[发明专利]一种并联式抓取机械手机构

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于机器人执行末端的抓取执行机构，具体地讲，为生产流水线、装配线或物件搬运等，提供一种新型高效的并联式单驱动抓取机械手机构。

背景技术

目前，工业加工制造向着规模化、集约化发展，大量的工业机器人在加工制造业中得到应用。抓取机构作为工业机器人重要的附加装置，能够模仿人手完成抓取或搬运的动作，实现生产自动化，同时能够在有害环境下代替人的繁重劳动并保护人身安全，抓取机构广泛应用于机械制造、冶金、电子和轻工等领域。现阶段，机械手抓取机构的设计多渗透仿生学理论。抓取机构模仿人手，其本身具有多个自由度和驱动副，这就导致了作为附加装置的抓取机构本身较为复杂，需要多个驱动来实现抓取机构的单一运动。在很多场合，尤其在工业领域，由于机械手本身已经具有了多个自由度，因而多自由度抓取机构会增加整体机械手臂的冗余自由度。此外，冗繁的驱动源(如电机、气缸、液压缸等)也会增加机械手末端的工作载荷，不利于机械手工作。

因此，需要发明新颖的、驱动较少的、结构简单且具有较好抓持能力的高效抓取操作手，以有效降低机械手末端负载，降低能耗，提高生产效率。

发明内容

本发明目的是提供一种高效并联式抓取机械手机构，其具体的技术方案是：

该并联式抓取机械手机构，包括三条相同的抓取支链(I)、动平台(II)、静平台(III)和竖直移动副(IV)支链。竖直移动副(IV)支链两端分别固连于静平台(III)与动平台(II)的中心。3条抓取支链(I)对称均布在静平台(III)和动平台(II)之间，抓取支链(I)中的杆(1)一端与静平台(III)通过转动副一(R₁)连接，另一端通过移动副(P₁)与工作臂(W₁)相连，工作臂(W₁)与动平台(II)通过转动副二(R₂)连接，转动副一(R₁)和转动副二(R₂)的回转轴线相互平行，且垂直于移动副(P₁)的移动轴。将该机构的静平台(III)与运动机械手臂末端联接，只需驱动竖直移动副(IV)支链，三条抓取支链(I)即可实现抓取动作。

该抓取机械手机构的突出特点是：(1)工作可靠，三条抓取支链可实现相同的运动，被抓取物件受力均匀；(2)设计新颖，只需驱动中间的移动支链，即可实现抓取动作；(3)结构简单，驱动副少，可减少机械手臂末端的无效负载。

附图说明

附图1为本发明的机构示意图

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

图1是本发明的机构原理图，机构主体是由结构相同的三条抓取支链、静平台(上平台)，动平台(下平台)、连接于两平台中心的移动支链组成，三条抓取支链均匀配置于两平台之间，且夹角均为120°，结构如图1所示。抓取支链I中，杆1一端与静平台III通过转动副R₁连接，另一端通过移动副P₁与工作臂W₁相连，工作臂W₁与动平台II通过转动副R₂连接，转动副R₁和转动副R₂的回转轴线相互平行，且垂直于移动副P₁的移动轴。

并联式抓取机械手机构工作时，竖直移动副IV支链收缩，带动动平台向静平台靠近，动平台和静平台上的转动副R₂和转动副R₁带动工作臂W₁转动，工作臂转动过程中，移动副P₁收缩，工作臂W₁的张角增大。当三根工作臂的张角达到工作要求时，机械手臂末端将抓取机构送至被抓取工件的工位。然后，竖直移动副IV支链开始伸长，转动副R₁和转动副R₂反方向转动，移动副P₁伸长，带动工作臂W₁反向转动，张角减小，当运动到极限位置时，三条工作臂夹紧工件，机械手基体将工件移动到目标位置。在目标工位，竖直移动副IV支链再次收缩，工作臂张开，抓取操作手放下工件，完成操作。该并联式抓取机械手机构只需一个驱动，即可完成工件的抓取动作，设计新颖，结构简单，易于控制，对机械手臂末端的附加载荷小，工作效率高。