一种多稳态结构夹持机械手制造技术

本发明专利技术提供了一种多稳态结构夹持机械手，包括机架，机架上固定有伺服电机，伺服电机输出端传动连接有沿机架长度方向伸缩的伸缩传动装置，伸缩传动装置前端连接有至少具有两种自平衡状态的多稳态结构。本发明专利技术结构设计合理，机械手可通过驱动力在两个自平衡状态之间相互转换，继而实现夹持机械手张开和闭合的两种形态的转变；采用刚性杆和拉伸弹簧联合设计，具有质量低、惯性力小、柔顺性好、便于携带等优点；机构工作时占用空间小，夹持速度快，机构结构简单巧妙，安装方便。

【技术实现步骤摘要】
一种多稳态结构夹持机械手
本专利技术涉及工业机器人领域特别是小型夹持机械手领域，尤其涉及一种多稳态结构夹持机械手。
技术介绍
张拉整体结构是一类轻质、网格状的空间结构体系，由预拉伸的绳单元和预压缩的杆单元相互连接而成。在没有任何外部支撑的情况下，靠杆和绳的预应力作用即可保持自身的几何构型，在受到保守力扰动时，总是趋向于恢复到初始的自平衡状态。结构受力大时，结构产生大变形，但外力撤去后它有恢复至初始形态的能力。传统的张拉整体结构，只有一种自平衡状态，新型张拉整体结构是一类具有多种自平衡状态的结构——多稳态张拉整体结构。利用这一结构特性，可针对设计一种基于多稳态结构的夹持机械手。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：为了克服现有技术之不足，本专利技术提供一种具有多种自平衡状态的结构、质量低、惯性力小、柔顺性好、可折叠，工作时占用空间小，夹持速度快，机构结构简单，安装方便的一种多稳态结构夹持机械手。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种多稳态结构夹持机械手，包括机架，所述机架上固定有伺服电机，所述伺服电机输出端传动连接有沿机架长度方向伸缩的伸缩传动装置，所述伸缩传动装置前端连接有至少具有两种自平衡状态的多稳态结构。进一步的，所述的多稳态结构设置在机架上，包括U形空心环连接件、沿机架长度方向对称设置的多个刚性杆和多个拉伸弹簧；所述的多个刚性杆包括从第一刚性杆、第二刚性杆、第三刚性杆和第四刚性杆；所述的第一刚性杆与第二刚性杆沿机架长度方向对称设置，且第一刚性杆与第二刚性杆靠近伺服电机一侧端部转动连接，所述第一刚性杆与第二刚性杆转动连接处形成第一节点；第一刚性杆对应第一节点的另一端为第二节点，并在第二节点处与第三刚性杆转动连接，第三刚性杆另一端转动连接有第一夹持手臂；第二刚性杆对应远离第一节点的端部为第七节点，并在底气节点处与第四刚性杆转动连接，第四刚性杆另一端转动连接有第二夹持手臂，所述的第一夹持手臂与第二夹持手臂对称设置；所述的多个拉伸弹簧包括第一拉伸弹簧、第二拉伸弹簧、第三拉伸弹簧、第四拉伸弹簧、第五拉伸弹簧、第六拉伸弹簧、第七拉伸弹簧、第八拉伸弹簧、第九拉伸弹簧和第十拉伸弹簧；所示机架靠近伺服电机的一端具有第六节点、另一端具有第五节点，所述第一拉伸弹簧连接在第六节点与第一节点之间，第二拉伸弹簧连接在第一节点第五节点之间；第三拉伸弹簧连接在第六节点与第二节点之间，第四拉伸弹簧连接在第六节点与第七节点之间；第五拉伸弹簧连接在第二节点与第五节点之间，第六拉伸弹簧连接在第七节点与第五节点之间；第七拉伸弹簧连接在第二节点连接与第一夹持手臂的非夹持端之间，第八拉伸弹簧连接在第七节点连接与第二夹持手臂的非夹持端之间；第九拉伸弹簧一端与第五节点、另一端与第一夹持手臂连接，第十拉伸弹簧一端与第五节点连接、另一端与第二夹持手臂连接；所述的第三拉伸弹簧与第四拉伸弹簧相对于机架长度方向对称设置，第五拉伸弹簧与第六拉伸弹簧相对于机架长度方向对称设置，第七拉伸弹簧与第八拉伸弹簧相对于机架长度方向对称设置，第九拉伸弹簧与第十拉伸弹簧相对于机架长度方向对称设置。优选的，所述的伸缩传动装置为螺纹杆，所述螺纹杆一端与伺服电机输出端传动连接，另一端与U形空心环连接件的空心环限位连接。相应的，为了便于第一刚性杆和第二刚性杆有效转动连接，所述的第一刚性杆与第二刚性杆在第一节点处通过转动副转动连接，所述转动副位于U形空心环连接件的空心环内。更进一步的，所述的第一拉伸弹簧与第二拉伸弹簧结构相同，相对于转动副对称设置。优选的，所述的第三刚性杆与第一夹持手臂通过销钉转动连接，所述的第四刚性杆与第二夹持手臂也通过销钉转动连接。本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术提供的一种多稳态结构夹持机械手，可通过驱动力在两个自平衡状态之间相互转换，继而实现夹持机械手张开和闭合的两种形态的转变。(2)采用刚性杆和拉伸弹簧联合设计，拉伸弹簧始终保持张紧状态，整体结构具有质量低、惯性力小、柔顺性好、便于携带等优点。(3)工作时占用空间小，夹持速度快。(4)结构简单巧妙，安装方便。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。图1是本专利技术最优实施例中机械手闭合状态的结构示意图。图2是本专利技术最优实施例中机械手张开状态的结构示意图。图3是本专利技术最优实施例中传动装置结构示意图。图中1、机架2、第一刚性杆3、第二刚性杆4、第三刚性杆5、第四刚性杆6、第一夹持手臂7、第二夹持手臂8、U形连接件9、第一拉伸弹簧10、第二拉伸弹簧11、第三拉伸弹簧12、第四拉伸弹簧13、第五拉伸弹簧14、第六拉伸弹簧15、第七拉伸弹簧16、第八拉伸弹簧17、第九拉伸弹簧18、第十拉伸弹簧19、伺服电机20、螺纹杆21、转动副22、销钉①、第一节点②、第二节点③、第三节点④、第四节点⑤、第五节点⑥、第六节点⑦、第七节点。具体实施方式现在结合附图对本专利技术作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本专利技术的基本结构，因此其仅显示与本专利技术有关的构成。如图1至图3所示的一种多稳态结构夹持机械手，是本专利技术最优实施例，包括机架1，所述机架1上固定有伺服电机19，所述伺服电机19输出端传动连接有沿机架1长度方向伸缩的伸缩传动装置，所述伸缩传动装置前端连接有至少具有两种自平衡状态的多稳态结构。伸缩传动装置为螺纹杆20，所述螺纹杆20一端与伺服电机19输出端传动连接，另一端与U形空心环连接件8的空心环限位连接。多稳态结构设置在机架1上，包括U形空心环连接件8、沿机架1长度方向对称设置的多个刚性杆和多个拉伸弹簧。多个刚性杆包括从第一刚性杆2、第二刚性杆3、第三刚性杆4和第四刚性杆5；所述的第一刚性杆2与第二刚性杆3沿机架1长度方向对称设置，且第一刚性杆2与第二刚性杆3靠近伺服电机19一侧端部转动连接，所述第一刚性杆2与第二刚性杆3转动连接处形成第一节点①；第一刚性杆2对应第一节点①的另一端为第二节点②，并在第二节点②处与第三刚性杆4转动连接，第三刚性杆4另一端转动连接有第一夹持手臂6；第二刚性杆3对应远离第一节点①的端部为第七节点⑦，并在底气节点处与第四刚性杆5转动连接，第四刚性杆5另一端转动连接有第二夹持手臂7，所述的第一夹持手臂6与第二夹持手臂7对称设置。所述的第三刚性杆4与第一夹持手臂6通过销钉22转动连接，所述的第四刚性杆5与第二夹持手臂7也通过销钉22转动连接。多个拉伸弹簧包括第一拉伸弹簧9、第二拉伸弹簧10、第三拉伸弹簧11、第四拉伸弹簧12、第五拉伸弹簧13、第六拉伸弹簧14、第七拉伸弹簧15、第八拉伸弹簧16、第九拉伸弹簧17和第十拉伸弹簧18；所示机架1靠近伺服电机19的一端具有第六节点⑥、另一端具有第五节点⑤。第一夹持手臂6一端为夹持端，另一端为非夹持端，非第一加持手臂的非夹持端为第三节点③。第一夹持手臂6中段具有第四节点④。所述的第三拉伸弹簧11与第四拉伸弹簧12相对于机架1长度方向对称设置，第五拉伸弹簧13与第六拉伸弹本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多稳态结构夹持机械手，其特征在于：包括机架(1)，所述机架(1)上固定有伺服电机(19)，所述伺服电机(19)输出端传动连接有沿机架(1)长度方向伸缩的伸缩传动装置，所述伸缩传动装置前端连接有至少具有两种自平衡状态的多稳态结构。/n

【技术特征摘要】
1.一种多稳态结构夹持机械手，其特征在于：包括机架(1)，所述机架(1)上固定有伺服电机(19)，所述伺服电机(19)输出端传动连接有沿机架(1)长度方向伸缩的伸缩传动装置，所述伸缩传动装置前端连接有至少具有两种自平衡状态的多稳态结构。


2.如权利要求1所述的一种多稳态结构夹持机械手，其特征在于：所述的多稳态结构设置在机架(1)上，包括U形空心环连接件(8)、沿机架(1)长度方向对称设置的多个刚性杆和多个拉伸弹簧；所述的多个刚性杆包括从第一刚性杆(2)、第二刚性杆(3)、第三刚性杆(4)和第四刚性杆(5)；所述的第一刚性杆(2)与第二刚性杆(3)沿机架(1)长度方向对称设置，且第一刚性杆(2)与第二刚性杆(3)靠近伺服电机(19)一侧端部转动连接，所述第一刚性杆(2)与第二刚性杆(3)转动连接处形成第一节点(①)；第一刚性杆(2)对应第一节点(①)的另一端为第二节点(②)，并在第二节点(②)处与第三刚性杆(4)转动连接，第三刚性杆(4)另一端转动连接有第一夹持手臂(6)；第二刚性杆(3)对应远离第一节点(①)的端部为第七节点(⑦)，并在底气节点处与第四刚性杆(5)转动连接，第四刚性杆(5)另一端转动连接有第二夹持手臂(7)，所述的第一夹持手臂(6)与第二夹持手臂(7)对称设置；所述的多个拉伸弹簧包括第一拉伸弹簧(9)、第二拉伸弹簧(10)、第三拉伸弹簧(11)、第四拉伸弹簧(12)、第五拉伸弹簧(13)、第六拉伸弹簧(14)、第七拉伸弹簧(15)、第八拉伸弹簧(16)、第九拉伸弹簧(17)和第十拉伸弹簧(18)；所示机架(1)靠近伺服电机(19)的一端具有第六节点(⑥)、另一端具有第五节点(⑤)，所述第一拉伸弹簧(9)连接在第六节点(⑥)与第一节点(①)之间，第二拉伸弹簧(10)连接在第一节点(①)第五节点(⑤)之间；第三拉伸弹簧(11)连接在第六节点(⑥)与第二节点(②)之间，第四拉伸弹...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱伟，时宽祥，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32