专利名称：柔性手指的机械手总成的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种自动化机械部件，特别涉及一种具有柔性夹持结构的机械手。
背景技术：
机械手作为重要制造装备中较为主要的关键装备而被广泛研究和应用，主要应用于汽车、船舶、舰艇、飞机、卫星、火箭、宇宙飞船、大型机床、大型生产线与设备组以及钢铁冶金等彳丁业。现有技术中，工业机械手(夹具)普遍采用的原理为通过驱动完成夹持，功能较为单一，特别是机械手(夹具)本身，为了保证夹持力，夹持面硬度较高，而且为一体设计，能够完成特定的夹持任务。而在对于需运送工件对于运送过程要求较高时，比如，对于精度较高、表面质量需要严格保证的工件，对机械手则提出较高的要求。而且绝大多数的工件的形状并不规则，现有的机械手结构由于对于形状不规则得自适应性较差，使其不具有通用性。 因此，应用具有很大的局限性。因此需要一种具有一定自适应能力的机械手，能够适应于不同形状工件的夹持， 同时能够用于对于表面精度和表面质量要求较高的工件的夹持工作，通用性较强，节约现场使用成本。
实用新型内容有鉴于此，本实用新型的目的提供一种柔性手指的机械手总成，能够适应于不同形状工件的夹持，同时能够用于对于表面精度和表面质量要求较高的工件的夹持工作，通用性较强，节约现场使用成本。本实用新型的柔性手指的机械手总成，包括基座、手臂总成和柔性手；所述柔性手包括连接于手臂总成的手指座和互成夹持结构的至少两个柔性机械手指以及用于驱动柔性机械手指抓放的驱动部分；所述柔性机械手指至少包括依次铰接形成平面摇杆机构的三个指节，其中第一指节固定于手指座，第二指节铰接于第一指节外端形成第一铰接处并由驱动部分驱动绕第一铰接处转动，第三指节铰接于第二指节外端形成第二铰接处并通过与第一铰接处到第二铰接处连线相交叉的连杆I连接于第一指节；所述连杆I与各指节所在平面平行且与第一指节和第三指节均铰接连接形成欠驱动。进一步，至少形成柔性机械手指指尖的指节的至少位于夹持面设置有弹性结构， 所述弹性结构为气囊或者实心弹性体；进一步，所述柔性机械手指还包括第四指节，所述第四指节铰接于第三指节外端形成第三铰接处并通过与第二铰接处到第三铰接处连线相交叉的连杆II连接于第二指节，所述连杆II与各指节所在平面平行且与第二指节和第四指节均铰接连接形成欠驱动；进一步，所述驱动部分包括与每个柔性机械手指一一对应设置的驱动电机I、丝杆螺母副I和拉杆，所述驱动电机I固定连接于手指座；所述丝杆螺母副I的丝杆由驱动电机I带动旋转，丝杆螺母副I的螺母通过拉杆连接于相应柔性机械手指的第二指节形成摇杆滑块机构；进一步，所述第一指节通过螺栓紧固连接于手指座；进一步，所述基座包括驱动箱和座盘，所述驱动箱包括箱体和设置于箱体内的驱动电机II和减速齿轮副；所述座盘设置于驱动箱上方固定连接于减速齿轮副的从动齿轮轴，减速齿轮副的主动齿由驱动电机II带动转动；进一步，所述手臂总成包括下臂总成和上臂总成；所述下臂总成包括前举升臂、后举升臂和连接座I ;所述前举升臂和后举升臂均由驱动电机III和丝杆螺母副II组成，两驱动电机III垂直固定于座盘顶面并以从动齿轮轴为中点前后分布，两丝杆螺母副II的丝杆与相应驱动电机III的输出轴同轴固定，两杆螺母副II的螺母分别通过一个摇块铰接于连接座I ;所述上臂总成包括连接座II、丝杆螺母副III、手臂平台、驱动电机IV和减速器， 所述连接座II沿垂直于前举升臂和后举升臂所在平面单自由度滑动连接于连接座I，所述丝杆螺母副III的丝杆平行于连接座II并与连接座II单自由度转动连接；所述手臂平台沿丝杆螺母副III的丝杆轴线滑动连接于连接座II并同步连接于丝杆螺母副III的螺母； 所述驱动电机IV和减速器固定于手臂平台顶面，减速器以其输出轴与丝杆螺母副III的丝杆位于同一竖直平面并平行的设置，驱动电机IV的输出轴键连接于减速器的输入轴，减速器的输出轴键连接于手指座；进一步，所述手指座为正多边形箱式结构，正多边形结构的边数与柔性机械手指数量对应；进一步，还包括自动控制系统，所述自动控制系统包括压力传感器，设置于柔性机械手指各指节的夹持面内部用于检测每个指节的夹持压力；中央控制器，用于接收压力传感器的压力信号并向每个手指的驱动电机的控制系统发送命令信号；进一步，每个指节均为刚性结构。本实用新型的有益效果本实用新型的柔性手指的机械手总成，采用具有指节的手指，夹持不规则工件时，驱动部分驱动柔性机械手指仿生性抓放，能够适应于不同形状工件的夹持，通用性较强，且至少指尖处指节的至少夹持面设置有柔性材料，可保护工件表面不受损伤，还可增大夹持面积，能够用于对于表面精度和表面质量要求较高的工件的夹持工作，利于保证工件质量，节约现场使用成本。
以下结合附图
和实施例对本实用新型作进一步描述图I为本实用新型的结构示意图；图2为本实用新型柔性机械手指原理图；图3为本实用新型柔性机械手自动控制原理框图。
具体实施方式
[0024]图I为本实用新型的结构示意图，图2为本实用新型柔性机械手指原理图，图3为本实用新型柔性机械手自动控制原理框图，如图所示本实施例的柔性手指的机械手总成， 包括基座、手臂总成和柔性手；所述柔性手包括连接于手臂总成的手指座16和互成夹持结构的至少两个柔性机械手指以及用于驱动柔性机械手指抓放的驱动部分；所述柔性机械手指至少包括依次铰接形成平面摇杆机构的三个指节，其中第一指节19固定于手指座16，第二指节20铰接于第一指节19外端形成第一铰接处并由驱动部分驱动绕第一铰接处转动， 第三指节21铰接于第二指节20外端形成第二铰接处并通过与第一铰接处到第二铰接处连线相交叉的连杆125连接于第一指节19 ;所述连杆125与各指节所在平面平行且与第一指节19和第三指节21均铰接连接形成欠驱动，本实用新型的柔性手指的机械手总成，采用具有指节的手指，夹持不规则工件时，驱动部分驱动柔性机械手指仿生性抓放，能够适应于不同形状工件的夹持，通用性较强。本实施例中，至少形成柔性机械手指指尖的指节的至少位于夹持面设置有弹性结构23，所述弹性结构23为气囊或者实心弹性体，可保护工件表面不受损伤，还可增大夹持面积，能够用于对于表面精度和表面质量要求较高的工件的夹持工作，利于保证工件质量， 节约现场使用成本。本实施例中，所述柔性机械手指还包括第四指节22，所述第四指节22铰接于第三指节21外端形成第三铰接处并通过与第二铰接处到第三铰接处连线相交叉的连杆1124连接于第二指节20，所述连杆1124与各指节所在平面平行且与第二指节20和第四指节22均铰接连接形成欠驱动，可增大柔性手的抓取范围。本实施例中，所述驱动部分包括与每个柔性机械手指一一对应设置的驱动电机 117、丝杆螺母副118和拉杆26，所述驱动电机117固定连接于手指座16 ;所述丝杆螺母副 118的丝杆由驱动电机117带动旋转，丝杆螺母副118的螺母通过拉杆26连接于相应柔性机械手指的第二指节20形成摇杆滑块机构，使每个柔性机械手指实现单独控制，使用性能好。本实施例中，所述第一指节19通过螺栓紧固连接于手指座16，安装拆卸容易。本实施例中，所述基座包括驱动箱和座盘6，所述驱动箱包括箱体I和设置于箱体 I内的驱动电机112和减速齿轮副4 ;所述座盘6设置于驱动箱上方固定连接于减速齿轮副 4的从动齿轮轴5，减速齿轮副4的主动齿3由驱动电机112带动转动，结构紧凑，占地面积小。本实施例中，所述手臂总成包括下臂总成和上臂总成；所述下臂总成包括前举升臂、后举升臂和连接座I ;所述前举升臂和后举升臂均由驱动电机III7和四杆螺母副118 组成，两驱动电机III7垂直固定于座盘6顶面并以从动齿轮轴5为中点前后分布，两四杆螺母副118的丝杆与相应驱动电机III7的输出轴同轴固定，两杆螺母副II的螺母分别通过一个摇块9铰接于连接座IlO ；所述上臂总成包括连接座1111、丝杆螺母副11112、手臂平台13、驱动电机IV14 和减速器15，所述连接座IIll沿垂直于前举升臂和后举升臂所在平面单自由度滑动连接于连接座110，所述丝杆螺母副III12的丝杆平行于连接座IIll并与连接座IIll单自由度转动连接；所述手臂平台13沿丝杆螺母副III12的丝杆轴线滑动连接于连接座IIll并同步连接于丝杆螺母副III12的螺母；所述驱动电机IV14和减速器15固定于手臂平台13
6顶面，减速器15以其输出轴与丝杆螺母副III12的丝杆位于同一竖直平面并平行的设置， 驱动电机IV14的输出轴键连接于减速器15的输入轴，减速器15的输出轴键连接于手指座 16，本实施例的手臂总成能够控制柔性手多方位抓放，使用方便、灵活。本实施例中，所述手指座16为正多边形箱式结构，正多边形结构的边数与柔性机械手指数量对应，材料利用合理，结构较美观，本实施例设置柔性机械手指为沿正方形分布的四个，抓取较稳定，可靠性高。本实施例中，还包括自动控制系统,所述自动控制系统包括压力传感器27，设置于柔性机械手指各指节的夹持面内部用于检测每个指节的夹持压力；中央控制器28，用于接收压力传感器的压力信号并向每个手指的驱动电机的控制系统29发送命令信号，通过自动控制系统进行控制，利于保证每个指节作用于工件的压力，保证压力的均匀性，从而使夹持力能够均匀作用于工件，不但利于提高负重，还有利于保持工件的表面质量。本实施例中，每个指节均为刚性结构，利于驱动并保持较大的夹持力。最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
权利要求1.一种柔性手指的机械手总成，其特征在于包括基座、手臂总成和柔性手；所述柔性手包括连接于手臂总成的手指座和互成夹持结构的至少两个柔性机械手指以及用于驱动柔性机械手指抓放的驱动部分；所述柔性机械手指至少包括依次铰接形成平面摇杆机构的三个指节，其中第一指节固定于手指座，第二指节铰接于第一指节外端形成第一铰接处并由驱动部分驱动绕第一铰接处转动，第三指节铰接于第二指节外端形成第二铰接处并通过与第一铰接处到第二铰接处连线相交叉的连杆I连接于第一指节；所述连杆I与各指节所在平面平行且与第一指节和第三指节均铰接连接形成欠驱动。
2.根据权利要求I所述的柔性手指的机械手总成，其特征在于至少形成柔性机械手指指尖的指节的至少位于夹持面设置有弹性结构，所述弹性结构为气囊或者实心弹性体。
3.根据权利要求2所述的柔性手指的机械手总成，其特征在于所述柔性机械手指还包括第四指节，所述第四指节铰接于第三指节外端形成第三铰接处并通过与第二铰接处到第三铰接处连线相交叉的连杆II连接于第二指节，所述连杆II与各指节所在平面平行且与第二指节和第四指节均铰接连接形成欠驱动。
4.根据权利要求3所述的柔性手指的机械手总成，其特征在于所述驱动部分包括与每个柔性机械手指一一对应设置的驱动电机I、丝杆螺母副I和拉杆，所述驱动电机I固定连接于手指座；所述丝杆螺母副I的丝杆由驱动电机I带动旋转，丝杆螺母副I的螺母通过拉杆连接于相应柔性机械手指的第二指节形成摇杆滑块机构。
5.根据权利要求4所述的柔性手指的机械手总成，其特征在于所述第一指节通过螺栓紧固连接于手指座。
6.根据权利要求5所述的柔性手指的机械手总成，其特征在于所述基座包括驱动箱和座盘，所述驱动箱包括箱体和设置于箱体内的驱动电机II和减速齿轮副；所述座盘设置于驱动箱上方固定连接于减速齿轮副的从动齿轮轴，减速齿轮副的主动齿由驱动电机II 带动转动。
7.根据权利要求6所述的柔性手指的机械手总成，其特征在于所述手臂总成包括下臂总成和上臂总成；所述下臂总成包括前举升臂、后举升臂和连接座I ;所述前举升臂和后举升臂均由驱动电机III和丝杆螺母副II组成，两驱动电机III垂直固定于座盘顶面并以从动齿轮轴为中点前后分布，两丝杆螺母副II的丝杆与相应驱动电机III的输出轴同轴固定，两杆螺母副II的螺母分别通过一个摇块铰接于连接座I ;所述上臂总成包括连接座II、丝杆螺母副III、手臂平台、驱动电机IV和减速器，所述连接座II沿垂直于前举升臂和后举升臂所在平面单自由度滑动连接于连接座I，所述丝杆螺母副III的丝杆平行于连接座II并与连接座II单自由度转动连接；所述手臂平台沿丝杆螺母副III的丝杆轴线滑动连接于连接座II并同步连接于丝杆螺母副III的螺母；所述驱动电机IV和减速器固定于手臂平台顶面，减速器以其输出轴与丝杆螺母副III的丝杆位于同一竖直平面并平行的设置，驱动电机IV的输出轴键连接于减速器的输入轴，减速器的输出轴键连接于手指座。
8.根据权利要求7所述的柔性手指的机械手总成，其特征在于所述手指座为正多边形箱式结构，正多边形结构的边数与柔性机械手指数量对应。
9.根据权利要求I所述的柔性手指的机械手总成，其特征在于还包括自动控制系统， 所述自动控制系统包括压力传感器，设置于柔性机械手指各指节的夹持面内部用于检测每个指节的夹持压力；中央控制器，用于接收压力传感器的压力信号并向每个手指的驱动电机的控制系统发送命令信号。
10.根据权利要求I至9任一权利要求所述的柔性手指的机械手总成，其特征在于每个指节均为刚性结构。
专利摘要本实用新型公开了一种柔性手指的机械手总成，包括基座、手臂总成和柔性手，柔性手包括连接于手臂总成的手指座和互成夹持结构的至少两个柔性机械手指以及用于驱动柔性机械手指抓放的驱动部分，柔性机械手指至少包括依次铰接形成平面摇杆机构的三个指节，本实用新型的柔性手指的机械手总成，采用具有指节的手指，夹持不规则工件时，驱动部分驱动柔性机械手指仿生性抓放，能够适应于不同形状工件的夹持，通用性较强，且至少指尖处指节的至少夹持面设置有柔性材料，可保护工件表面不受损伤，还可增大夹持面积，能够用于对于表面精度和表面质量要求较高的工件的夹持工作，利于保证工件质量，节约现场使用成本。
文档编号B25J15/10GK202344546SQ201120470989
公开日2012年7月25日 申请日期2011年11月23日 优先权日2011年11月23日
发明者刘遵飞, 李富盈, 李彬, 李德山, 潘雪娇, 罗天洪, 郑讯佳 申请人:重庆交通大学