双向限位机械抓手

1.本发明涉及机械手领域的技术领域，特别是涉及一种双向限位机械抓手。


背景技术：

2.在机器人领域，机械抓手是最常见机器人的抓取装置；机械抓手包括两指开合式抓取装置、三指或三指以上的灵巧手抓取装置；大多数机械抓手依次通过竖向驱动机构和连杆机构驱使指尖；竖向驱动机构的竖向升降带动连杆机构的水平位移，最终形成机械抓手的抓紧、放开动作；因为丝杠传动结构紧凑，控制精确，常见的竖向驱动机构使用丝杠进行传动；然而机械抓手在抓取过程会受到随机的反作用力；该随机的反作用力指的是各个指尖受力有无、受力大小都是随机的，不确定的；该反作用力通过连杆机构反作用于丝杠上，容易使丝杠产生径向偏移；丝杠为精确传动部件，其径向受力能力弱，很容易产生丝杠轴向挠度变形，从而导致竖向驱动机构失效，机械抓手无法工作。


技术实现要素：

3.本发明的目的是为了解决上述问题，提供一种双向限位机械抓手。
4.本发明的技术方案是：一种双向限位机械抓手，包括安装架、升降架、丝杠电机、丝杠、连杆机构；安装架为机械抓手的固定点，其上中点设有与机械手本体相连的连接件；丝杠电机竖向设置在安装架中心顶端；丝杠电机输出端同轴连接丝杠上端；丝杠电机向下输出，驱使丝杠转动；丝杠向下竖向贯穿安装架中心；升降架中心设有与丝杠配合的丝杠滑块；丝杠的转动能够驱使丝杠滑块沿丝杠轴向移动；升降架铰接连杆机构；轴向移动的丝杠滑块通过升降架驱使连杆机构动作；安装架侧壁设有竖向的限位槽；升降架中心侧壁设有向外的限位凸出；该限位凸出进入限位槽内；限位凸出两侧与限位槽侧壁相配合；限位槽的侧壁为升降架的升降提供竖向导向限位，同时也通过卡住限位凸出的方式为升降架提供水平限位，从而避免连杆机构传递来的反作用力驱使丝杠径向偏移；因此，限位凸出与限位槽的配合可保护丝杠不受横向力。
5.优选的，连杆机构包括传动连杆、指尖连杆；指尖连杆上端与安装架铰接；指尖连杆中部与传动连杆下端铰接；指尖连杆下端设有朝内的倒钩；传动连杆上端与升降架铰接；升降架下降驱使传动连杆上端下降；传动连杆下端外顶指尖连杆中部，使指尖连杆下端外张，形成机械抓手张开；升降架上升驱使传动连杆上端上升；传动连杆下端牵拉指尖连杆中部，使指尖连杆下端内收，形成机械抓手的抓取；倒钩有利于抓取物品。
6.进一步的，指尖连杆下端为月牙铲形，使机械抓手对物品的作用点得以均布；倒钩设置在铲尖处，使得机械抓手作用于物品点增多，增强抓取稳定性；倒钩与月牙铲的弧形缺口相配合，可规避杂物的干涉；杂物可进入月牙铲的中部弧形缺口内，减少对倒钩的影响。
7.进一步的，安装架为日字形架体；传动连杆上端在安装架两侧空腔内与安装架铰接；安装架下降一定程度，安装架两侧边框会与传动连杆抵触配合，限制传动连杆相对安装架的转动，从而保证指尖连杆外张一定程度后不会继续向外扩张，也不会向内缩小；所以该
日字形的安装架能够限制指尖连杆的最大外张程度，并保证该最大外张程度稳定。
8.进一步的，指尖连杆中部设有径向贯穿指尖连杆的限制槽；传动连杆下端伸入限制槽内与指尖连杆铰接；安装架下降一定程度，限制槽上边缘与传动连杆抵触配合，限制传动连杆相对指尖连杆的转动，增强指尖连杆下端的稳定性，以利于抓取物品。
9.优选的，因为限位槽的竖向限制，丝杠滑块的轴向移动行程也与限位槽的竖向长度相当，所以丝杠螺纹段的长度与限位槽的竖向长度相当，可节省材料。
10.优选的，安装架内壁之间设置升降架，为升降架升降提供导引限位。
11.本发明的有益效果是：本发明的双向限位机械抓手，具有以下优点：（1）本发明的限位凸出与限位槽相配合既为升降架的竖向升降提供导向限位，又为升降架进行水平限位；升降架水平受到限位后，传动连杆传递来的反作用力可被抵消，从而避免丝杠径向偏移，保护丝杠，保障机械抓手稳定地进行动作；（2）本发明的安装架为日字形架体；传动连杆上端在安装架两侧空腔内与安装架铰接；从而限制指尖连杆的最大外张程度，并保证该最大外张程度稳定。
附图说明
12.图1是本发明双向限位机械抓手的立体图；图2是图1的主视局部剖视图；图3是图2的a-a剖视图；图4是图3的i放大视图；图5是指尖连杆的立体图；图中：1.安装架、11.限位槽、2.升降架、21.丝杠滑块、22.限位凸出、3.丝杠电机、4.丝杠、51.传动连杆、52.指尖连杆、521.倒钩、522.限制槽、6.连接件。
具体实施方式
13.实施例一：参见图1-5，一种双向限位机械抓手，包括安装架1、升降架2、丝杠4电机3、丝杠4、连杆机构；安装架1为机械抓手的固定点，其上中点设有与机械手本体相连的连接件6；本实施例中连接件6设置在安装架1顶端中点，对称设置在丝杠4电机3两侧；丝杠4电机3竖向设置在安装架1中心顶端；丝杠4电机3输出端同轴连接丝杠4上端；丝杠4电机3向下输出，驱使丝杠4转动；丝杠4向下竖向贯穿安装架1中心；升降架2中心设有与丝杠4配合的丝杠4滑块21；丝杠4的转动能够驱使丝杠4滑块21沿丝杠4轴向移动；升降架2铰接连杆机构；轴向移动的丝杠4滑块21通过升降架2驱使连杆机构动作；安装架1侧壁设有竖向的限位槽11；升降架2中心侧壁设有向外的限位凸出22；该限位凸出22进入限位槽11内；限位凸出22两侧与限位槽11侧壁相配合；限位槽11的侧壁为升降架2的升降提供竖向导向限位，同时也通过卡住限位凸出22的方式为升降架2提供水平限位，从而避免连杆机构传递来的反作用力驱使丝杠4径向偏移；因此，限位凸出22与限位槽11的配合可保护丝杠4。
14.相比于现有技术来说，本发明的限位凸出22与限位槽11相配合既为升降架2的竖向升降提供导向限位，又为升降架2进行水平限位；升降架2水平受到限位后，传动连杆51传递来的反作用力可被抵消，从而避免丝杠4径向偏移，保护丝杠4，保障机械抓手正常工作。
15.连杆机构包括传动连杆51、指尖连杆52；指尖连杆52上端与安装架1铰接；指尖连
杆52中部与传动连杆51下端铰接；指尖连杆52下端设有朝内的倒钩521；传动连杆51上端与升降架2铰接；升降架2下降驱使传动连杆51上端下降；传动连杆51下端外顶指尖连杆52中部，使指尖连杆52下端外张，形成机械抓手张开；升降架2上升驱使传动连杆51上端上升；传动连杆51下端牵拉指尖连杆52中部，使指尖连杆52下端内收，形成机械抓手的抓取；倒钩521有利于抓取物品。
16.指尖连杆52从中部向下端厚度逐步变小，以利于抓取物品。
17.指尖连杆52下端为月牙铲形，使机械抓手对物品的作用点得以均布；倒钩521设置在铲尖处，使得机械抓手作用于物品点增多，增强抓取稳定性；倒钩521与月牙铲的弧形缺口相配合，可规避杂物的干涉；杂物可进入月牙铲的中部弧形缺口内，减少对倒钩521的影响。
18.安装架1为日字形架体；传动连杆51上端在安装架1两侧空腔内与安装架1铰接；安装架1下降一定程度，安装架1两侧边框会与传动连杆51抵触配合，限制传动连杆51相对安装架1的转动，从而保证指尖连杆52外张一定程度后不会继续向外扩张，也不会向内缩小；所以该日字形的安装架1能够限制指尖连杆52的最大外张程度，并保证该最大外张程度稳定。
19.指尖连杆52中部设有径向贯穿指尖连杆52的限制槽522；传动连杆51下端伸入限制槽522内与指尖连杆52铰接；安装架1下降一定程度，限制槽522上边缘与传动连杆51抵触配合，限制传动连杆51相对指尖连杆52的转动，增强指尖连杆52下端的稳定性，以利于抓取物品。
20.安装架1内壁之间设置升降架2，为升降架2升降提供导引限位。
21.本实施例的工作过程，包括如下步骤：
①
机械抓手外张丝杠4电机3正向转动，丝杠4随之转动；转动的丝杠4驱使丝杠4滑块21带动升降架2一并下降；安装架1内壁对升降架2的水平限位、限位槽11对限位凸出22的竖向导向限位，从而保证丝杠4滑块21以及升降架2的下降；下降的升降架2驱使传动连杆51上端下压；传动连杆51外顶指尖连杆52中部；指尖连杆52下端向外张开，准备抓取；
②
机械抓手内收丝杠4电机3反向转动，丝杠4随之反向转动；转动的丝杠4驱使丝杠4滑块21带动升降架2一并上升；因为安装架1内壁对升降架2的水平限位、限位槽11对限位凸出22的竖向导向限位，从而保证丝杠4滑块21以及升降架2的上升；上升的升降架2驱使传动连杆51上端上提；传动连杆51牵拉指尖连杆52中部向内；指尖连杆52下端向内收拢，进行抓取；当倒钩521与物品接触时，物品的反作用力通过指尖连杆52、传动连杆51上传作用于升降架2；而升降架2的限位凸出22被安装架1的限位槽11水平限位，抵抗该反作用力，从而避免该反作用力继续通过丝杠4滑块21作用于丝杠4，保护丝杠4。
22.实施例二：实施例二与实施例一基本相同，相同之处不再赘述，不同之处是：因为限位槽11的竖向限制，丝杠4滑块21的轴向移动行程也与限位槽11的竖向长度相当，所以丝杠4螺纹段的长度与限位槽11的竖向长度相当，可节省材料。

技术特征：
1.一种双向限位机械抓手，包括安装架、升降架、丝杠电机、丝杠、连杆机构；丝杠电机竖向设置在安装架中心顶端；丝杠电机输出端同轴连接丝杠上端；丝杠向下竖向贯穿安装架中心；升降架中心设有与丝杠配合的丝杠滑块；升降架铰接连杆机构；其特征在于，安装架侧壁设有竖向的限位槽；升降架中心侧壁设有向外的限位凸出；该限位凸出进入限位槽内；限位凸出两侧与限位槽侧壁相配合。2.根据权利要求1所述的双向限位机械抓手，其特征在于：连杆机构包括传动连杆、指尖连杆；指尖连杆上端与安装架铰接；指尖连杆中部与传动连杆下端铰接；指尖连杆下端设有朝内的倒钩；传动连杆上端与升降架铰接。3.根据权利要求2所述的双向限位机械抓手，其特征在于：指尖连杆下端为月牙铲形；倒钩设置在铲尖处。4.根据权利要求2所述的双向限位机械抓手，其特征在于：安装架为日字形架体；传动连杆上端在安装架两侧空腔内与安装架铰接。5.根据权利要求1所述的双向限位机械抓手，其特征在于：丝杠螺纹段的长度与限位槽的竖向长度相当。6.根据权利要求1所述的双向限位机械抓手，其特征在于：安装架内壁之间设置升降架。

技术总结
本发明涉及一种双向限位机械抓手；该机械抓手包括安装架、升降架、丝杠电机、丝杠、连杆机构；丝杠电机竖向设置在安装架中心顶端；丝杠电机输出端同轴连接丝杠上端；丝杠向下竖向贯穿安装架中心；升降架中心设有与丝杠配合的丝杠滑块；升降架铰接连杆机构；安装架侧壁设有竖向的限位槽；升降架中心侧壁设有向外的限位凸出；该限位凸出进入限位槽内；限位凸出两侧与限位槽侧壁相配合；本发明的限位凸出与限位槽相配合既为升降架的竖向升降提供导向限位，又为升降架进行水平限位；升降架水平受到限位后，传动连杆传递来的反作用力可被抵消，从而避免丝杠径向偏移，保护丝杠，保障机械抓手正常工作。手正常工作。手正常工作。


技术研发人员：王昊彬 陈佳豪 董梦瑶 周韬 杨盛强 张琳 许兰贵 邵立诚 刘骞 姜路阳 陈豪 黄乐 周鸿儒
受保护的技术使用者：华北水利水电大学
技术研发日：2023.07.11
技术公布日：2023/8/13