一種全驅(qū)動三指靈巧機械手的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及工業(yè)機器人領(lǐng)域,具體涉及一種全驅(qū)動三指靈巧機械手。主要用于替 代人手在極限或者有害的環(huán)境下對不同物體完成精細、復雜的操作任務。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前,執(zhí)行上下料或裝配作業(yè)的工業(yè)機器人多采用結(jié)構(gòu)簡單控制方便的兩指執(zhí)行 器,即夾鉗式取料手。這種機械手包括兩個手指和一個自由度,通過兩指的張合,實現(xiàn)對物 體的夾持和定位。但由于這種兩指執(zhí)行器的手指需要根據(jù)所夾持物體的形狀進行設計,因 此一般只能實現(xiàn)特定的抓取任務,其適應對象的范圍極其有限。當執(zhí)行不同的作業(yè)任務時, 需要重新設計手指,因此通用性較差。另外,這種夾鉗式取料手對物體的夾持和定位主要依 靠機械手指和抓取物體之間的摩擦力來維持,沒有從抓取的幾何封閉和力封閉的角度來考 慮,因此抓取精度較低、穩(wěn)定性和可靠性較差,只適用于對夾持力要求不高的作業(yè)。為此本 發(fā)明提供一種全驅(qū)動三指靈巧機械手,該靈巧手具有多自由度、多運動鏈協(xié)調(diào)的特點,能夠 通過調(diào)整手指的抓握姿態(tài),穩(wěn)定的抓取形狀各異的物體??蓪崿F(xiàn)在不同的環(huán)境下對不同物 體完成復雜、精細的操作任務。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003] 本發(fā)明的技術(shù)目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中的問題,提供一種具有多自由度、多運動鏈 協(xié)調(diào)的全驅(qū)動三指靈巧機械手。該靈巧手能夠通過調(diào)整手指的抓握姿態(tài),穩(wěn)定的抓取形狀 各異的物體??商娲耸謱崿F(xiàn)在不同的環(huán)境下對不同物體的復雜、精細的操作任務。
[0004] 為實現(xiàn)本發(fā)明的目的,本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:一種全驅(qū)動三指靈巧機械手。其 特征在于,包括如下部件:包括用于固定安裝各個手指組件并與活動手指轉(zhuǎn)動機構(gòu)相連的 手指安裝底座;所述手指安裝底座上面設置一個固定手指組件和兩個活動手指組件,所述 兩個活動手指組件設置在固定手指組件兩側(cè)。所述手指安裝底座中部設置活動手指轉(zhuǎn)動機 構(gòu),所述活動手指轉(zhuǎn)動機構(gòu)一端與兩個活動手指組件相連,一端與轉(zhuǎn)動電機組件相連。所述 手指安裝底座外部設置圓柱形底座外殼,所述底座外殼用于固定安裝轉(zhuǎn)動電機,并與機器 人腕部相連。
[0005] 前述的全驅(qū)動三指靈巧機械手,所述的手指安裝底座用于安裝活動手指組件、固 定手指組件和活動手指的轉(zhuǎn)動機構(gòu)。所述的手指安裝底座采用碳素鋼板材料,設計為圓盤 形結(jié)構(gòu),方便活動手指組件繞轉(zhuǎn)軸作回轉(zhuǎn)運動。
[0006] 前述的全驅(qū)動三指靈巧機械手,所述固定手指組件主要由固定掌指關(guān)節(jié)、固定掌 指關(guān)節(jié)軸、近端指關(guān)節(jié)、近端指關(guān)節(jié)軸、遠端指關(guān)節(jié)、遠端指關(guān)節(jié)軸、帶輪,齒形帶、錐齒輪, 指節(jié)驅(qū)動電機組件組成。驅(qū)動電機均固定在掌指關(guān)節(jié)上,通過錐齒輪、齒形帶和帶輪遠程驅(qū) 動關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動。由于各指節(jié)的轉(zhuǎn)動由驅(qū)動電機分別驅(qū)動,所以固定手指組件可實現(xiàn)各指節(jié)相 對獨立的彎曲運動。手指結(jié)構(gòu)通過碳素鋼板折彎,焊接而成,手指的表面粘附一層橡膠或軟 塑料等材料,以減小手指與物體接觸時的沖擊,同時增大接觸摩擦力。
[0007] 前述的全驅(qū)動三指靈巧機械手,所述活動手指組件主要由活動手指組件安裝板、 活動手指組件轉(zhuǎn)軸、活動掌指關(guān)節(jié)、活動掌指關(guān)節(jié)軸、近端指關(guān)節(jié)、近端指關(guān)節(jié)軸、遠端指關(guān) 節(jié)、遠端指關(guān)節(jié)軸、帶輪,齒形帶、錐齒輪,指節(jié)驅(qū)動電機組件組成?;顒诱浦戈P(guān)節(jié)用于安裝 指節(jié)驅(qū)動電機,并可繞活動手指組件轉(zhuǎn)軸軸線做回轉(zhuǎn)運動。同時,為了方便加工制造、降低 成本,活動手指組件的遠端關(guān)節(jié)部分和近端關(guān)節(jié)部分和固定手指采用相同的結(jié)構(gòu)。
[0008] 前述的全驅(qū)動三指靈巧機械手,所述活動手指轉(zhuǎn)動機構(gòu)由轉(zhuǎn)動電機組件、主動齒 輪、從動齒輪組成,用于驅(qū)動兩個活動手指組件繞軸線做回轉(zhuǎn)運動。為減輕重量,兩個活動 手指組件轉(zhuǎn)動由同一電機驅(qū)動。左側(cè)活動手指由主動齒輪帶動兩個從動齒輪實現(xiàn)轉(zhuǎn)動,右 側(cè)活動手指由主動齒輪帶動一個從動齒輪實現(xiàn)轉(zhuǎn)動,確保兩個活動手指始終沿著相反方向 轉(zhuǎn)動。
[0009] 綜上所述,本靈巧手具有多自由度、多運動鏈協(xié)調(diào)的特點,固定手指組件可實現(xiàn)各 指節(jié)相對獨立的彎曲運動,兩個活動手指組件可實現(xiàn)各指節(jié)相對獨立的彎曲運動和繞轉(zhuǎn)軸 軸線相反方向的回轉(zhuǎn)運動。該靈巧手能夠通過調(diào)整手指的抓握姿態(tài)和兩個活動手指的轉(zhuǎn)動 角度,穩(wěn)定的抓取形狀各異的物體。另外,為了方便加工制造、降低成本,活動手指組件的遠 端關(guān)節(jié)部分和近端關(guān)節(jié)部分和固定手指采用相同的結(jié)構(gòu)。且兩個活動手指組件的回轉(zhuǎn)運動 由同一套驅(qū)動電機裝置完成,省去很多動力源和減速裝置,減輕了重量。本靈巧手可替代 人手在極限或者有害的環(huán)境下對不同物體完成復雜、精細的操作任務。因此在工業(yè)機器人 領(lǐng)域有廣闊的應用前景和重要的社會意義。
【附圖說明】
[0010] 圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖; 圖2是本發(fā)明的活動手指組件圖; 圖3是本發(fā)明的固定手指組件圖; 圖4是本發(fā)明的活動手指轉(zhuǎn)動機構(gòu)圖; 圖5是本發(fā)明的近端指節(jié)圖; 圖6是本發(fā)明的遠端指節(jié)圖。
[0011] 其中圖1中的編號分別為:1底座外殼,2活動手指組件1,3固定手指組件,4 活動手指組件2, 5手指安裝底座; 圖2中的編號分別為:6活動手指組件轉(zhuǎn)軸,7活動手指組件安裝板,8活動掌指關(guān) 節(jié),9近端關(guān)節(jié)驅(qū)動電機組件,10掌指關(guān)節(jié)1帶輪,11掌指關(guān)節(jié)3帶輪,12近端指關(guān)節(jié)軸, 13齒形帶,14遠端關(guān)節(jié)帶輪,15遠端指關(guān)節(jié),16遠端關(guān)節(jié)軸,17近端指關(guān)節(jié),18近端指 關(guān)節(jié)帶輪,19齒形帶,20錐齒輪,21掌指關(guān)節(jié)2帶輪,22遠端關(guān)節(jié)驅(qū)動電機組件,23錐齒 輪; 圖3中的編號分別為:24固定掌指關(guān)節(jié)1帶輪,25齒形帶,26固定掌指關(guān)節(jié)2帶輪, 27固定掌指關(guān)節(jié),28近端指關(guān)節(jié)帶輪,29齒形帶,30遠端指關(guān)節(jié)帶輪,31遠端指關(guān)節(jié),32 遠端指關(guān)節(jié)軸,33近端指關(guān)節(jié),34近端指關(guān)節(jié)軸,35固定掌指關(guān)節(jié)2軸,36錐齒輪,37錐 齒輪,38固定掌指關(guān)節(jié)1軸,39遠端指節(jié)驅(qū)動電機組件,40近端指節(jié)驅(qū)動電機組件; 圖4中的編號分別為:41轉(zhuǎn)動電機固定板,42轉(zhuǎn)動電機組件,43從動齒輪1,44主動 齒輪,45從動齒輪2,46從動齒輪3。
【具體實施方式】
[0012] 為了使本發(fā)明實現(xiàn)的技術(shù)方案、技術(shù)特征、達成目的與功能易于明白了解,下面結(jié) 合【具體實施方式】,進一步闡述本發(fā)明。
[0013] 如圖1、圖2、圖3、圖4、圖5和圖6所示,一種全驅(qū)動三指靈巧機械手。其特征在 于,包括如下部件:包括用于固定安裝各個手指組件并與活動手指轉(zhuǎn)動機構(gòu)相連的手指安 裝底座5 ;所述手指安裝底座上面設置一個固定手指組件3、活動手指組件2和活動手指組 件4,所述活動手指組件2和活動手指組件4設置在固定手指組件3兩側(cè)。所述手指安裝底 座5中部設置活動手指轉(zhuǎn)動機構(gòu),所述活動手指轉(zhuǎn)動機構(gòu)一端與活動手指組件2和活動手 指組件4相連,一端與