[发明专利]具有机械自锁功能的单电机欠驱动机器人末端执行器

说明书

本发明公开了一种具有机械自锁功能的单电机欠驱动机器人末端执行器，执行器壳体、驱动电机、左夹爪组件、右夹爪组件和利用所述驱动电机的动力驱动所述左夹爪组件和右夹爪组件完成夹持动作的传动系统；所述传动系统包括减速机构、差速器和蜗轮蜗杆机构；所述驱动电机的动力通过所述减速机构进行减速增矩后输入至差速器；所述差速器将动力分配至两所述蜗轮蜗杆机构，并驱动两蜗杆转动；所述蜗轮蜗杆机构的蜗轮用于带动所述左夹爪组件或右夹爪组件完成夹持动作；本发明的末端执行器使用单电机驱动且能实现夹持自锁，搭配末端执行器上的双目摄像头，完成位置、大小自适应夹持，并能实现精准放置和装配。

技术领域

本发明涉及一种物品分拣、零件装配领域中具有机械自锁功能由单电机驱动的欠驱动机器人末端执行器，具体地，涉及一种利用视觉进行分拣或装配，能够实现自适应调节夹持位置与适时机械自锁的欠驱动机器人末端执行器。

背景技术

机械臂由于机器人技术的日益成熟，目前已广泛运用在工业领域，而物品分拣与零件装配中，机械臂末端的执行器往往决定了机械臂的具体用途。现有的机械臂末端执行器受限于质量往往只包含有限个自由度运用于轻小物体夹持。针对该现象已有许多针对欠驱动末端执行器的研究，如专利公布号为201711492166.X的三指灵巧手等；手指联动的如专利公布号为201210084863.2的差动轮系耦合自适应欠驱动手指、专利号为201810929933.7的腱绳传动的耦合自适应三指差动机器人手爪装置；使用多电机的如专利公布号为201610265841.4的双电机协同控制欠驱动机械手、专利公布号为201810502179.9的形状自适应三指欠驱动机械手、专利公布号为200610156059.5的多用途自适应机器人手爪。上述专利都使用欠驱动机构增加可操作性，也具有对物体形状的适应能力，然而仍然限于末端执行器的质量而降低了作业质量的标准。除此之外，目前提出的欠驱动机构基本都不包含自锁机构，增加了安全隐患，在末端执行器驱动力不足的情况下更为突出。专利公布号为201911205707.5的双自锁夹持器和专利公布号为201610840243.5的多自由度杠杆螺纹自锁结构尺寸较大，不适合于小型机器人或机械臂。除此之外，欠驱动结构由于运动不可控，夹持后物体位置不可明确表示，从而限制了精确装配。专利公布号为201710218397.5的手指末端轨迹可控欠驱动机械手虽然可控制末端轨迹却仍存在前文提到的诸多问题。因此，本发明公布一种使用单电机驱动且能实现夹持自锁的欠驱动末端执行器，搭配末端执行器上的双目摄像头，完成位置、大小自适应夹持，并能实现精准放置和装配。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种具有机械自锁功能的单电机欠驱动机器人末端执行器，其通过单电机和差速器结构的配合，实现两只夹爪分别运动，触碰物体自适应调整，减少驱动数量和整体质量。通过蜗轮蜗杆传动和平行四边形连杆机构实现运动换向和机械自锁，调整速度的同时降低机械系统的复杂度。该末端执行器兼具以上各特点丰富末端执行器功能，提高系统集成度。

如图1所示，本发明的具有机械自锁功能的单电机欠驱动机器人末端执行器，包括执行器壳体、驱动电机、左夹爪组件、右夹爪组件和利用所述驱动电机的动力驱动所述左夹爪组件和右夹爪组件完成夹持动作的传动系统；

所述传动系统包括减速机构、差速器和蜗轮蜗杆机构；所述驱动电机的动力通过所述减速机构进行减速增矩后输入至差速器；所述差速器将动力分配至两所述蜗轮蜗杆机构，并驱动两蜗杆转动；所述蜗轮蜗杆机构的蜗轮用于带动所述左夹爪组件或右夹爪组件完成夹持动作；蜗轮蜗杆机构将差速器输出的动力减速换向，传递给复合四连杆机构的夹爪组件，实现夹爪平动平稳夹持，且在电机失电时能保持夹持状态。

进一步，所述差速器包括差速器壳体，位于壳体内的差速器动转轴、一对差速器定转齿轮和一对差速器动转齿轮；所述差速器动转轴固定于壳体内并与蜗杆相互垂直；两所述差速器动转齿轮外套于差速器动转轴；两所述差速器定转齿轮分别传动连接于两蜗轮蜗杆机构的蜗杆轴并与所述差速器动转齿轮相互啮合。

进一步，所述减速机构包括与所述驱动电机输出轴传动连接的小齿轮和固定于所述差速器壳体的大齿轮；