本发明专利技术公开了一种具有可调抓取范围的自适应机械手，其包括壳体、抓取范围调整机构、差动齿轮组、手指机构、手指差动机构及控制器，抓取范围调整机构包括旋转动力部、丝杠及导轨，差动齿轮组与动力部传动连接，导轨两两成组且与对应侧的丝杠螺纹连接实现导轨的相互靠近或者远离；手指机构包括过渡关节、根指节和尖指节，且其铰接形成多连杆机构，手指差动机构包括伸缩动力部、传力杠杆、弹簧及推力组件，伸缩动力部的伸缩端与传力杠杆的中部铰接，推力组件有两组且其的一端与对应侧的过渡关节铰接，另一端滑动连接在传力杠杆上；控制器固定连接在壳体上且分别与旋转动力部、伸缩动力部及机械臂控制箱电连接，本发明专利技术有较大的抓取范围，使用成本低。使用成本低。使用成本低。
【技术实现步骤摘要】
一种具有可调抓取范围的自适应机械手
[0001]本专利技术涉及一种机械手，具体涉及一种具有可调抓取范围的自适应机械手。
技术介绍
[0002]在大多数工业产品的装配中，存在零件数量多、尺寸差异大的现状，这对于推行自动化装配是非常不利的。在自动化装配中，装配机器人很难像人一样自动感知零件的大小，进而调整机械手开合的大小和抓取的力度。人们通常采用对不同零件设计不同的专用机械手来实现抓取，这样一来会浪费大量的人力时间去更换机械手，同时也会增加企业的成本。
[0003]传统的机械手，它们在工作时依赖于许多假设的成立，比如工件总是会在某个特定位置摆成某个姿势、机械手工作时周围绝对不会有任何人任何东西来打扰它；即使加上了工业视觉，机械手对工业视觉的精度要求也非常高，所以对每条产线或每个零件，工业相机的标定、环境光的设置、视觉算法等都需要繁复的调整；即使加入了碰撞检测，机械臂也只是在检测到碰撞的时候停止一切运动，而不可能继续完成手头的工作。对种种假设的依赖决定了现有的机械手在每条产线实现一个应用都需要专门的人员花费大量的精力和金钱来部署。
[0004]针对上述问题，希望机械手可以具有一些特点：1、可以使用同一个机械手抓取装配线上不同规格尺寸的零件。2、机械手可以适应抓取对象位置的不确定性。3、可以适应复杂外部环境的干扰。为此人们根据人手对抓取不同物体的能力，提出自适应机械手的概念。
[0005]对自适应机械手的要求是，即使工件的位置信息不够精确、或者因为某种原因在加工时产生了位移和姿态的改变，机械手都能够通过与物体接触，通过自身的结构设计及时调整末机械手对零件外形的适应。
[0006]尽管自适应机械手的研究目前已取得很大的进展，各种全驱动、欠驱动机械手被研发出来，并能够自动适应不同零件的外形和位置误差，但在结构紧凑性、性价比、以及应对复杂环境和多任务场景下的任务需求等方面，它们还不能满足工业要求。现有全驱动自适应机械手通常采用多个电机协调驱动多手指关节运动，容易导致机械手的使用成本高，并且需要考虑多电机的协调控制问题；少数欠驱动自适应机械手采用一个电机驱动一根手指的多个关节，它们通常利用手指关节被动贴合零件表面。然而，前者容易导致机械手结构笨重庞大，后者对零件尺寸的自适应范围小。此外，现有自适应机械手更多注重于手指机构的设计，而对单输入多输出差动机构的研究较少，这是导致目前单驱自适应机械手发展缓慢的主要原因。
[0007]因此，如何提供一种配合机械臂使用，结构简单，成本低，自适应范围大的机械手是本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现思路
[0008]有鉴于此，本专利技术提供了一种具有可调抓取范围的自适应机械手，结构简单，成本低，自适应抓取范围大。
[0009]为了达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种具有可调抓取范围的自适应机械手，其包括：
[0010]壳体，所述壳体的一端连接机械臂，所述壳体的另一端设有避位缺口；
[0011]抓取范围调整机构，所述抓取范围调整机构包括旋转动力部、差动齿轮组、丝杠及导轨，所述动力部固定连接在所述壳体内，所述差动齿轮组与动力部传动连接，所述差动齿轮组中的两个输出齿轮分别传动连接两根丝杠，所述导轨两两成组平行布置且与对应侧的丝杠螺纹连接实现导轨的相互靠近或者远离；
[0012]手指机构，所述手指机构有两组且均包括过渡关节、根指节和尖指节，所述过渡关节、根指节和尖指节铰接成多连杆机构，所述过渡关节与对应侧的所述导轨铰接，所述根指节伸出所述避位缺口；
[0013]手指差动机构，所述手指差动机构包括伸缩动力部、传力杠杆、弹簧及推力组件，所述伸缩动力部固定连接在所述壳体上，所述伸缩动力部的伸缩端与传力杠杆的中部铰接，所述传力杠杆的两端均连接有弹簧，所述推力组件有两组且其的一端与对应侧的过渡关节铰接，另一端滑动连接在所述传力杠杆上；
[0014]控制器，所述控制器固定连接在所述壳体上且分别与旋转动力部、伸缩动力部及机械臂控制箱电连接。
[0015]本专利技术的有益效果是：通过旋转动力部控制差动齿轮组，差动齿轮组的两个输出齿轮传动连接丝杠，丝杠的转动能实现导轨的平移，调整机械手的抓取范围，通过伸缩动力部驱动传力杠杆，传力杠杆通过推力组件连接过渡关节，控制根指节和尖指节的开合抓取零件，通过一个动力部即可实现四个关节对零件的包络抓取，形成单驱动四输出的自适应抓取效果，具体的使用差动齿轮组实现机械手抓取范围的调整，增强机械手对外界的抗干扰能力和扩大机械手的自适应范围。通过一个伸缩动力部即可控制手指关节的开合来实现机械手对零件的包络抓取，灵活调节。
[0016]优选的，所述壳体的内侧底壁上固定连接有支架及轴承座架，所述支架与轴承座架之间的一端固定连接有圆柱滑轨，另一端转动连接有丝杠，所述丝杠的一端转动连接在轴承座架上，所述导轨的一端边缘固定连接有螺母，所述螺母与所述丝杠螺纹连接，所述导轨的另一端开设滑孔，所述圆柱滑轨滑动连接在所述滑孔内。
[0017]由此产生的技术效果是：通过支架和轴承座架安装圆柱滑轨和丝杠，丝杠是转动的，且与差动齿轮组的输出齿轮传动连接，在差动齿轮组的带动下，两根丝杠差动旋转，进而带动导轨差动移动。
[0018]优选的，所述旋转动力部包括步进电机和输入锥齿轮，所述步进电机与所述控制器电连接，所述步进电机固定连接在所述壳体上且位于成组的两导轨之间，所述步进电机的输出轴与输入锥齿轮传动连接，所述差动齿轮组位于两根丝杠之间，所述差动齿轮组中的传递锥齿轮与旋转动力部的输入锥齿轮啮合传动，所述传递锥齿轮上固定连接有行星架，所述行星架上转动连接有行星锥齿轮，所述行星锥齿轮与输出齿轮啮合。
[0019]由此产生的技术效果是：通过差动齿轮组可以实现两个导轨的同时移动和不同时移动的改变，可任意改变两个导轨之间的距离和中心线的位置。通过丝杠螺母和导轨结合的方式，把手指基座安装在可移动的导轨上，利用一个步进电机和一个差动齿轮机构来实现两个手指的差动运动，从而实现机械手抓取范围的调整。
[0020]优选的，所述伸缩动力部包括直线电机及U型杆，所述直线电机与所述控制器电连接，所述U型杆的一端与所述直线电机的输出端固定连接，所述U型杆的另一端通过销轴与所述传力杠杆的中部铰接，所述弹簧的一端与所述传力杠杆的端部固定连接，所述弹簧的另一端固定连接在所述壳体的侧壁上。
[0021]由此产生的技术效果是：伸缩动力部在于提供过渡关节的偏转动力，进而实现两个根指节和两个尖指节的联动收合抓取效果，方便抓取零件。
[0022]优选的，所述推力组件包括导套、动力杆、滑块及推力杆，所述导套有两组，所述导套滑动连接在所述传力杠杆上，所述动力杆的一端与所述导套铰接，所述动力杆的另一端与所述滑块铰接，所述滑块滑动连接在所述导轨上，所述推力杆的一端与所述滑块铰接，所述推力杆的另一端与过渡关节铰接使过渡关节转动一定角度。
[0023]由此产生的技术效果是：通过传力杠杆的偏转可以实现不同零件尺寸的包络抓取，不仅限于对称零件的本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种具有可调抓取范围的自适应机械手，其特征在于，包括：壳体(1)，所述壳体(1)的一端连接机械臂，所述壳体(1)的另一端设有避位缺口(109)；抓取范围调整机构(5)，所述抓取范围调整机构(5)包括旋转动力部、差动齿轮组、丝杠(507)及导轨(503)，所述动力部固定连接在所述壳体(1)内，所述差动齿轮组与动力部传动连接，所述差动齿轮组中的两个输出齿轮(512)分别传动连接两根丝杠，所述导轨(503)两两成组平行布置且与对应侧的丝杠(507)螺纹连接实现导轨的相互靠近或者远离；手指机构(3)，所述手指机构(3)有两组且均包括过渡关节、根指节和尖指节，所述过渡关节、根指节和尖指节铰接成多连杆机构，所述过渡关节与对应侧的所述导轨(503)铰接，所述根指节伸出所述避位缺口(109)；手指差动机构(4)，所述手指差动机构(4)包括伸缩动力部、传力杠杆(404)、弹簧(406)及推力组件，所述伸缩动力部固定连接在所述壳体(1)上，所述伸缩动力部的伸缩端与传力杠杆(404)的中部铰接，所述传力杠杆(404)的两端均连接有弹簧，所述推力组件有两组且其的一端与对应侧的过渡关节铰接，另一端滑动连接在所述传力杠杆(404)上；控制器(2)，所述控制器(2)固定连接在所述壳体(1)上且分别与旋转动力部、伸缩动力部及机械臂控制箱电连接。2.根据权利要求1所述的一种具有可调抓取范围的自适应机械手，其特征在于，所述壳体(1)的内侧底壁上固定连接有支架(501)及轴承座架(504)，所述支架(501)与轴承座架(504)之间的一端固定连接有圆柱滑轨(502)，另一端转动连接有丝杠(507)，所述丝杠(507)的一端转动连接在所述轴承座架(504)上，所述导轨(503)的一端边缘固定连接有螺母(508)，所述螺母(508)与所述丝杠(507)螺纹连接，所述导轨(503)的另一端开设滑孔，所述圆柱滑轨(502)滑动连接在所述滑孔内。3.根据权利要求2所述的一种具有可调抓取范围的自适应机械手，其特征在于，所述旋转动力部包括步进电机(505)和输入锥齿轮(506)，所述步进电机(505)与所述控制器(2)电连接，所述步进电机(505)固定连接在所述壳体(1)上且位于成组的两导轨(503)之间，所述步进电机(505)的输出轴与输入锥齿轮(506)传动连接，所述差动齿轮组位于两根丝杠(507)之间，所述差动齿轮组中的传递锥齿轮(509)与旋转动力部的输入锥齿轮(506)啮合传动，所述传递锥齿轮(509)上固定连接有行星架(511)，所述行星架(511)上转动连接有行星锥齿轮(510)，所述行星锥齿轮(510)与所述输出齿轮(512)啮合。4.根据权利要求3所述的一种具有可调抓取范围的自适应机械手，...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙先涛，甘长胜，陈文杰，陈伟海，胡存刚，
申请(专利权)人：安徽大学，
类型：发明
国别省市：
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