用下，轉(zhuǎn)向物體。當(dāng)一指先與物體接觸時(shí)，其轉(zhuǎn)速降低或者停止轉(zhuǎn)動(dòng)，但始終與物體接觸，另一手指快速接觸物體。兩指抓握物體并抓緊后，輪系〔2〕的系桿停止轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)件制動(dòng)并維持抓握力。松開手指依靠驅(qū)動(dòng)件的反向運(yùn)動(dòng)即可。

圖1、二指各一關(guān)節(jié)自適應(yīng)機(jī)械手的結(jié)構(gòu)圖

圖2、二指各一關(guān)節(jié)自適應(yīng)機(jī)械手的結(jié)構(gòu)原理框圖

圖3、二指各二關(guān)節(jié)自適應(yīng)機(jī)械手的結(jié)構(gòu)原理框圖

圖4、三指各二關(guān)節(jié)自適應(yīng)機(jī)械手的結(jié)構(gòu)原理框圖

圖5、五指各三關(guān)節(jié)自適應(yīng)機(jī)械手的結(jié)構(gòu)原理框圖

下面是本實(shí)用新型的實(shí)施例，通過(guò)對(duì)實(shí)施例描述及結(jié)合附圖給出本實(shí)用新型的細(xì)節(jié)。

如圖2所示的二指各一關(guān)節(jié)的機(jī)械手的輪系〔2〕的兩輸出端加二個(gè)輪系〔3〕、〔4〕，如圖3所示，驅(qū)動(dòng)件〔1〕經(jīng)傳動(dòng)鏈驅(qū)動(dòng)輪系〔2〕的系桿轉(zhuǎn)動(dòng)，系桿所獲得的驅(qū)動(dòng)力矩，經(jīng)行星輪帶動(dòng)兩中心輪同向轉(zhuǎn)動(dòng)，其中一中心輪經(jīng)傳動(dòng)鏈驅(qū)動(dòng)輪系〔3〕的系桿轉(zhuǎn)動(dòng)，另一中心輪經(jīng)傳動(dòng)鏈驅(qū)動(dòng)輪系〔4〕的系桿轉(zhuǎn)動(dòng)。輪系〔3〕的兩中心輪經(jīng)傳動(dòng)鏈分別驅(qū)動(dòng)手指關(guān)節(jié)〔13〕和〔14〕同向轉(zhuǎn)動(dòng)。輪系〔4〕的兩中心輪經(jīng)傳動(dòng)鏈分別驅(qū)動(dòng)手指關(guān)節(jié)〔15〕和〔16〕同向轉(zhuǎn)動(dòng)，且兩手指經(jīng)傳動(dòng)鏈保證相向轉(zhuǎn)動(dòng)。

如圖3所示的二指各二關(guān)節(jié)的機(jī)械手的輪系〔4〕的兩輸出端加兩個(gè)輪系〔5〕和〔6〕，如圖4所示，輪系〔4〕的系桿獲得的驅(qū)動(dòng)力矩，經(jīng)行星輪帶動(dòng)兩中心輪同向轉(zhuǎn)動(dòng)，一中心輪經(jīng)傳動(dòng)鏈驅(qū)動(dòng)輪系〔5〕的系桿轉(zhuǎn)動(dòng)，另一中心輪經(jīng)傳動(dòng)鏈驅(qū)動(dòng)輪系〔6〕的系桿轉(zhuǎn)動(dòng)。輪系〔5〕的兩中心輪經(jīng)傳動(dòng)鏈分別驅(qū)動(dòng)手指關(guān)節(jié)〔18〕和〔17〕同向轉(zhuǎn)動(dòng)，輪系〔6〕的兩中心輪經(jīng)傳動(dòng)鏈分別驅(qū)動(dòng)手指關(guān)節(jié)〔20〕和〔19〕轉(zhuǎn)動(dòng)。

輪系的個(gè)數(shù)等于手指關(guān)節(jié)數(shù)總和減一的關(guān)節(jié)，或者說(shuō)輪系的個(gè)數(shù)等于機(jī)械手的自由度數(shù)減一的關(guān)系，手指的數(shù)目和手指關(guān)節(jié)數(shù)目，按相同的工作原理，根據(jù)使用要求來(lái)確定。

以下是由母指A、食指B、中指C、無(wú)名指D和小指E組成五指各三關(guān)節(jié)的機(jī)械手，如圖5所示，以該手的中指C為例。介紹它的抓握原理。