一种主从动力驱动的自适应欠驱动夹持器制造技术

本实用新型专利技术提供一种主从动力驱动的自适应欠驱动夹持器，包括基座和主动式欠驱动机构；主动式欠驱动机构包括与基座连接的驱动组件和两个夹持组件；两个所述夹持组件镜像对称设置并分别设置有相互铰接的夹持部和传动部；两个夹持组件的传动部分别与基座和驱动组件铰接，驱动组件以升降方式驱动传动部转动，实现带动夹持部夹持或张开运动；夹持部设置有从动式欠驱动机构，工作时，通过从动式欠驱动机构使得夹持部实现弯曲以适应夹持物品的形状。本实用新型专利技术可实现精确抓取的平行夹持模式和自适应物体轮廓的包络夹持模式，从而适用于不同形状和尺寸物品的自适应夹持。本实用新型专利技术驱动数目少，控制简单，造价成本低，因此该夹持器非常适合工业应用。

An adaptive underactuated gripper driven by master-slave power

【技术实现步骤摘要】
一种主从动力驱动的自适应欠驱动夹持器
本技术涉及夹持器
，更具体地说，涉及一种主从动力驱动的自适应欠驱动夹持器。
技术介绍
机器人技术是当前技术发展的重要趋势之一，机器人替代人工开展各项工作要依靠机器人的夹持器。目前现有的工业夹持器大多采用末端平行的夹持方式，这种夹持方式抓持稳定、加工成本低，然而它们往往只能抓取特定种类的物体，自由度很少，夹持方式是一对一设立的，当抓持对象为多种类且轮廓形状多样时，容易产生夹持失效。为了解决这种问题，具有自适应抓持功能的欠驱动夹持器应运而生，自适应机器人夹持器被设计地更加灵活，在抓持物体时，可以根据目标物体几何形状和所在位置的不同，进行平行抓持或包络抓持。其中，平行抓持指的是在抓取小尺寸物体或者具有对立面的较大物体过程中，夹爪手指的末端指段保持平行进行抓持；包络抓持指的是用夹爪手指的多个指段包络目标物体，通过多点接触稳定地进行抓持。然而，现有欠驱动夹持器的抓取方式主要为包络抓持的抓取模，难以实现较好的末端平行夹持抓取效果。另外，传统的欠驱动夹持器是将驱动器动力传递到夹持机构的多个关节,没有积极利用夹持连杆与物体作用时的相互运动关系，从动力驱动能通过利用该种作用关系，以增加夹持器的自适应性。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术中的缺点与不足，提供一种主从动力驱动的自适应欠驱动夹持器，该自适应欠驱动夹持器可实现精确抓取的平行夹持模式和自适应物体轮廓的包络夹持模式，从而适用于不同形状和尺寸物品的自适应夹持。为了达到上述目的，本技术通过下述技术方案予以实现：一种主从动力驱动的自适应欠驱动夹持器，其特征在于：包括基座和主动式欠驱动机构；所述主动式欠驱动机构包括与基座连接的驱动组件和两个夹持组件；两个所述夹持组件镜像对称设置并分别设置有相互铰接的夹持部和传动部；两个所述夹持组件的传动部分别与基座和驱动组件铰接，驱动组件以升降方式驱动传动部转动，实现带动夹持部夹持或张开运动；所述夹持部设置有从动式欠驱动机构，工作时，通过从动式欠驱动机构使得夹持部实现弯曲以适应夹持物品的形状。在上述方案中，本技术驱动组件以升降方式驱动传动部转动，实现带动夹持部夹持或张开运动，可实现精确抓取的平行夹持模式；同时，夹持部设置有从动式欠驱动机构，工作时，通过从动式欠驱动机构使得夹持部实现弯曲以适应夹持物品的形状，使得该夹持器具有自适应物体轮廓的包络夹持模式，从而适用于不同形状和尺寸物品的自适应夹持。另外，本技术的夹持器驱动数目少，控制简单，造价成本低，因此该夹持器非常适合工业应用。每个所述夹持组件的传动部包括与基座铰接的夹持组件驱动杆和夹持组件连接杆；所述夹持组件驱动杆为L型连杆，连杆的拐弯处与基座铰接，连杆的两端分别与驱动组件和夹持组件连接杆铰接；所述夹持组件连接杆远离夹持组件驱动杆的一端与夹持部铰接；当驱动组件以升降方式驱动夹持组件驱动杆时，夹持组件驱动杆的拐弯处与基座铰接实现两条连杆转动，带动与连杆依次铰接的夹持组件连接杆和夹持部运动，实现夹持部夹持或张开运动。所述传动部还包括用于限制夹持组件驱动杆与夹持组件连接杆最小夹角的限位元件和用于限制夹持组件驱动杆与夹持组件连接杆夹角的第一弹簧；所述限位元件设置在与夹持组件驱动杆上；所述第一弹簧的两端分别固定于夹持组件连接杆和夹持组件驱动杆。第一弹簧的作用是：用于夹持器空载运动过程中，限制夹持组件驱动杆与夹持组件连接杆的相对运动，从而确保机构运动的唯一性。在包络夹持模式过程中，第一弹簧被拉伸，该夹持组件驱动杆与夹持组件连接杆铰接的铰链的自由度释放，从而实现第一夹持杆对物体进行贴合。限位元件的作用是限制夹持组件驱动杆与夹持组件连接杆的最小夹角，在夹持过程中，当该夹角呈减少趋势时候，限位元件起作用，从而限制夹持组件驱动杆与夹持组件连接杆的自由度。所述夹持部包括依次铰接的第一夹持杆、第二夹持杆、第三夹持杆和第四夹持杆；所述第一夹持杆远离第二夹持杆的一端与基座铰接；所述第二夹持杆的下端分别与夹持组件连接杆和第一夹持杆铰接，上端与第三夹持杆的下端铰接，第二夹持杆的上端面限制第三夹持杆的最大转角；所述第三夹持杆的上端与第四夹持杆铰接，第三夹持杆的上端面限制第四夹持杆的最大转角。所述从动式欠驱动机构包括可转动并具有挡板的第一挡板件、第一齿轮和第二齿轮；所述第一挡板件铰接于第二夹持杆内部并与作为主动轮的第一齿轮连接；所述第二齿轮设置在第三夹持杆的底端并与第一齿轮啮合连接；第一挡板件的挡板伸出第二夹持杆朝向夹持工位的侧壁；当挡板受到物体表面挤压使得第一挡板件转动一定角度时，第三夹持杆通过第一齿轮和第二齿轮的啮合关系转动相应的角度，实现弯曲以适应夹持物品的形状。所述从动式欠驱动机构还包括可转动并具有挡板的第二挡板件、第三齿轮和第四齿轮；所述第二挡板件铰接于第三夹持杆内部并与作为主动轮的第三齿轮连接；所述第四齿轮设置在第四夹持杆的底端并与第三齿轮啮合连接；第二挡板件的挡板伸出第三夹持杆朝向夹持工位的侧壁；当挡板受到物体表面挤压使得第二挡板件转动一定角度时，第四夹持杆通过第三齿轮和第四齿轮的啮合关系转动相应的角度，实现弯曲以适应夹持物品的形状。在夹持组件镜像对称的对称轴方向，所述第四夹持杆的夹持端突出于第一挡板件的挡板和第二挡板件的挡板。该设计使得夹持器可通过第四夹持杆对薄细的物体进行平行夹持。所述夹持部还包括第二弹簧和第三弹簧；所述第二弹簧的两端分别固接于第二夹持杆和第三夹持杆；所述第三弹簧的两端分别固接于第三夹持杆和第四夹持杆。第二弹簧和第三弹簧的作用是用于限制夹持器在空载运动过程中，第二夹持杆与第三夹持杆、以及第三夹持杆与第四夹持杆之间的相对运动。所述驱动组件包括固定在基座内部的电机、与电机的输出轴连接的丝杆、与丝杆连接的丝杆螺母、驱动组件驱动杆和驱动组件连接杆；所述驱动组件驱动杆套设在丝杆上并与丝杆螺母连接；所述驱动组件连接杆一端与驱动组件驱动杆铰接，另一端与传动部铰接。本技术的丝杆螺母、驱动组件驱动杆、驱动组件连接杆及夹持组件驱动杆组成滑块曲柄机构，将丝杆螺母的直线运动转换成夹持组件驱动杆绕其与基座的铰接处旋转运动，从而带动与夹持组件驱动杆依次铰接的夹持组件连接杆和夹持部运动，实现夹持部夹持或张开运动。所述夹持组件驱动杆与基座的铰接点、第一夹持杆与基座的铰接点、第一夹持杆与第二夹持杆的铰接点、以及夹持组件连接杆与第二夹持杆的铰接点连接组成平行四边形结构。该设计可使得随着夹持组件驱动杆与基座的夹角变化，第二夹持杆在空载运动或平行夹持的过程中能够保持垂直状态以实现平行夹持移动。本技术自适应欠驱动夹持器是由欠驱动机构与齿轮传动组成，欠驱动即机构中的自由度个数大于驱动元件个数，但通过利用可变约束机构(弹簧，限位元件)实现对多出的自由度进行限制，保证机构具有确定的运动规律。依靠机构自身的特点，从而实现自主多模式夹持的切换，及其对物体轮廓自适应夹持。与现有技术相比，本技术具有如下优点与有益效果：1、本技术主从动力驱动本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种主从动力驱动的自适应欠驱动夹持器，其特征在于：包括基座和主动式欠驱动机构；所述主动式欠驱动机构包括与基座连接的驱动组件和两个夹持组件；两个所述夹持组件镜像对称设置并分别设置有相互铰接的夹持部和传动部；两个所述夹持组件的传动部分别与基座和驱动组件铰接，驱动组件以升降方式驱动传动部转动，实现带动夹持部夹持或张开运动；/n所述夹持部设置有从动式欠驱动机构，工作时，通过从动式欠驱动机构使得夹持部实现弯曲以适应夹持物品的形状。/n

【技术特征摘要】
1.一种主从动力驱动的自适应欠驱动夹持器，其特征在于：包括基座和主动式欠驱动机构；所述主动式欠驱动机构包括与基座连接的驱动组件和两个夹持组件；两个所述夹持组件镜像对称设置并分别设置有相互铰接的夹持部和传动部；两个所述夹持组件的传动部分别与基座和驱动组件铰接，驱动组件以升降方式驱动传动部转动，实现带动夹持部夹持或张开运动；
所述夹持部设置有从动式欠驱动机构，工作时，通过从动式欠驱动机构使得夹持部实现弯曲以适应夹持物品的形状。


2.根据权利要求1所述的主从动力驱动的自适应欠驱动夹持器，其特征在于：每个所述夹持组件的传动部包括与基座铰接的夹持组件驱动杆和夹持组件连接杆；所述夹持组件驱动杆为L型连杆，连杆的拐弯处与基座铰接，连杆的两端分别与驱动组件和夹持组件连接杆铰接；所述夹持组件连接杆远离夹持组件驱动杆的一端与夹持部铰接；
当驱动组件以升降方式驱动夹持组件驱动杆时，夹持组件驱动杆的拐弯处与基座铰接实现两条连杆转动，带动与连杆依次铰接的夹持组件连接杆和夹持部运动，实现夹持部夹持或张开运动。


3.根据权利要求2所述的主从动力驱动的自适应欠驱动夹持器，其特征在于：所述传动部还包括用于限制夹持组件驱动杆与夹持组件连接杆最小夹角的限位元件和用于限制夹持组件驱动杆与夹持组件连接杆夹角的第一弹簧；所述限位元件设置在与夹持组件驱动杆上；所述第一弹簧的两端分别固定于夹持组件连接杆和夹持组件驱动杆。


4.根据权利要求2所述的主从动力驱动的自适应欠驱动夹持器，其特征在于：所述夹持部包括依次铰接的第一夹持杆、第二夹持杆、第三夹持杆和第四夹持杆；所述第一夹持杆远离第二夹持杆的一端与基座铰接；所述第二夹持杆的下端分别与夹持组件连接杆和第一夹持杆铰接，上端与第三夹持杆的下端铰接，第二夹持杆的上端面限制第三夹持杆的最大转角；所述第三夹持杆的上端与第四夹持杆铰接，第三夹持杆的上端面限制第四夹持杆的最大转角。


5.根据权利要求4所述的主从动力驱动的自适应欠驱动夹持器，其特征在于：所述从动式欠驱动机构包括可转动并具有挡板的第一挡...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄铭贤，卢清华，
申请(专利权)人：佛山科学技术学院，
类型：新型
国别省市：广东;44