[发明专利]可转位可调刚度板弹簧骨架手指的电-气驱动柔顺爪

权利要求书

1.一种可转位可调刚度板弹簧骨架手指的电-气驱动柔顺爪，其特征在于：所述柔顺爪由手掌部件和四个结构相同、均布安装的手指部件(9)组成；

所述柔顺爪的安装结构及功能：

①手掌部件提供指根节(9a)转位功能，四个手指部件(9)抓取直立圆柱、球体、正方体，或在内导向笔形气缸(3)驱动下，左右手指部件(9)逆时针转位45度、前后手指部件(9)顺时针转位45度，从而抓取水平圆柱、长方体；

②手掌部件提供指根节(9a)转动功能，电机(1)驱动使四个手指部件(9)以相同指根角度转动，指根角度是指根节与手掌平面的夹角；

③手掌部件提供指尖节捏取或向手掌内包络抓取的功能，手掌上转动气缸(27)通过齿形带(29)驱动四根软轴(9b)，四根软轴(9b)带动四根手指部件(9)的指尖节相对于中指节(9g)转动；

④指根节(9a)和中指节(9g)之间是采用等宽度板弹簧(9e)联结的柔性关节，具有柔顺性；

其具体结构是：

整体安装结构：通过机械臂安装板(23)上面的沉孔定位后螺钉将柔顺爪固定到机械臂上；导杆(5)的两端分别与底板(2)、机械臂安装板(23)间隙配合，由两根导杆(5)将平行间隔设置的底板(2)和机械臂安装板(23)联结成整体，通过螺母紧固；

指根转动结构：底板(2)和机械臂安装板(23)之间的指根转动推板(21)上装有两个直线轴承(22)，两个直线轴承(22)分别套在两个导杆(5)上，指根转动推板(21)靠两个导杆(5)导向而上下移动；四根转位小板(20)各自通过开口销与指根转动推板(21)铰链联结，转位小板(20)上装有单耳推杆(19)，单耳推杆(19)下端的单耳与叉形二力杆(9c)上端的双耳铰链联结；带丝杠轴的电机(1)安装在底板(2)上，丝杠螺母(24)固定在指根转动推板(21)上，电机(1)驱动指根转动推板(21)上下移动，从而带动叉形二力杆(9c)，再驱使指根节(9a)转动；

指根转位结构：四个转位小板(20)转动约束的开口销轴心线，分别与前面、后面、右面的三个相同的单曲柄转套(14)，左面的具有两个曲柄的对称双曲柄转套(25)的四个回转中心线同轴；

①右边手指部件(9)正向转动结构：内导向笔形气缸(3)活塞杆螺纹上固定的双耳座(6)、滑块连杆(7)、单曲柄转套(14)形成曲柄滑块机构；内导向笔形气缸(3)端部用螺母固定在L形气缸支座(4)上，L形气缸支座(4)固定在底板(2)上；双耳座(6)与滑块连杆(7)一端铰链联结，长连杆(8)的右端、滑块连杆(7)另一端、右边的单曲柄转套(14)的曲柄端三者靠销钉形成铰链联结；内导向笔形气缸(3)驱动下将双耳座(6)直线移动变为单曲柄转套(14)的转动；

②左边手指部件(9)正向转动结构：右边的单曲柄转套(14)、长连杆(8)、左边的对称双曲柄转套(25)的后端曲柄形成平行四边形机构，右边的单曲柄转套(14)与左边的对称双曲柄转套(25)的转动方向相同、角位移大小相等；长连杆(8)的左端、对称双曲柄转套(25)的后端曲柄、后面的短连杆(26)的一端三者靠销钉形成铰链联结；

③前面、后面手指部件(9)的反向转动结构：对称双曲柄转套(25)的前端曲柄、前面的短连杆(26)的一端靠销钉形成铰链联结，对称双曲柄转套(25)的前端曲柄、前面的短连杆(26)、前面的单曲柄转套(14)形成反摇杆机构；对称双曲柄转套(25)的后端曲柄、后面的短连杆(26)、后面的单曲柄转套(14)也形成反摇杆机构；长连杆(8)驱动下对称双曲柄转套(25)转动，与前面的单曲柄转套(14)、后面的单曲柄转套(14)的转动方向相反、角位移大小相等；

④手指部件(9)的安装结构：三个单曲柄转套(14)、具有两个曲柄的对称双曲柄转套(25)，共五个曲柄的偏心距相等，这四个转套的安装结构相同；四个铜套座(13)均布地固定在底板(2)上，单曲柄转套(14)、对称双曲柄转套(25)的外圆柱面均与铜套座(13)内孔间隙配合，且在单曲柄转套(14)、对称双曲柄转套(25)的下部靠轴用弹性卡环(12)轴向限位；单曲柄转套(14)、对称双曲柄转套(25)的下部台阶面以下圆柱面均与倒L形纵截面的指根支座(11)上的孔间隙配合，再将四个指根支座(11)调整好相位角、用两个开槽圆螺母防松固定，因此内导向笔形气缸(3)就驱动三个单曲柄转套(14)、对称双曲柄转套(25)原地转位，实现指根支座(11)、指根节(9a)、叉形二力杆(9c)、单耳推杆(19)、转位小板(20)一起转位；

指尖节转动的驱动结构：单曲柄转套(14)、对称双曲柄转套(25)的内孔与驱动轴(15)外圆柱面之间是转动间隙配合，驱动轴(15)的外圆柱面上有半圆弧截面形环槽，单曲柄转套(14)、对称双曲柄转套(25)的径向均有滚珠(16)，球头紧定螺钉拧紧后限制滚珠(16)径向移动，从而实现驱动轴(15)的轴向限位；驱动轴(15)最下端是外六角形，外套有相同六角形尺寸的内六角磁吸(10)并被吸住，软轴(9b)的压紧端头最外段也是外六角形，同样插进内六角磁吸(10)并被吸住；驱动轴(15)的上端装有齿轮(17)，螺钉通过圆盖(18)将齿轮(17)固定在驱动轴(15)上，转动气缸(27)安装在底板(2)上，转动气缸(27)输出轴上装有驱动齿轮(28)，驱动齿轮(28)通过齿形带(29)、四个齿轮(17)，分别将四根驱动轴(15)转动,从而通过软轴(9b)驱动四个手指部件(9)的指尖节转动，张紧带轮(30)的轴安装在底板(2)上，张紧带轮(30)用来张紧齿形带(29)；

手指部件(9)的装配结构如下：

指根节(9a)与指根支座(11)铰链联结，从而约束手指部件(9)单自由度转动，软轴(9b)与驱动轴(15)通过内六角磁吸(10)联结，从而传递扭矩；叉形二力杆(9c)下端的叉形双耳与指根节(9a)侧面铰链联结，从而使指根节(9a)转动，软轴(9b)从叉形二力杆(9c)下端的叉形双耳中间、铰链销轴的外侧穿过；

等宽度板弹簧(9e)上段中间开有腰型孔，腰型孔的宽度、带孔压板(9d)上孔的直径、紧定螺钉的圆柱头直径三者相等，等宽度板弹簧(9e)上段宽度、带孔压板(9d)宽度、指根节(9a)下端纵向方槽的宽度相等，等宽度板弹簧(9e)和带孔压板(9d)塞进指根节(9a)下端平行于接触面的纵向方槽内，垂直方向上用紧定螺钉将带孔压板(9d)和等宽度板弹簧(9e)压紧在指根节(9a)上，紧定螺钉的圆柱头须穿过带孔压板(9d)上的孔和等宽度板弹簧(9e)上的腰型孔，这样既可调节等宽度板弹簧(9e)的实际工作长度、又安全防止等宽度板弹簧(9e)从指根节(9a)上脱离；等宽度板弹簧(9e)的下段宽度、方形螺母(9f)宽度、中指节(9g)内侧宽度三者相等，沉头螺钉、方形螺母(9f)将等宽度板弹簧(9e)下段固定在中指节(9g)上；

锥齿轮一体轴(9l)上段为外六角形，同样套有内六角磁吸(10)，软轴(9b)下端的压紧端头最外的外六角形段也插进内六角磁吸(10)；

锥齿轮传动的右半壳(9j)、左半壳(9k)将右半铜套(9h)、左半铜套(9i)套装在锥齿轮一体轴(9l)外面，右半铜套(9h)、左半铜套(9i)合起后形成的圆孔与锥齿轮一体轴(9l)之间是转动间隙配合,使锥齿轮一体轴(9l)滑动摩擦地转动，并靠右半铜套(9h)、左半铜套(9i)合起后形成的圆孔的上下两台阶面限制锥齿轮一体轴(9l)的轴向移动，保证锥齿轮副的齿侧间隙；小轴(9m)中间左侧台阶面处装有短键(9r)和锥齿轮(9s)，小轴(9m)中间右侧台阶面和锥齿轮(9s)左侧面各装了一个小铜套(9q)，两个小铜套(9q)外圆柱分别塞进右半壳(9j)、左半壳(9k)下端的左、右侧壁的沉孔中，右半壳(9j)、左半壳(9k)合并后塞进中指节(9g)槽口中，两个双头间隙配合螺柱(9t)穿过右半壳(9j)、左半壳(9k)的两个孔，将锥齿轮传动的右半壳(9j)、左半壳(9k)固定在中指节(9g)上；

L形横截面的右半指尖节(9n)、左半指尖节(9o)合并装在小轴(9m)的两端，小轴(9m)两端装配的两根长键(9p)分别驱动右半指尖节(9n)、左半指尖节(9o)转动，从而软轴(9b)驱动锥齿轮一体轴(9l)、锥齿轮(9s)、右半指尖节(9n)、左半指尖节(9o)转动，两个双头间隙配合螺柱(9t)将右半指尖节(9n)、左半指尖节(9o)固定在一起，形成指尖节。