[发明专利]可勾取和捏取的四指向心运动并联机构手掌机械手

说明书

本发明涉及一种可勾取和捏取的四指向心运动并联机构手掌机械手，属于机器人、自动化技术领域，双驱动五杆滑块并联机构的曲柄转动电机和摇杆的铰链座移动的丝杠电机协同，丝杠正反转动使四根摇杆的两个铰链座相向或北向背向直线移动，与并联机构的四根曲柄转动组合，使四手指均向机械手中心运动，四根手指部件安装在连杆或摇杆上，捏取被抓物体；且对于水平放置圆柱体、球体、椭球体这些曲面形状的被抓物体，手指侧面接近、或较小接触力接触到被抓物体后机械手运动前，通过软轴驱动指尖部分转动，在被抓物体侧底处勾取，从而大大减少捏取的夹持力、并可靠抓取。

技术领域

本发明涉及机器人、自动化应用技术领域，尤其是一种可勾取和捏取的四指向心运动并联机构手掌机械手。

背景技术

抓取机械手又称末端执行器、末端抓持器，是机器人抓取物体的操作工具。由于抓取对象的复杂性，除了一些造价高昂、装置复杂的仿人灵巧机械手外，其余末端执行器并不能通用地、可靠地抓取不同类别的对象。就接触状态看，为了适应长方体、圆柱体、球体等被抓物体形状的不同，需要手指的指根部位进行转位，以便手指接触面更好地适应不同形状的被抓物体，这个转位动作是手掌的基本功能。

对于农产品、食品等抓取对象，由于尺寸变化与形状不一(物形)、软硬韧脆(物性)和距离密疏与相互叠放(物态)的原因，适配而有一定通用性的末端执行器就更难以实现。

为此，授权专利“手指变位并转位的双驱动曲柄摇杆滑块并联机构手掌式机械手”(专利号：201710220457.7)，提出了一种“并联机构手掌式机械手”的方案。该机械手有四指，其中一根手指是固定的，采用并联的二套曲柄摇杆滑块并联机构使得另外二根动手指变位并转位(变位与转位的关系是唯一的，即动手指的坐标位置确定了动手指的转位角度)，靠二电机协同驱动并联机构手掌选择最终手指的位姿而夹持物体，并且选择动手指的运动轨迹以避障。

经算法测试、样机制作、抓取试验及性能分析等流程，得出该机械手的缺陷是：①靠单个固定手指来定位抓取物体，机械手与机械臂的基准不重合，机械手坐标原点与大小物体质心的偏移量大，机械手偏心力距较大；②靠单手指来定位抓取物体，由于机械臂定位精度，抓取过程中被抓物体有一点移动；③二根动手指而不是三根手指同时向被抓物体运动，夹紧过程的效率低；④双驱动五杆滑块并联机构驱动二手指变位，因其x、y坐标所确定的位置上转位的角度是确定的，被抓物体的曲面接触而采用横截面为平面的手指，或被抓物体的平面接触而采用横截面为曲面的手指，同时垂直抓取圆柱体与长方体的通用性不够好。

发明内容

本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种可勾取和捏取的四指向心运动并联机构手掌机械手，适用范围较广、灵活性好、抓取可靠、敏捷。

本发明所采用的技术方案如下：一种可勾取和捏取的四指向心运动并联机构手掌机械手，包括底板、电机、联轴器、大平行带座轴承、正反螺纹丝杠、正螺纹丝杠螺母、直角板滑块、导轨座、铰链轴、耐磨垫圈、从动摇杆、主动摇杆、连杆、销轴、短手指座、手指部件、开槽曲柄、齿轮盖板、带蜗轮减速器步进电机、主动齿轮、平键、驱动轴、长套筒、带座轴承、直线滑座、从动轴、直线导轨、锥孔齿轮、锥套、扁圆螺母、小带座轴承、短导向螺柱、反螺纹丝杠螺母、中手指座、厚垫块、长短导向螺柱、U形安装板、锥齿轮支撑板、电机行星轮减速器、大锥齿轮、小锥齿轮、小锥齿轮轴、小平行带座轴承和软轴部件；手指部件的组成零件是指根、铰链芯轴、指尖；软轴部件的组成零件是圆锥压头、滚花螺母套、软轴体；

包括位于同一平面上的前左、前右、后左、后右这四个杆件尺寸相同的曲柄摇杆机构，带蜗轮减速器步进电机驱动的四个曲柄的角位移相等，前左和前右的摇杆铰链同轴、固定在前面的直角板滑块上、后左和后右的摇杆铰链同轴、固定在后面的直角板滑块上；电机驱动正反螺纹丝杠使两个直角板滑块以相等速度相向靠近或反向远离，摇杆铰链移动形成并联机构；