本發(fā)明專利申請(qǐng)是分案申請(qǐng)。原案的申請(qǐng)?zhí)柺牵?01610126285.2，申請(qǐng)日是：2016年3月7日。本發(fā)明涉及一種手爪，特別涉及一種柔性超高速機(jī)械手。

背景技術(shù)：

手爪作為機(jī)器人關(guān)鍵零部件之一，它是機(jī)器人與環(huán)境相互作用的最后環(huán)節(jié)和執(zhí)行部件，其性能的優(yōu)劣在很大程度上決定了整個(gè)機(jī)器人的工作性能。

工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械部分的設(shè)計(jì)是工業(yè)機(jī)器人設(shè)計(jì)的重要部分，雖然工業(yè)機(jī)器人不同于專用設(shè)備，它具有較強(qiáng)的靈活性，但是，要設(shè)計(jì)和制造萬能機(jī)器人是不現(xiàn)實(shí)的。不同應(yīng)用領(lǐng)域的工業(yè)機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)的差異比工業(yè)機(jī)器人的其他系統(tǒng)設(shè)計(jì)上的差異大得多。用在工業(yè)上的機(jī)器人的手一般稱之為末端操作器，它是機(jī)器人直接用于抓取和握緊（吸附）專用工具（如噴槍、扳手、焊具、噴頭等）進(jìn)行操作的部件，它具有模仿人手動(dòng)作的功能，并安裝于機(jī)器人手臂的前端。在手爪應(yīng)用中，機(jī)器人的手一般由方向的手掌和節(jié)狀的手指組成。手指是直接與工件接觸的部件。收不松開和加緊工件，就是通過手指的張開和閉合來實(shí)現(xiàn)的。機(jī)器人的手部結(jié)構(gòu)形式常取決于被夾持工件的形狀和特性。

為了更好的抓取物體，需要手爪在抓取物體時(shí)具有一定的自適應(yīng)性，欠驅(qū)動(dòng)機(jī)器人手爪裝置能夠更好的實(shí)現(xiàn)減輕機(jī)器人手部的控制難度，同時(shí)兼顧具有抓取不同形狀、尺寸物體的自適應(yīng)性。同時(shí)雖然各種手爪在各領(lǐng)域中已經(jīng)廣泛的應(yīng)用，但是企業(yè)不得不面臨一個(gè)問題，就是如何使得手爪的結(jié)構(gòu)更為簡單，成本更低。因此，設(shè)計(jì)機(jī)器人自適應(yīng)欠驅(qū)動(dòng)機(jī)器人手爪具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供了一種柔性超高速機(jī)械手，本發(fā)明適用于機(jī)械制造過程中，實(shí)現(xiàn)物料的搬運(yùn)傳輸；本發(fā)明柔性超高速機(jī)械手裝配于工業(yè)機(jī)器人的末端用于協(xié)助機(jī)械裝配或者機(jī)械制造過程，用于完成工件的自動(dòng)化上下料，手指可以柔性適應(yīng)產(chǎn)品的幾何外形、根據(jù)工件的幾何形狀實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定抓取。

一種柔性超高速機(jī)械手，包括手指和手腕；所述手腕包括：骨架、直流電機(jī)、電位器、絞盤，所述直流電機(jī)固連于所述骨架的電機(jī)安裝面上，所述電位器穿過電機(jī)輸出軸固連于所述骨架的電位器安裝面上，所述絞盤固連于電機(jī)輸出軸的末端；所述手指數(shù)量為3個(gè)，所述手指通過旋轉(zhuǎn)體的凸起塊內(nèi)嵌于所述骨架的卡槽或多位卡槽；所述多位卡槽的數(shù)量為二，所述卡槽的數(shù)量為一，所述卡槽或多位卡槽的總數(shù)為三、且其中心點(diǎn)構(gòu)成等邊三角形的布局；所述多位卡槽包括：中心對(duì)稱位置、30°位置、60°位置，所述30°位置和60°位置對(duì)稱地布置于所述中心對(duì)稱位置兩側(cè)。

所述手指主要包括：上彈簧、下彈簧、中彈簧、jc2型連桿、k型連桿、l型連桿、a1型連桿、旋轉(zhuǎn)體、b1型連桿、c1a2型連桿、b2型連桿、鋼絲繩；所述jc2型連桿的末端分別活動(dòng)連接于所述k型連桿和b2型連桿，所述b2型連桿活動(dòng)連接于所述c1a2型連桿，所述上彈簧兩端分別固連于彈簧卡扣，所述k型連桿和c1a2型連桿均活動(dòng)連接于所述l型連桿，所述中彈簧兩端分別固連于彈簧卡扣，所述l型連桿的另一端活動(dòng)連接于所述a1型連桿的中端，所述b1型連桿兩端分別活動(dòng)連接于所述c1a2型連桿的中端和所述a1型連桿，所述旋轉(zhuǎn)體活動(dòng)連接于所述a1型連桿的中端，所述下彈簧兩端分別固連于彈簧卡扣；

所述鋼絲繩由引入口插入、引出口引出，并由環(huán)氧樹脂膠粘結(jié)固定于鋼絲牽引槽，所述鋼絲繩的引出端固連于鋼絲繩卡口，軸孔固連于電機(jī)輸出軸。

更具體地，所述jc型連桿、所述k型連桿和所述l型連桿的端面分別粘接有襯墊。

更具體地，所述直流電機(jī)為集成了減速器的直流減速電機(jī)。

和傳統(tǒng)技術(shù)相比，本發(fā)明柔性超高速機(jī)械手具有以下積極作用和有益效果：

本發(fā)明柔性超高速機(jī)械手，當(dāng)夾緊零件時(shí)，所述直流電機(jī)繞順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，通過所述電機(jī)輸出軸將運(yùn)動(dòng)傳遞給所述絞盤，所述絞盤順時(shí)針旋轉(zhuǎn)使得所述鋼絲繩受到張緊力，帶動(dòng)所述a型連桿逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，所述a型連桿帶動(dòng)所述b型連桿逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)所述下彈簧拉伸，所述b型連桿帶動(dòng)所述ca型連桿逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，所述ca型連桿帶動(dòng)所述b型連桿逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)所述上彈簧拉伸，所述b型連桿帶動(dòng)所述jc型連桿逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，所述jc型連桿帶動(dòng)所述k型連桿逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，所述k型連桿帶動(dòng)所述l型連桿順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)所述中彈簧壓縮。此時(shí)三個(gè)所述手指同時(shí)向內(nèi)收縮，從而實(shí)現(xiàn)零件夾緊。

當(dāng)松開零件時(shí)，所述直流電機(jī)繞逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，通過所述電機(jī)輸出軸將運(yùn)動(dòng)傳遞給所述絞盤，所述絞盤逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)使得所述鋼絲繩松弛，所述上彈簧、下彈簧的彈性勢能釋放，由拉伸狀態(tài)恢復(fù)到初始平衡狀態(tài)，所述中彈簧的彈性勢能釋放，由壓縮狀態(tài)恢復(fù)到初始平衡狀態(tài)，使得所述a型連桿順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，所述a型連桿帶動(dòng)所述b型連桿順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，所述b型連桿帶動(dòng)所述ca型連桿順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，所述ca型連桿帶動(dòng)所述b型連桿順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，所述b型連桿帶動(dòng)所述jc型連桿順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，所述jc型連桿帶動(dòng)所述k型連桿順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，所述k型連桿帶動(dòng)所述l型連桿逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。此時(shí)三個(gè)所述手指同時(shí)向外張開，從而實(shí)現(xiàn)零件松開。

本發(fā)明柔性超高速機(jī)械手采用單個(gè)所述直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)，利用所述鋼絲繩牽引和彈簧實(shí)現(xiàn)手爪抓緊和釋放零件，利用所述電位器來檢測所述直流電機(jī)的實(shí)時(shí)角度，從而間接獲取所述手指的張開狀態(tài)，保證了運(yùn)動(dòng)精度的同時(shí)，結(jié)構(gòu)精巧，動(dòng)作靈活、可靠。另外，所述直流電機(jī)為有刷直流電機(jī)帶動(dòng)行星齒輪減速器傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)緊湊，扭矩大，保證了高負(fù)載下的抓取工作。另外在所述jc型連桿、所述k型連桿和所述l型連桿的端面分別粘接襯墊、和，使得在夾緊零件時(shí)對(duì)零件表面不產(chǎn)生刮痕，同時(shí)也增大了手指端部的摩擦力，以便更好更牢固的抓取零件。

附圖說明

圖1是本發(fā)明柔性超高速機(jī)械手的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明柔性超高速機(jī)械手的手腕在拆裝狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明柔性超高速機(jī)械手的手指在拆裝狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4和圖5是骨架在不同視角下的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6是本發(fā)明柔性超高速機(jī)械手的旋轉(zhuǎn)體的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是本發(fā)明柔性超高速機(jī)械手的絞盤的內(nèi)部結(jié)構(gòu)剖面示意圖；

圖8是本發(fā)明柔性超高速機(jī)械手抓取柱狀體零件的原理圖；

圖9是本發(fā)明柔性超高速機(jī)械手抓取球體零件的原理圖；

圖10是本發(fā)明柔性超高速機(jī)械手抓取多面體零件的原理圖；

圖11是本發(fā)明柔性超高速機(jī)械手的手指夾緊零件過程的運(yùn)動(dòng)簡圖。

圖中：

手指1、手腕2、彈簧卡扣3、上彈簧4、彈簧卡扣5、下彈簧6、鋼絲繩7、中彈簧8、骨架9、直流電機(jī)10、電位器11、絞盤12、電機(jī)輸出軸13、電機(jī)安裝面14、卡槽15、多位卡槽16、30°位置17、中心對(duì)稱位置18、60°位置19、電位器安裝面20、jc2型連桿21、k型連桿22、l型連桿23、a1型連桿24、旋轉(zhuǎn)體25、b1型連桿26、c1a2型連桿27、b2型連桿28、襯墊29-30、彈簧卡扣31、襯墊32、彈簧卡扣33、鋼絲繩卡口34、彈簧卡扣35-36、凸起塊37、鋼絲牽引槽38、引入口39、引出口40、軸孔41。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖對(duì)作進(jìn)一步地詳細(xì)說明，但不構(gòu)成對(duì)的任何限制，附圖中類似的元件標(biāo)號(hào)代表類似的元件。如上，提供了一種柔性超高速機(jī)械手，可作為工業(yè)機(jī)器人等的末端執(zhí)行器，用于穩(wěn)定抓取不同形狀的零件。

以下詳細(xì)描述結(jié)構(gòu)組成。

圖1是本發(fā)明柔性超高速機(jī)械手的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是手腕在拆裝狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)示意圖，圖4和圖5是骨架在不同視角下的結(jié)構(gòu)示意圖，圖6是旋轉(zhuǎn)體的結(jié)構(gòu)示意圖。一種柔性超高速機(jī)械手，包括手指1和手腕2；所述手腕2包括：骨架9、直流電機(jī)10、電位器11、絞盤12，所述直流電機(jī)10固連于所述骨架9的電機(jī)安裝面14上，所述電位器11穿過電機(jī)輸出軸13固連于所述骨架9的電位器安裝面20上，所述絞盤12固連于電機(jī)輸出軸13的末端；所述手指1數(shù)量為3個(gè)，所述手指1通過旋轉(zhuǎn)體25的凸起塊37內(nèi)嵌于所述骨架9的卡槽15或多位卡槽16；所述多位卡槽16的數(shù)量為二，所述卡槽15的數(shù)量為一，所述卡槽15或多位卡槽16的總數(shù)為三、且其中心點(diǎn)構(gòu)成等邊三角形42的布局；所述多位卡槽16包括：中心對(duì)稱位置18、60°位置19、30°位置17，所述60°位置19和30°位置17對(duì)稱地布置于所述中心對(duì)稱位置18兩側(cè)。

圖3是手指在拆裝狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)示意圖。所述手指1主要包括：上彈簧4、下彈簧6、中彈簧8、jc2型連桿21、k型連桿22、l型連桿23、a1型連桿24、旋轉(zhuǎn)體25、b1型連桿26、c1a2型連桿27、b2型連桿28；所述jc2型連桿21的末端分別活動(dòng)連接于所述k型連桿22和b2型連桿28，所述b2型連桿28活動(dòng)連接于所述c1a2型連桿27，所述上彈簧4兩端分別固連于彈簧卡扣3和5，所述k型連桿22和c1a2型連桿27均活動(dòng)連接于所述l型連桿23，所述中彈簧8兩端分別固連于彈簧卡扣31和33，所述l型連桿23的另一端活動(dòng)連接于所述a1型連桿24的中端，所述b1型連桿26兩端分別活動(dòng)連接于所述c1a2型連桿27的中端和所述a1型連桿24，所述旋轉(zhuǎn)體25活動(dòng)連接于所述a1型連桿24的中端，所述下彈簧6兩端分別固連于彈簧卡扣35和36。

圖7是所述絞盤12的內(nèi)部結(jié)構(gòu)剖面示意圖。鋼絲繩7由引入口39插入、引出口40引出，并由環(huán)氧樹脂膠粘結(jié)固定于鋼絲牽引槽38，鋼絲繩7的引出端固連于鋼絲繩卡口34，軸孔41固連于電機(jī)輸出軸13。

更具體地，所述jc2型連桿21、所述k型連桿22和所述l型連桿23的端面分別粘接有襯墊29、30和32。

更具體地，所述直流電機(jī)10為集成了減速器的直流減速電機(jī)。

圖8是本發(fā)明柔性超高速機(jī)械手抓取柱狀體零件的原理圖，圖9是本發(fā)明柔性超高速機(jī)械手抓取球體零件的原理圖，圖10是本發(fā)明柔性超高速機(jī)械手抓取多面體零件的原理圖,圖11是手指夾緊零件過程的運(yùn)動(dòng)簡圖。見圖1至11，接下來，詳細(xì)描述本發(fā)明柔性超高速機(jī)械手的工作過程和工作原理：

本發(fā)明柔性超高速機(jī)械手，在工作過程中，其中一個(gè)所述手指1通過所述旋轉(zhuǎn)體25的所述凸起塊37內(nèi)嵌于所述骨架9的所述卡槽15中不變，而另外兩個(gè)所述手指1在所述多位卡槽16中的位置根據(jù)抓取零件形狀調(diào)整：當(dāng)抓取的零件形狀為球體例如滾珠時(shí)，分別將這兩個(gè)所述手指1的所述凸起塊37均調(diào)換到所述多位卡槽16中的所述中心對(duì)稱位置18，使得三個(gè)所述手指1關(guān)于中心軸對(duì)稱，并同時(shí)對(duì)零件夾緊；當(dāng)抓取的零件形狀為柱狀體例如法蘭盤時(shí)，分別將這兩個(gè)所述手指1的所述凸起塊37均調(diào)換到所述多位卡槽16中的所述60°位置19，此時(shí)三個(gè)手指1處于平行位置狀態(tài)，處于所述60°位置19的兩個(gè)所述手指1位于零件同一側(cè)，同時(shí)夾緊零件邊緣，而處于所述卡槽15中的所述手指1位于零件另一側(cè)，對(duì)零件中心夾緊；當(dāng)抓取的零件形狀為多面體例如六角螺母時(shí)，分別將這兩個(gè)所述手指1的所述凸起塊37均調(diào)換到所述多位卡槽16中的所述30°位置17，此時(shí)處于所述30°位置17的兩個(gè)所述手指1對(duì)零件進(jìn)行夾緊，而處于所述卡槽15中的所述手指1不夾緊零件。本發(fā)明柔性超高速機(jī)械手的所述骨架15采用快速成型打印機(jī)生成，采用三腿支撐，以及支撐環(huán)結(jié)構(gòu)保證了骨架強(qiáng)度，同時(shí)采用所述多位卡槽16，可方便快捷的調(diào)整所述手指1位置，實(shí)現(xiàn)了不同形狀零件抓取。

本發(fā)明柔性超高速機(jī)械手，當(dāng)夾緊零件時(shí)，所述直流電機(jī)10繞順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，通過所述電機(jī)輸出軸13將運(yùn)動(dòng)傳遞給所述絞盤12，所述絞盤12順時(shí)針旋轉(zhuǎn)使得所述鋼絲繩7受到張緊力，帶動(dòng)所述a1型連桿24逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，所述a1型連桿24帶動(dòng)所述b1型連桿26逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)所述下彈簧6拉伸，所述b1型連桿26帶動(dòng)所述c1a2型連桿27逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，所述c1a2型連桿27帶動(dòng)所述b2型連桿28逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)所述上彈簧4拉伸，所述b2型連桿28帶動(dòng)所述jc2型連桿21逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，所述jc2型連桿21帶動(dòng)所述k型連桿22逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，所述k型連桿22帶動(dòng)所述l型連桿23順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)所述中彈簧8壓縮。此時(shí)三個(gè)所述手指1同時(shí)向內(nèi)收縮，從而實(shí)現(xiàn)零件夾緊。

當(dāng)松開零件時(shí)，所述直流電機(jī)10繞逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，通過所述電機(jī)輸出軸13將運(yùn)動(dòng)傳遞給所述絞盤12，所述絞盤12逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)使得所述鋼絲繩7松弛，所述上彈簧4、下彈簧6的彈性勢能釋放，由拉伸狀態(tài)恢復(fù)到初始平衡狀態(tài)，所述中彈簧8的彈性勢能釋放，由壓縮狀態(tài)恢復(fù)到初始平衡狀態(tài)，使得所述a1型連桿24順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，所述a1型連桿24帶動(dòng)所述b1型連桿26順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，所述b1型連桿26帶動(dòng)所述c1a2型連桿27順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，所述c1a2型連桿27帶動(dòng)所述b2型連桿28順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，所述b2型連桿28帶動(dòng)所述jc2型連桿21順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，所述jc2型連桿21帶動(dòng)所述k型連桿22順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，所述k型連桿22帶動(dòng)所述l型連桿23逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。此時(shí)三個(gè)所述手指1同時(shí)向外張開，從而實(shí)現(xiàn)零件松開。

本發(fā)明柔性超高速機(jī)械手采用單個(gè)所述直流電機(jī)10驅(qū)動(dòng)，利用所述鋼絲繩7牽引和彈簧實(shí)現(xiàn)手爪抓緊和釋放零件，利用所述電位器11來檢測所述直流電機(jī)10的實(shí)時(shí)角度，從而間接獲取所述手指1的張開狀態(tài)，保證了運(yùn)動(dòng)精度的同時(shí)，結(jié)構(gòu)精巧，動(dòng)作靈活、可靠。另外，所述直流電機(jī)10為有刷直流電機(jī)帶動(dòng)行星齒輪減速器傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)緊湊，扭矩大，保證了高負(fù)載下的抓取工作。另外在所述jc2型連桿21、所述k型連桿22和所述l型連桿23的端面分別粘接襯墊29、30和32，使得在夾緊零件時(shí)對(duì)零件表面不產(chǎn)生刮痕，同時(shí)也增大了手指1端部的摩擦力，以便更好更牢固的抓取零件。

最后，應(yīng)當(dāng)指出，以上實(shí)施例僅是本發(fā)明較有代表性的例子。顯然，本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，還可以有許多變形。凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均應(yīng)認(rèn)為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。