一种基于球面螺旋副的机械手制造技术

本发明专利技术提供一种基于球面螺旋副的机械手，所述机械手包括一球螺旋体、一机架机构、一旋转轴、二卡爪、二夹持梁以及二连杆，所述球螺旋体设置在机架机构内，所述旋转轴连接至球螺旋体底部，所述机架机构沿球螺旋体的两侧分别设置有一圆弧状滑槽，二滑块通过凸键嵌设在对应的滑槽中，各所述滑块均与球螺旋体上的球螺旋槽滑动啮合，各所述滑块分别通过一连杆与对应的夹持梁一端枢接，各所述夹持梁的另一端分别通过一球铰链与对应卡爪相链接，各夹持梁上均设有一肘部，各所述肘部均枢接在机架机构上。本发明专利技术能够实现各种特殊的运动功能并保证运动的精确可靠和构件力学上的安全稳定，从而实现对目标物体的操作。

【技术实现步骤摘要】
—种基于球面螺旋副的机械手【
】[0001 ] 本专利技术涉及一种基于球面螺旋副的机械手。【
技术介绍
】机器人是近几十年发展起来的一种高科技自动化生产设备，机械手是机器人的一个重要分支。机械手在抓取物料时，通常是模拟人手的抓取动作，通过机械手手指配合机械手手掌从外部夹持住物料的外表面，从而实现对物料的抓料及卸料。目前，大多机械手或夹持机构是米用液压缸和电机通过连杆机构直接链接驱动卡爪运动。如果液压缸和电机在遇到故障时，难以保证卡爪的安全性能。【
技术实现思路
】本专利技术要解决的技术问题，在于提供一种基于球面螺旋副的机械手，实现各种特殊的运动功能并保证运动的精确可靠和构件力学上的安全稳定，从而实现对目标物体的操作。本专利技术是这样实现上述技术问题的:一种基于球面螺旋副的机械手，所述机械手包括一球螺旋体、一机架机构、一旋转轴、二卡爪、二夹持梁以及二连杆，所述球螺旋体设置在机架机构内，所述旋转轴连接至球螺旋体底部，所述机架机构沿球螺旋体的两侧分别设置有一圆弧状滑槽，二滑块通过凸键嵌设在对应的滑槽中，各所述滑块均与球螺旋体上的球螺旋槽滑动啮合，各所述滑块分别通过一连杆与对应的夹持梁一端枢接，各所述夹持梁的另一端分别通过一球铰链与对应卡爪相链接，各夹持梁上均设有一肘部，各所述肘部均枢接在机架机构上。进一步地，所述球螺旋体的螺旋角不大于滑块的摩擦角，其中，滑块的摩擦角为滑块处于滑动状态的临界角。本专利技术具有如下优点:本专利技术是一种具有定位精度高、结构紧凑、运动安全可靠和具有丰富工作特性的机械手。本专利技术是在为满足自动化和对精度要求的不断提高，对夹持机构的运动学、力学和安全性能提出的一种创新设计，本专利技术通过球螺旋体的球螺旋面绕固定轴旋转，驱动与之配合的滑块运动，将球螺旋面不同纬度上的各种独特运动和力学特性映射到最终的执行件的运动中，旨在实现各种特殊的运动功能并保证运动的精确可靠和构件力学上的安全稳定，从而实现对目标物体的操作。【【附图说明】】下面参照附图结合实施例对本专利技术作进一步的说明。图1为本专利技术的结构示意图。图2是本专利技术滑块与滑槽配合的局部示意图。图3是本专利技术的运动速度分析图。图4是本专利技术的加速度分析图。图5是本专利技术的受力分析图。图6是本专利技术基于质点在球螺旋线上的运动分析简图。图7是本专利技术滑动摩擦实现自锁受力分析图。附图标识说明:1、球螺旋体2、机架机构3、旋转轴4、卡爪5、夹持梁6、连杆7、滑块8、球铰链11、球螺旋槽21、滑槽51、肘部【【具体实施方式】】请参阅图1~7所示，对本专利技术的实施例进行详细的说明。 重点参阅图1~2，本专利技术涉及一种基于球面螺旋副的机械手，所述机械手包括一球螺旋体1、一机架机构2、一旋转轴3、二卡爪4、二夹持梁5以及二连杆6，所述球螺旋体I设置在机架机构2内，所述旋转轴3连接至球螺旋体I底部，所述机架机构2沿球螺旋体I的两侧分别设置有一圆弧状滑槽21，二滑块7通过凸键71嵌设在对应的滑槽21中，各所述滑块7均与球螺旋体I上的球螺旋槽11滑动啮合，各所述滑块7分别通过一连杆6与对应的夹持梁5 —端枢接，各所述夹持梁5的另一端分别通过一球铰链8与对应卡爪4相链接，各夹持梁5上均设有一肘部51，各所述肘部51均枢接在机架机构2上。所述球螺旋体I的螺旋角α不大于滑块7的摩擦角a c?，其中，滑块7的摩擦角为滑块7处于滑动状态的临界角。在开始时,有旋转轴3将外部动力传入并带动球螺旋体I旋转，球螺旋体上I的球螺旋槽11与滑块7通过滑动啮合来传递动力。滑块7在滑槽21的约束下只能沿着滑槽21作轨迹为圆周的运动。滑块7通过连杆6与夹持梁5相连。在夹持梁5的另一端通过球铰链8与卡爪4相连，采用球铰链8的原因是:因为在夹持梁5与卡爪4相连的一端是做圆周运动，卡爪4在夹持物体时两个接触面的夹角就会变化，为了卡爪4在夹持物体时两个接触面始终保持与目标物体表面贴合使物体受力均匀，设计了球铰链8的连接形式。卡爪4的分离与闭合是由球螺旋体I通过顺时针和逆时针来控制的。以下为本专利技术特性分析:(一 )基于球面螺旋副的机械手的几何学特性分析:球螺旋曲面是由两个圆周运动合成的，初始位置时动坐标系0X’ Y’ V与定坐标系OXYZ的Y轴重合；初始位置时0Z’ X’标架相对固定坐标系的OZX标架绕共同轴Y轴倾斜转过Θ。动点M初始位置在Y轴上M(0，b，0)在动系中绕Z’以角度参数U2做圆周运动，同时动系绕定系的X轴以角度参数U1做等速圆周运动。质点的两个圆周运动的合成运动在定坐标系中的运动轨迹即为等螺旋角的球面螺旋线。并存在等速回转运动的定比关系本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于球面螺旋副的机械手，其特征在于：所述机械手包括一球螺旋体、一机架机构、一旋转轴、二卡爪、二夹持梁以及二连杆，所述球螺旋体设置在机架机构内，所述旋转轴连接至球螺旋体底部，所述机架机构沿球螺旋体的两侧分别设置有一圆弧状滑槽，二滑块通过凸键嵌设在对应的滑槽中，各所述滑块均与球螺旋体上的球螺旋槽滑动啮合，各所述滑块分别通过一连杆与对应的夹持梁一端枢接，各所述夹持梁的另一端分别通过一球铰链与对应卡爪相链接，各夹持梁上均设有一肘部，各所述肘部均枢接在机架机构上。

【技术特征摘要】
1.一种基于球面螺旋副的机械手，其特征在于:所述机械手包括一球螺旋体、一机架机构、一旋转轴、二卡爪、二夹持梁以及二连杆，所述球螺旋体设置在机架机构内，所述旋转轴连接至球螺旋体底部，所述机架机构沿球螺旋体的两侧分别设置有一圆弧状滑槽，二滑块通过凸键嵌设在对应的滑槽中，各所述滑块均与球螺旋体上的球螺旋槽滑动啮...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾立志，冯凯，魏盛军，郑天清，
申请(专利权)人：华侨大学，
类型：发明
国别省市：福建;35