一种基于软钢带与环面蜗杆的半柔性多指机械手制造技术

一种基于软钢带与环面蜗杆的半柔性多指机械手，包括：支架单元，包括主支架和侧支架，用于安装抓取单元；抓取单元，设置于支架单元外侧，包括多套单指驱动机构和角度旋转机构，其中一套单指驱动机构的上端铰接于主支架的安装区；所述角度旋转机构安装于侧支架的连接端处，其转动端各铰接一套单指驱动机构，使得单指驱动机构围设于支架单元的外侧；所述单指驱动机构的抓取部相互靠拢或分离以抓取或放开物体；机械手吊装单元，设置于支架单元的上方，上端与机械臂相连，下端连接支架单元；以及控制单元，包括控制器和控制开关。本实用新型专利技术的有益效果是：适应多种形状的目标物，实现柔性夹取和稳定搬运；具有自锁功能。具有自锁功能。具有自锁功能。

【技术实现步骤摘要】
一种基于软钢带与环面蜗杆的半柔性多指机械手


[0001]本技术属于工业机器人领域，涉及一种基于软钢带与环面蜗杆的半柔性多指机械手。

技术介绍

[0002]机械手是一种模仿人的手指动作，用机械驱动来实现对目标物的抓取、搬等动作，通过编程完成各种预期工作。其在结构和性能上兼顾机械强度和人手指灵活的优点。
[0003]现有的机械手分为专用型机械手和通用型机械手：专用型机械手的手指是专门根据目标物形状而设计的，能较好地配合目标物的形状特征进行稳定抓取和搬运；通用型机械手大多设计有三指，五指，常以一定角度排布，实现对目标物的包覆式抓取和搬运。
[0004]传统机械手是利用机械驱动的夹紧力夹持目标物，但由于目标物的形状各异，往往与机械手的接触方式不是理想的曲面接触或者平面接触，而多是点接触或者线接触，这使得机械手手指对目标夹持的效果很差，不利于搬运。
[0005]公开号为CN108436957A的中国专利文献介绍了一种具有形状自适应的三指欠驱动机械手。公开了具有形状自适应的三指欠驱动机械手的组成结构，属于工业机器人
，旨在提供一种机械手的技术方案，以蜗轮蜗杆驱动抓取结构的第一指骨实现旋转，以压缩弹簧和推杆驱动欠驱动手指旋转贴合目标物的表面，并且在压缩弹簧的弹性范围内实现欠驱动手指的表面与目标物的表面发生适当滑移，被动地调整第二指骨，使得目标物过渡至更可靠，更稳定的受力状态，以此实现稳定抓取和搬运。
[0006]其技术方案要点是包括：
[0007]1)设计有第一、第二、第三，三处结构完全相同的欠驱动手指；三处手指的安装位置在底座上是依次以120
°
相隔，均匀分布；
[0008]2)每处手指包括驱动电机，蜗杆蜗杆，第一、第二指骨，依次用销轴构成以销轴为转动中心的转动连接，以蜗轮蜗杆为传动形式将驱动电机输出作用于第一指骨，驱动第一指骨绕第一销轴转动；
[0009]3)第二指骨上设计有第一、第二接触面来与目标物表面接触；
[0010]4)第二指骨下侧安装有压缩弹簧和推杆模块，以此使得第二指骨的第一、第二接触面能被动地与目标物表面发生滑移，使得机械手整体被动自适应物体的形状，使得接触面与目标物表面充分接触，达到受力均匀和稳定抓取的设计目的。
[0011]但是，上述文献公开的技术方案存在以下问题：
[0012]1)三处手指的安装位置在底座上是依次以120
°
相隔，均匀分布，而每一处手指的指骨转动范围都是处于一个竖直面内，使得抓取目标物的形状受到限制。在各类基本几何形体中，十分明显地，该机械手不适合用于抓取圆柱状目标物(例如管道)。
[0013]2)在仅有一处手指稳定接触目标物表面或者接触方式为点、线接触时，抓取效果不理想；
[0014]3)虽然在第二指骨的结构上增加了压缩弹簧和推杆的配合，使得接触贴合效果得
到一定改善，但是本质上第二指骨的第一接触面，第二接触面都是刚性面，与目标物表面仍然是不理想的小面积接触；
[0015]4)在点、线、小面积接触状态下，由于第二指骨和指端都是欠驱动的机械结构，要实现稳定抓取，第一指骨上需要施加较大的力，这样既是导致对目标物产生破坏性损伤的可能性，又对第一指骨的材料和结构强度提出了高的要求，导致制造加工成本上升；

技术实现思路

[0016]本技术的目的在于提供一种通过改变侧支架与主支架之间夹角来改变三指的空间分布，并以软钢片作为柔性作用件，来适应多种形状的目标物，实现柔性夹取和稳定搬运，并且利用机械自锁保障安全的基于软钢带与环面蜗杆的半柔性三指机械手。并且提供使用本文所述的基于软钢带与环面蜗杆的半柔性三指机械手实现抓取基本几何体类目标物的工作方法。
[0017]本技术所述的一种基于软钢带与环面蜗杆的半柔性多指机械手，其特征在于，包括：
[0018]支架单元，包括主支架和侧支架，所述主支架的外侧设有安装区，用于安装抓取单元；侧支架固装于主支架的内侧，并且侧支架设有多个向外延伸形成连接端，用于安装抓取单元；
[0019]抓取单元，设置于支架单元外侧，包括多套单指驱动机构和角度旋转机构，其中一套单指驱动机构的上端铰接于主支架的安装区；所述角度旋转机构安装于侧支架的连接端处，其转动端各铰接一套单指驱动机构，使得单指驱动机构围设于支架单元的外侧；所述单指驱动机构的抓取部相互靠拢或分离以抓取或放开物体；
[0020]机械手吊装单元，设置于支架单元的上方，上端与机械臂相连，下端连接支架单元；
[0021]以及控制单元，包括控制器和控制开关，其中控制器的信号输出端与所述单指驱动机构的控制端和角度旋转机构的控制端电连接或信号连接，用于控制单指驱动机构和角度旋转机构运行；所述控制开关的信号输出端与所述控制器的信号输入端电连接。
[0022]所述主支架包括主支架顶板、主支架侧板和主支架底板，所述主支架顶板和所述主支架底板上、下平行布置，并通过两侧的主支架侧板相互固连在一起；所述主支架顶板和所述主支架底板的前端与侧支架固连；两块所述主支架侧板的外侧作为安装区安装一连接轴，用于铰接单指驱动机构。
[0023]所述侧支架包括上翼板和下翼板，所述上翼板、下翼板分别安装于主支架顶板和主支架底板的前端，并保持上翼板以及下翼板平行，使得所述上翼板和所述下翼板的两端部为支架单元的连接端。
[0024]所述角度旋转机构包括减速电机、输出齿轮轴和U型架，所述减速电机的顶部安装于机械手吊装单元上，其输出端与输出齿轮轴的一端相连，用于驱动输出齿轮轴绕自身中心轴周向旋转；所述输出齿轮轴转动安装于上翼板和下翼板形成的连接端，并且所述输出齿轮轴的齿与齿轮板上的齿啮合，用于驱动齿轮板转动；所述U型架的头端铰接于所述上翼板和下翼板形成的连接端，所述U型架的内端设有可与齿轮轴啮合的齿，外端设有可与单指驱动机构铰接的铰接轴。
[0025]所述U型架包括齿轮板、侧支撑板和底部支撑板，所述齿轮板和所述底部支撑板通过两侧的侧支撑板固连在一起，其中所述齿轮板、所述底部支撑板分别与所述上翼板、下翼板的端部铰接，并且所述齿轮板面向输出齿轮轴的一侧设有可与之啮合的齿；两块所述侧支撑板之间设有铰接轴，用于实现U型架与单指驱动机构之间的铰接。
[0026]所述主支架的连接轴、所述角度旋转机构的旋转轴处各绞连一套单指驱动机构，其中所述单指驱动机构包括指臂、指端、软钢带、指臂旋转驱动机构和软钢带拉伸机构，所述指臂的上端铰接于所述连接轴或所述旋转轴上，所述指臂的下端铰接指端；所述指臂旋转驱动机构设置于所述主支架以及所述U型架处，并且指臂旋转驱动机构的动力输出端与所述指臂的上端绞连，用于驱动指臂绕连接轴或旋转轴旋转以调整指端之间的距离；所述软钢带拉伸机构设置于所述主支架以及所述U型架处，并且所述软钢带拉伸机构的拉伸末端与指端的上端相连，用于拉动指端绕指臂的下端向内翻转。
[0027]所述指臂旋转驱动机构包括第一步进电机、环面蜗杆和蜗轮，所述第一步进电机安本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于软钢带与环面蜗杆的半柔性多指机械手，其特征在于，包括：支架单元，包括主支架和侧支架，所述主支架的外侧设有安装区，用于安装抓取单元；侧支架固装于主支架的内侧，并且侧支架设有多个向外延伸形成连接端，用于安装抓取单元；抓取单元，设置于支架单元外侧，包括多套单指驱动机构和角度旋转机构，其中一套单指驱动机构的上端铰接于主支架的安装区；所述角度旋转机构安装于侧支架的连接端处，其转动端各铰接一套单指驱动机构，使得单指驱动机构围设于支架单元的外侧；所述单指驱动机构的抓取部相互靠拢或分离以抓取或放开物体；机械手吊装单元，设置于支架单元的上方，上端与机械臂相连，下端连接支架单元；以及控制单元，包括控制器和控制开关，其中控制器的信号输出端与所述单指驱动机构的控制端和角度旋转机构的控制端电连接或信号连接，用于控制单指驱动机构和角度旋转机构运行；所述控制开关的信号输出端与所述控制器的信号输入端电连接。2.如权利要求1所述的一种基于软钢带与环面蜗杆的半柔性多指机械手，其特征在于：所述主支架包括主支架顶板、主支架侧板和主支架底板，所述主支架顶板和所述主支架底板上、下平行布置，并通过两侧的主支架侧板相互固连在一起；所述主支架顶板和所述主支架底板的前端与侧支架固连；两块所述主支架侧板的外侧作为安装区安装一连接轴，用于铰接单指驱动机构。3.如权利要求2所述的一种基于软钢带与环面蜗杆的半柔性多指机械手，其特征在于：所述侧支架包括上翼板和下翼板，所述上翼板、下翼板分别安装于主支架顶板和主支架底板的前端，并保持上翼板以及下翼板平行，使得所述上翼板和所述下翼板的两端部为支架单元的连接端。4.如权利要求1所述的一种基于软钢带与环面蜗杆的半柔性多指机械手，其特征在于：所述角度旋转机构包括减速电机、输出齿轮轴和U型架，所述减速电机的顶部安装于机械手吊装单元上，其输出端与输出齿轮轴的一端相连，用于驱动输出齿轮轴绕自身中心轴周向旋转；所述输出齿轮轴转动安装于上翼板和下翼板形成的连接端，并且所述输出齿轮轴的齿与齿轮板上的齿啮合，用于驱动齿轮板转动；所述U型架的头端铰接于所述上翼板和下翼板形成的连接端，所述U型架的内端设有可与齿轮轴啮合的齿，外端设有可与单指驱动机构铰接的铰接轴。5.如权利要求4所述的一种基于软钢带与环面蜗杆的半柔性多指机械手，其特征在于：所述U型架包括齿轮板、侧支撑板和底部支撑板，所述齿轮板和所述底部支撑板通过两侧的侧支撑板固连在一起，其中所述齿轮板、所述底部支撑板分别与所述上翼板、下翼板的端部铰接，并且所...

【专利技术属性】
技术研发人员：缪永杰，贾皓棠，陆子涵，张澳，张毫杰，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：新型
国别省市：