本发明专利技术公开了一种滑轮式欠驱动三关节机械手指结构，包括传动箱，传动箱通过支撑装置与三个欠驱动手指连接，支撑装置上设置有由两级动滑轮串联组成的差动机构，差动机构上套装有钢丝绳，钢丝绳的一端与传动箱连接，另一端分别连接三个欠驱动手指的手指指尖，三个欠驱动手指呈120°均布，每个欠驱动手指具有三个自由度。本发明专利技术结构简单，设计合理，抓取灵活、可靠，具备很好的形封闭特性。
【技术实现步骤摘要】
一种滑轮式欠驱动三关节机械手指结构
本专利技术属于机械生产
，具体涉及一种滑轮式欠驱动三关节机械手指结构。
技术介绍
由于工业自动化的全面发展和科学技术的不断提高，对工作效率的提高迫在眉睫。单纯的手工劳作以满足不了工业自动化的要求，因此，必须利用先进设备生产自动化机械以取代人的劳动，满足工业自动化的需求。其中机械手是其发展过程中的重要产物之一，它不仅提高了劳动生产的效率，还能代替人类完成高强度、危险、重复枯燥的工作，减轻人类劳动强度，可以说是一举两得。在机械行业中，机械手越来越广泛的得到应用，它可用于零部件的组装，加工工件的搬运、装卸，特别是在自动化数控机床、组合机床上使用更为普遍。目前，机械手已发展成为柔性制造系统和柔性制造单元中一个重要组成部分。把机床设备和机械手共同构成一个柔性加工系统或柔性制造单元，可以节省庞大的工件输送装置，结构紧凑，而且适应性很强。但目前我国的工业机械手技术及其工程应用的水平和国外比还有一定的距离，应用规模和产业化水平低，机械手的研究和开发直接影响到我国机械行业自动化生产水平的提高，从经济上、技术上考虑都是十分必要的。因此，进行机械手的研究设计具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种滑轮式欠驱动三关节机械手指结构，能够通过单电机驱动三指三关节机械手实现抓取操作，机械手能够自适应直径约为100mm的球状及各种异形的物体，并且抓取可靠，具备很好的形封闭特性。本专利技术采用以下技术方案：一种滑轮式欠驱动三关节机械手指结构，包括传动箱，传动箱通过支撑装置与三个欠驱动手指连接，支撑装置上设置有由两级动滑轮串联组成的差动机构，差动机构上套装有钢丝绳，钢丝绳的一端与传动箱连接，另一端经差动机构分别连接三个欠驱动手指的手指指尖，三个欠驱动手指呈120°均布，每个欠驱动手指具有三个自由度。具体的，支撑装置包括固定板，固定板设置在传动箱上，通过三个导杆与保持板连接，保持板上设置有三个基关节，三个基关节对应连接三个欠驱动手指。进一步的，相邻的两个导杆上分别设置有第一滑块和第二滑块，第一滑块和第二滑块上对应设置有第一动滑轮和第二动滑轮；钢丝绳的一端与传动箱内设置的钢丝绕轴连接，另一端经第一动滑轮和第二动滑轮分别与三个欠驱动手指指尖连接。更进一步的，钢丝绳包括第一钢丝绳、第二钢丝绳和第三钢丝绳，第一钢丝绳的一端与传动箱内的电机连接，另一端固定在第一滑块上；第二钢丝绳的一端与一个欠驱动手指的指尖处连接，另一端经第一动滑轮与第二滑块连接；第三钢丝绳绕在第二动滑轮上，两端分别与剩余两个欠驱动手指的指尖处连接。具体的，欠驱动手指包括第一指节、第二指节和第三指节，第一指节的一端与基关节轴连接，另一端与第二指节的一端轴连接，第二指节的另一端与第三指节的一端轴连接。进一步的，第一指节与基关节的连接轴上设置有第一驱动轮，第一指节与第二指节关节连接处的连接轴上设置有第二驱动轮，第二指节与第三指节关节连接处的连接轴上设置有第三驱动轮。进一步的，第一指节上设置有第一定滑轮，第二指节上设置有第二定滑轮。进一步的，第一指节和基关节之间设置有第一弹簧；第一指节和第二指节之间设置有第二弹簧；第二指节和第三指节之间设置有第三弹簧。具体的，传动箱内设置有步进电机，步进电机通过联轴器与主动锥齿轮连接，主动锥齿轮与套装在钢丝绕轴上的从动锥齿轮啮合连接，钢丝绕轴的两端分别通过轴承与保护壳体活动连接。与现有技术相比，本专利技术至少具有以下有益效果：本专利技术一种滑轮式欠驱动三关节机械手指结构，有9个自由度，由一个电机驱动；传动机构由两组动滑轮串联组成，由于动滑轮的自身旋转，保证了机械手的自适应性，即当一根手指受到阻碍而无法继续转动时，另外两根手指仍然可以继续转动，直到完全接触被抓物体为止；三个欠驱动手指之间的欠驱动使用了一个驱动器来驱动三根手指的弯曲、伸展动作，采用两级动滑轮串联组成的差动机构，不仅具备自适应性——即当一个或多个手指由于接触被抓物体受到阻力而被固定无法继续运动时，其它的手指能够继续运动，并且当所有的手指都稳定接触到被抓物体时，驱动力通过该欠驱动机构应能够很均匀的分配到各个手指，并在稳定抓取时尽可能的保证比较大的抓取力，为了使抓取物体可靠且设计方便与美观，采取三个手指120°均匀分布。进一步的，两级动滑轮组成的差动结构也是实现机械手欠驱动原理的重要条件之一。当一个或多个手指由于障碍而被阻碍无法继续运动时，其它的手指能够因为动滑轮的存在继续运动，将作用力继续向下一环节传递。进一步的，支撑装置起承上启下的作用，固定板与基关节相连从而承载整个手指部分，中间的导杆上装有滑块，三根导杆既起到了导轨的作用，又能提供力学支撑，在导杆的长宽高选择上，依照运动学分析，在明确了手指在抓取物体张开或闭合时的绳子收缩伸长长度后确定。进一步的，三个欠驱动手指分别通过对应的基关节固定在支撑装置的保持板上，近关节、中关节和远关节各有一个自由度，这样既减少了手指的结构复杂度，同时又能满足包络抓取的要求。进一步的，传动箱主要负责向机械手爪提供运动与动力，更重要的一点是，传动箱的合理设计能保证机械手的欠驱动效果以及自适应性能，实现了通过一个驱动电机同时带动三根手指、六个自由度运动，并且当其中一根或两根手指因接触到被抓物体受到阻碍而无法继续进行抓取运动时，另外的手指仍然可以继续弯曲，直到完全接触到被抓物体为止。综上所述，本专利技术结构简单，设计合理，抓取灵活、可靠，具备很好的形封闭特性。下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。附图说明图1为本专利技术结构示意图；图2为本专利技术手指结构图，其中，(a)为结构图，(b)为传动图；图3为本专利技术不同手指件传动机构的运动简图；图4为本专利技术手指整体布局方案示意图；图5为本专利技术传动箱示意图；图6为本专利技术导杆与支撑示意图；图7为本专利技术机械手手指装配图。其中：1.传动箱；2.固定板；3.滑块；3-1.第一滑块；3-2.第二滑块；4.动滑轮；4-1.第一动滑轮；4-2.第二动滑轮；5.导杆；6.钢丝绳；6-1.第一钢丝绳；6-2.第二钢丝绳；6-3.第三钢丝绳；7.保持板；8.基关节；9.欠驱动手指；9-1.第一指节；9-2.第二指节；9-3.第三指节；10.第一驱动轮；11.第一定滑轮；12.第二驱动轮；13.第二定滑轮；14.第三驱动轮；15.第一弹簧；16.第二弹簧；17.第三弹簧；18主动锥齿轮；19.钢丝绕轴；20.轴承；21.保护壳体；22.从动锥齿轮。具体实施方式请参阅图1和图7，本专利技术一种滑轮式欠驱动三关节机械手指结构，包括动力系统、传动系统、支撑装置和欠驱动手指9。动力系统包括传动箱1，支撑装置设置在传动箱1上，欠驱动手指9有三个，间隔设置在支撑装置的顶端，支撑装置上设置有传动系统。传动系统包括钢丝绳6，钢丝绳6的一端连接到动力输入端，另一端本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种滑轮式欠驱动三关节机械手指结构，其特征在于，包括传动箱(1)，传动箱(1)通过支撑装置与三个欠驱动手指(9)连接，支撑装置上设置有由两级动滑轮串联组成的差动机构，差动机构上套装有钢丝绳(6)，钢丝绳(6)的一端与传动箱(1)连接，另一端经差动机构分别连接三个欠驱动手指(9)的手指指尖，三个欠驱动手指(9)呈120°均布，每个欠驱动手指(9)具有三个自由度。/n
【技术特征摘要】
1.一种滑轮式欠驱动三关节机械手指结构，其特征在于，包括传动箱(1)，传动箱(1)通过支撑装置与三个欠驱动手指(9)连接，支撑装置上设置有由两级动滑轮串联组成的差动机构，差动机构上套装有钢丝绳(6)，钢丝绳(6)的一端与传动箱(1)连接，另一端经差动机构分别连接三个欠驱动手指(9)的手指指尖，三个欠驱动手指(9)呈120°均布，每个欠驱动手指(9)具有三个自由度。
2.根据权利要求1所述的滑轮式欠驱动三关节机械手指结构，其特征在于，支撑装置包括固定板(2)，固定板(2)设置在传动箱(1)上，通过三个导杆(5)与保持板(7)连接，保持板(7)上设置有三个基关节(8)，三个基关节(8)对应连接三个欠驱动手指(9)。
3.根据权利要求2所述的滑轮式欠驱动三关节机械手指结构，其特征在于，相邻的两个导杆(5)上分别设置有第一滑块(3-1)和第二滑块(3-2)，第一滑块(3-1)和第二滑块(3-2)上对应设置有第一动滑轮(4-1)和第二动滑轮(4-2)；钢丝绳(6)的一端与传动箱(1)内设置的钢丝绕轴(19)连接，另一端经第一动滑轮(4-1)和第二动滑轮(4-2)分别与三个欠驱动手指(9)指尖连接。
4.根据权利要求3所述的滑轮式欠驱动三关节机械手指结构，其特征在于，钢丝绳(6)包括第一钢丝绳(6-1)、第二钢丝绳(6-2)和第三钢丝绳(6-3)，第一钢丝绳(6-1)的一端与传动箱(1)内的电机连接，另一端固定在第一滑块(3-1)上；第二钢丝绳(6-2)的一端与一个欠驱动手指(9)的指尖处连接，另一端经第一动滑轮(4-1)与第二滑块(3-2)连接；第三钢丝绳(6-3)绕在第二动滑轮(4-2)上，...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭瑞峰，杨婷，贾榕，闫浩，胡星，
申请(专利权)人：西安建筑科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。