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申请/专利权人：昆明理工大学

摘要：本发明涉及一种机械手，属于机器人机械臂领域，其包括旋转基座、多轴机械臂、齿轮连杆机械手，多轴机械臂一端安装于旋转基座上，另一端与齿轮连杆机械手连接；本发明机械手，配合齿轮连杆机械手使用，可以实现快捷灵活抓取，精确传动定位，机械臂多自由度，结构合理，可靠，使用范围广。

主权项：1.一种机械手，其特征在于：包括旋转基座（1）、多轴机械臂（2）、齿轮连杆机械手（3），多轴机械臂（2）一端安装于旋转基座（1）上，另一端与齿轮连杆机械手（3）连接；所述旋转基座（1）包括减速器固定套（4）、伺服减速器（5）、传动件（6）、基座（7）、卡轴（8）、传动卡盘（9）、限位卡盘（10），减速器固定套（4）套装于伺服减速器（5）上，固定其位置，伺服减速器（5）的输出轴固定在传动卡盘（9）中心处，传动卡盘（9）固定在传动件（6）右侧，2个限位卡盘（10）安装在基座（7）的通孔（17）两端，卡轴（8）一端穿过限位卡盘（10）和通孔固定在传动件（6）上；所述多轴机械臂（2）包括小臂（11）、一轴臂（22）、二轴臂（23）、连接臂（16）、台达电机Ⅰ（18）、RV减速器Ⅰ（19）、台达电机Ⅱ（20）、RV减速器Ⅱ（21）、手爪旋转电机（45）、手爪连接件（46），小臂（11）一端与手爪旋转电机（45）连接，另一端与RV减速器Ⅱ（21）连接，手爪连接件（46）安装在手爪旋转电机（45）的输出轴上，齿轮连杆机械手（3）固定在手爪连接件（46）底部；RV减速器Ⅱ（21）固定在二轴臂（23）一端上，台达电机Ⅱ（20）输出轴与RV减速器Ⅱ（21）连接，且台达电机Ⅱ（20）设置在二轴臂内，RV减速器Ⅰ（19）设置在二轴臂另一端上，台达电机Ⅰ（18）输出端与RV减速器Ⅰ（19）连接，一轴臂（22）一端套装在台达电机Ⅰ和RV减速器Ⅰ上，另一端与连接臂（16）连接，连接臂（16）与卡轴（8）连接；所述齿轮连杆机械手（3）包括外壳（24）、手爪机构（25），手爪机构（25）设置在外壳中，外壳固定在手爪连接件（46）底部；外壳（24）内设置有轴承支撑吊环Ⅰ（26）、轴固定吊环Ⅰ（27）、驱动电机固定圈（28）、轴承支撑吊环Ⅱ（29）、轴固定吊环Ⅱ（30），轴承支撑吊环Ⅰ（26）、轴固定吊环Ⅰ（27）以及轴承支撑吊环Ⅱ（29）、轴固定吊环Ⅱ（30）分别对称固定在外壳内前端，驱动电机固定圈（28）固定在外壳内中部；手爪机构（25）包括锥齿轮组Ⅰ（31）、手爪驱动电机（32）、锥齿轮组Ⅱ（33）、轴承Ⅰ（34）、一连杆Ⅰ（35）、二连杆Ⅰ（36）、异向锥齿轮组（38）、一连杆Ⅱ（39）、二连杆Ⅱ（40）、轴承Ⅱ（41）、轴Ⅰ（42）、轴Ⅱ（43）、联轴器（44）、手爪底座（48）、手指Ⅰ（49）、手指Ⅱ（50），轴Ⅰ（42）和轴Ⅱ（43）通过联轴器（44）连接，异向锥齿轮组（38）设置在轴Ⅰ（42）和轴Ⅱ（43）上，手爪驱动电机（32）的输出轴与异向锥齿轮组（38）连接，锥齿轮组Ⅰ（31）和锥齿轮组Ⅱ（33）分别安装在轴Ⅰ（42）和轴Ⅱ（43）上，轴承Ⅰ（34）设置在轴Ⅱ（43）外端，轴承Ⅱ（41）设置在轴Ⅰ（42）外端，一连杆Ⅰ（35）一端穿过轴固定吊环Ⅱ（30）与锥齿轮组Ⅱ（33）连接，另一端通过销与二连杆Ⅰ（36）一端连接，二连杆Ⅰ（36）另一端通过销连接在手指Ⅰ（49）上，一连杆Ⅱ（39）一端穿过轴固定吊环Ⅰ（27）与锥齿轮组Ⅰ（31）连接，另一端通过销与二连杆Ⅱ（40）一端连接，二连杆Ⅱ（40）另一端通过销连接在手指Ⅱ（50）上，手指Ⅰ（49）、手指Ⅱ（50）一端分别通过销设置在手爪底座（48）上，手爪驱动电机（32）固定在驱动电机固定圈（28）内，轴承Ⅰ（34）和轴承Ⅱ（41）分别设置在轴承支撑吊环Ⅰ（26）、轴承支撑吊环Ⅱ（29）内；锥齿轮组Ⅰ（31）包括锥齿轮Ⅰ（51）和锥齿轮Ⅱ（52），锥齿轮Ⅰ安装在轴Ⅰ（42）上，锥齿轮Ⅱ（52）设置在一连杆Ⅱ（39）上，锥齿轮Ⅰ（51）和锥齿轮Ⅱ（52）相配合；锥齿轮组Ⅱ（33）包括锥齿轮Ⅲ（53）和锥齿轮Ⅳ（54），锥齿轮Ⅲ（53）安装在轴Ⅱ（43）上，锥齿轮Ⅳ（54）设置在一连杆Ⅰ（35）上，锥齿轮Ⅲ（53）和锥齿轮Ⅳ（54）相配合；异向锥齿轮组（38）包括锥齿轮Ⅴ（37）、锥齿轮Ⅵ（47）、锥齿轮Ⅶ（55），锥齿轮Ⅴ（37）设置在手爪驱动电机（32）的输出轴上，锥齿轮Ⅵ（47）、锥齿轮Ⅶ（55）分别设置在轴Ⅰ（42）和轴Ⅱ（43）上。

全文数据：一种机械手技术领域[0001]本发明涉及一种机械手，属于机器人机械臂领域。背景技术[0002]随着科技的不断进步，越来越多的机器进入到人们的生活中，尤其近年来智能机械受到了越来越多的关注，各种机器人相继进入到人们的日常生活中，尤其机械臂作为机器人中的重要组成部件，其发展更是迅猛。[0003]而现有机械臂多采用电机或液压直接驱动，运动很难实现精准平稳控制，而本发明中提供了一种多轴机械手，电机和RV减速器配合使用，且各个关节处分别控制不同方向上的自由度，整臂抬升通过伺服驱动器控制，可以实现机械臂精准快速运行。发明内容[0004]本发明的目的是提供一种机械手，通过提供多自由度机械臂，再配合齿轮连杆机构，即可实现快速抓取。[0005]本机械手包括旋转基座、多轴机械臂、齿轮连杆机械手，多轴机械臂一端安装于旋转基座上，另一端与齿轮连杆机械手连接；所述旋转基座包括减速器固定套、伺服减速器、传动件、基座、卡轴、传动卡盘、限位卡盘，减速器固定套套装于伺服减速器上，固定其位置，伺服减速器的输出轴固定在传动卡盘中心处，传动卡盘固定在传动件右侧，2个限位卡盘安装在基座的通孔两端，卡轴一端穿过限位卡盘和通孔固定在传动件上；所述多轴机械臂包括小臂、一轴臂、二轴臂、连接臂、台达电机i、RV减速器I、台达电机n、rv减速器n、手爪旋转电机、手爪连接件，小臂一端与手爪旋转电机连接，另一端与RV减速器n连接，手爪连接件安装在手爪旋转电机的输出轴上，齿轮连杆机械手固定在手爪连接件底部;RV减速器n固定在二轴臂一端上，台达电机n输出轴与rv减速器n连接，且台达电机n设置在二轴臂内，RV减速器I设置在二轴臂另一端上，台达电机I输出端与rv减速器I连接，一轴臂一端套装在台达电机I和Rv减速器1上，另一端与连接臂连接，连接臂与卡轴连接;所述齿轮连杆机械手包括外壳、手爪机构，手爪机构设置在外壳中，外壳固定在手爪连接件底部。[0006]所述二轴臂是由二轴臂I、二轴臂n组成的一个中空管，二轴臂n—端与RV减速器n固连，另一端与狀减速器I固连，二轴臂I安装在二轴臂n上。[0007]所述一轴臂是由一轴臂I、一轴臂n组成的一个中空管，一轴臂n—端套装在群减速器I上，另一端与连接臂连接，一轴臂I一端套装在台达电机I上，另一端与连接臂连接。[0008]所述外壳内设置有轴承支撑吊环I、轴固定吊环I、驱动电机固定圈、轴承支撑吊环n、轴固定吊环n，轴承支撑吊环I、轴固定吊环I以及轴承支撑吊环n、轴固定吊环n分别对称固定在外壳内前端，驱动电机固定圈固定在外壳内中部。[0009]所述手爪机构包括锥齿轮组I、手爪驱动电机、锥齿轮组n、轴承I、一连杆I、二连杆I、异向锥齿轮组、一连杆n、二连杆n、轴承n、轴n、轴m、联轴器、手爪底座、手指I、手指n，轴I和轴n通过联轴器连接，异向锥齿轮组设置在轴I和轴n上，手爪驱动电机的输出轴与异向锥齿轮组连接，锥齿轮组I和锥齿轮组n分别安装在轴I和轴n上，轴承I设置在轴n外端，轴承n设置在轴I外端，一连杆I一端穿过轴固定吊环n与锥齿轮组n连接，另一端通过销与二连杆I一端连接，二连杆I另一端通过销连接在手指I上，一连杆n—端穿过轴固定吊环I与锥齿轮组I连接，另一端通过销与二连杆n—端连接，二连杆n另一端通过销连接在手指n上，手指I、手指n—端分别通过销设置在手爪底座上，手爪驱动电机固定在驱动电机固定圈内，轴承I和轴承n分别设置在轴承支撑吊环I、轴承支撑吊环n内。[001°]所述锥齿轮组I包括锥齿轮I和锥齿轮n，锥齿轮I安装在轴I上,锥齿轮n设置在一连杆n上，锥齿轮I和锥齿轮n相配合;锥齿轮组n包括锥齿轮m和锥齿轮iv，锥齿轮ni安装在轴n上，锥齿轮iv设置在一连杆I上，锥齿轮m和锥齿轮iv相配合。[0011]所述异向锥齿轮组包括锥齿轮V、锥齿轮VI、锥齿轮w，锥齿轮v设置在手爪驱动电机的输出轴上，锥齿轮VI、锥齿轮w分别设置在轴I和轴n上。[0012]本发明装置工作原理为:旋转基座中的卡轴可将动力传递给连接臂，g卩可实现整只机械手的抬升和下降，二轴臂可绕一轴臂与二轴臂中间RV减速器I横向旋转，小臂可绕RV减速器n纵向旋转，手爪旋转电机可控制手爪连接件进行横向旋转，综上实现机械手的快捷性和灵活性，抓取时，手爪驱动电机带动异向锥齿轮组工作，从而使轴I和轴n两端反向输出，通过两侧一连杆I、二连杆I和一连杆n、二连杆n运动即可实现手指I、手指n的开合作业。[0013]本发明具有以下有益效果：1、本发明采用锥齿轮传动结构，实现机械臂精确传动定位，多自由度组合，工作机构更加灵活多变；2、本发明采用RV减速器配合伺服驱动，运动精确，机构可靠性高；3、本结构简单、简洁，运行可靠，制造成本低、运维成本低，可广范用于各种机器人结构中。附图说明[0014]图1为本发明装置结构示意图；图2为本发明的旋转基座结构示意图；图3为本发明的旋转基座内部结构示意图；图4为本发明基座部结构示意图；图5为本发明的机械臂结构示意图；图6为本发明的机械臂内部结构示意图；图7为本发明的二轴臂n结构示意图；图s为本发明的二轴臂〗结构示意图；图9为本发明的一轴臂n结构示意图；图10为本发明的一轴臂I结构示意图；图11为齿轮连杆机械手结构示意图图12为外壳结构示意图；图I3为手爪机构结构示意图；图14为手爪机构结构示意图；图中：1:旋转基座;2:多轴机械臂、3:齿轮连杆机械手;4:减速器固定套;5:伺服减速器;6:传动件;7-基座:8_卡轴;9:传动卡盘;1〇:限位卡盘;11:小臂；I2:二轴臂I;13:—轴臂n;14:—轴臂1;15:—轴臂n;16:连接臂；17:通孔；I8:台达电机I;19:RV减速器1;2〇:台达电机n;21:RV减速器n;22:—轴臂;23:二轴臂;24:外壳;25:手爪机构;26:轴承支撑吊环i;27:轴固定吊环1;28:驱动电机固定圈；29:轴承支撑吊环n;3〇:轴固定吊环n;31:锥齿轮组I;32:手爪驱动电机;33:锥齿轮组n;34:轴承I;35:—连杆I;36:二连杆I;37:锥齿轮V;38:异向锥齿轮组;39:—连杆n;40:二连杆II;41:轴承II;42:轴1;43:轴n;44:联轴器;4L手爪旋转电机;46:手爪连接件;47:锥齿轮VI;48:手爪底座;49:手指1;50:手指n;51:锥齿轮1;52:锥齿轮H;53:锥齿轮HI;54:锥齿轮1¥;55:锥齿轮狐。具体实施方式[0015]下面结合附图和实施例，对本发明作进一步说明，但本发明的内容并不限于所述范围。[0016]实施例1:如图W4所示，本机械手包括旋转基座1、多轴机械臂2、齿轮连杆机械手3,多轴机械臂2—端安装于旋转基座1上，另一端与齿轮连杆机械手3连接；所述旋转基座1包括减速器固定套4、伺服减速器5、传动件6、基座7、卡轴8、传动卡盘9、限位卡盘10,减速器固定套4套装于伺服减速器5上，固定其位置，伺服减速器5的输出轴固定在传动卡盘9中心处，传动卡盘9固定在传动件6右侧，2个限位卡盘10安装在基座7的通孔17两端，卡轴8—端穿过限位卡盘10和通孔固定在传动件6上；所述多轴机械臂2包括小臂11、一轴臂22、二轴臂23、连接臂16、台达电机I18、RV减速器119、台达电机1120、RV减速器II21、手爪旋转电机45、手爪连接件46，小臂11一端与手爪旋转电机45连接，另一端与RV减速器1121连接，手爪连接件46安装在手爪旋转电机45的输出轴上，齿轮连杆机械手3固定在手爪连接件46底部;RV减速器II21固定在二轴臂23—端上，台达电机1120输出轴与RV减速器1121连接，且台达电机1120设置在二轴臂内，RV减速器119设置在二轴臂另一端上，台达电机118输出端与RV减速器119连接，一轴臂22—端套装在台达电机I和RV减速器I上，另一端与连接臂16连接，连接臂16与卡轴8连接；所述齿轮连杆机械手3包括外壳24、手爪机构25,手爪机构25设置在外壳中，外壳固定在手爪连接件46底部;外壳24内设置有轴承支撑吊环126、轴固定吊环127、驱动电机固定圈28、轴承支撑吊环n29、轴固定吊环n3〇,轴承支撑吊环126、轴固定吊环127以及轴承支撑吊环1129、轴固定吊环1130分别对称固定在外壳内前端，驱动电机固定圈28固定在外壳内中部;手爪机构25包括锥齿轮组131、手爪驱动电机32、锥齿轮组II33、轴承134、一连杆135、二连杆136、异向锥齿轮组38、一连杆n39、二连杆n40、轴承n41、轴n42、轴m43、联轴器44、手爪底座4S、手指I49、手指115〇,轴I42和轴1143通过联轴器44连接，异向锥齿轮组38设置在轴142和轴1143上，手爪驱动电机32的输出轴与异向锥齿轮组38连接，锥齿轮组131和锥齿轮组n33分别安装在轴I42和轴n43上，轴承im设置在轴n43外端，轴承n41设置在轴142外端，一连杆135—端穿过轴固定吊环n3〇与锥齿轮组n：33连接，另一端通过销与二连杆I36—端连接，二连杆136另一端通过销连接在手指I49上，一连杆1139—端穿过轴固定吊环127与锥齿轮组131连接，另一端通过销与二连杆n40—端连接，二连杆n40另一端通过销连接在手指n5〇上，手指149、手指n50—端分别通过销设置在手爪底座48上，手爪驱动电机32固定在驱动电机固定圈28内，轴承134和轴承n41分别设置在轴承支撑吊环126、轴承支撑吊环n29内。[0017]实施例2:如图6-10、14所示，本实施例装置同实施例1，不同在于:二轴臂23是由二轴臂112、二轴臂n13组成的一个中空管，二轴臂n13—端与RV减速器1121固连，另一端与RV减速器II9固连，二轴臂112安装在二轴臂n13上;一轴臂22是由一轴臂114、一轴臂n15组成的一个中空管，一轴臂ni5—端套装在RV减速器119上，另一端与连接臂16连接，一轴臂114一端套装在台达电机US上，另一端与连接臂16连接;锥齿轮组131包括锥齿轮151和锥齿轮n52,锥齿轮I安装在轴:[42上，锥齿轮n52设置在一连杆n39上，锥齿轮151和锥齿轮n52相配合;锥齿轮组n33包括锥齿轮!n53和锥齿轮~54，锥齿轮JJJ53安装在轴n43上，锥齿轮IV54设置在一连杆135上，锥齿轮m53和锥齿轮以糾相配合;异向锥齿轮组38包括锥齿轮V37、锥齿轮VI47、锥齿轮现55,锥齿轮V37设置在手爪驱动电机32的输出轴上，锥齿轮VI47、锥齿轮VE55分别设置在轴142和轴n43上。

权利要求：1.一种机械手，其特征在于:包括旋转基座（1、多轴机械臂2、齿轮连杆机械手3，多轴机械臂2—端安装于旋转基座1上，另一端与齿轮连杆机械手3连接；所述旋转基座（1包括减速器固定套（4、伺服减速器5、传动件6、基座（7、卡轴8、传动卡盘9、限位卡盘10，减速器固定套4套装于伺服减速器5上，固定其位置，伺服减速器5的输出轴固定在传动卡盘9中心处，传动卡盘9固定在传动件6右侧，2个限位卡盘10安装在基座7的通孔17两端，卡轴8—端穿过限位卡盘10和通孔固定在传动件6上；所述多轴机械臂2包括小臂（11、一轴臂22、二轴臂23、连接臂（16、台达电机I18、RV减速器I19、台达电机II20、RV减速器II21、手爪旋转电机45、手爪连接件46，小臂（11一端与手爪旋转电机45连接，另一端与RV减速器II21连接，手爪连接件46安装在手爪旋转电机45的输出轴上，齿轮连杆机械手3固定在手爪连接件46底部;RV减速器II21固定在二轴臂（23—端上，台达电机II20输出轴与RV减速器II21连接，且台达电机n20设置在二轴臂内，RV减速器119设置在二轴臂另一端上，台达电机118输出端与RV减速器119连接，一轴臂（22—端套装在台达电机I和RV减速器I上，另一端与连接臂16连接，连接臂16与卡轴8连接；所述齿轮连杆机械手（3包括外壳（24、手爪机构（25，手爪机构（25设置在外壳中，外壳固定在手爪连接件46底部。2.根据权利要求1所述的机械手，其特征在于:二轴臂23是由二轴臂I12、二轴臂II13组成的一个中空管，二轴臂II13—端与RV减速器II21固连，另一端与RV减速器I19固连，二轴臂112安装在二轴臂II13上。3.根据权利要求1所述的机械手，其特征在于:一轴臂22是由一轴臂114、一轴臂n15组成的一个中空管，一轴臂n15—端套装在RV减速器I19上，另一端与连接臂（16连接，一轴臂I14一'端套装在台达电机II8上，另一'纟而与连接臂（I6连接。4.根据权利要求1所述的机械手，其特征在于:外壳24内设置有轴承支撑吊环I26、轴固定吊环127、驱动电机固定圈（28、轴承支撑吊环n洲）、轴固定吊环n30，轴承支撑吊环I26、轴固定吊环I27以及轴承支撑吊环n29、轴固定吊环n3〇分别对称固定在外壳内前端，驱动电机固定圈28固定在外壳内中部。5.根据权利要求4所述的机械手，其特征在于:手爪机构如包括锥齿轮组I31、手爪驱动电机32、锥齿轮组n33、轴承I34、一连杆I35、二连杆I36、异向锥齿轮组38、一连杆n39、二连杆n40、轴承n41、轴n42、轴m43、联轴器44、手爪底座48、手指I49、手指II50，轴I42和轴II43通过联轴器44连接，异向锥齿轮组38设置在轴I42和轴n43上，手爪驱动电机32的输出轴与异向锥齿轮组別连接，锥齿轮组I31和锥齿轮组n33分别安装在轴I42和轴n43上，轴承I34设置在轴n43外端，轴承U41设置在轴142外端，一连杆135—端穿过轴固定吊环n30与锥齿轮组D33连接，另一端通过销与二连杆136一端连接，二连杆136另一端通过销连接在手指I49上，一连杆II3®—•端穿过轴固疋吊环I27"与锥uy轮组I31连接’力端通过销与二连杆n4〇—端连接，二连杆n4〇另一端通过销连接在手指n5〇上，手指149、手指n50—端分别通过销设置在手爪底座48上，手爪驱动电机32固定在驱动电机固定圈（28内，轴承I34和轴承n41分别设置在轴承支撑吊环I26、轴承支撑吊环n29内56.根据权利要求5所述的机械手，其特征在于:锥齿轮组〗（31包括锥齿轮I51和锥齿轮n52，锥齿轮I安装在轴142上，锥齿轮n52设置在一连杆n39上，锥齿轮151和锥齿轮n52相配合;锥齿轮组n33包括锥齿轮m53和锥齿轮iv54，锥齿轮m53安装在轴n43上，锥齿轮IV54设置在一连杆I35上，锥齿轮m53和锥齿轮IV54相配合。7.根据权利要求5所述的机械手，其特征在于:异向锥齿轮组38包括锥齿轮V37、锥齿轮VI47、锥齿轮VE55，锥齿轮V37设置在手爪驱动电机32的输出轴上，锥齿轮VI47、锥齿轮VH55分别设置在轴I42和轴n43上。

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