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专利号: 2013107465414
申请人: 重庆交通大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 手动工具;轻便机动工具;手动器械的手柄;车间设备;机械手
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种可定位补偿的精密重载机械手,其特征在于:包括动力装置、基座、手臂总成、手腕总成、柔性手和自动控制系统,所述手臂总成包括下臂总成、中臂总成和上臂总成; 所述手腕总成包括手腕输入轴、主动锥齿轮、从动锥齿轮、第一摆动液压缸、第二摆动液压缸和腕关节组件,所述从动锥齿轮与所述主动锥齿轮啮合传动配合,所述第一摆动液压缸缸体与手腕输入轴的输出端传动配合,所述第二摆动液压缸缸体与从动锥齿轮的动力轴传动配合,所述腕关节组件包括第一连杆机构、第二连杆机构和手腕输出轴,所述第一连杆机构和所述第二连杆机构均与所述手腕输出轴铰接,所述第一摆动液压缸的动力输出轴和所述第二摆动液压缸的动力输出轴一一对应与第一连杆机构和第二连杆机构相连接形成平面连杆结构,所述第一摆动液压缸的动力输出轴和所述第二摆动液压缸的动力输出轴均为电主轴; 所述柔性手包括连接于手腕总成的手指座和至少两个柔性机械手指以及用于驱动机械柔性手指抓放的驱动部分,所述柔性机械手指至少包括依次铰接的三个指节,每一所述指节均由驱动部分驱动并绕与相邻指节的铰接处转动; 所述自动控制系统包括:

位置传感器,设置于中臂总成和上臂总成内部,用于检测中臂总成和上臂总成的俯仰角度;

视觉传感器,设置于手腕总成的上方,用于检测物体的空间位置、姿态,并监视机械手的工作状态;

触觉传感器,设置于柔性机械手指内表面,用于主动获取物体的更为完整的信息,并监视机械手的工作状态;

力觉传感器,设置于柔性机械手指指节的夹持面内部,用于检测每个指节的夹持压力,并监视机械手的工作状态;

中央控制器,接收并综合处理位置传感器、视觉传感器、触觉传感器和力觉 传感器反馈的信息,并向它们所属的控制系统发出命令信号。

2.根据权利要求1所述的可定位补偿的精密重载机械手,其特征在于:所述驱动部分包括手指握紧驱动拉索、手指放松驱动拉索和分别用于驱动所述手指握紧驱动索和手指放松驱动索的驱动电机Ⅰ和驱动电机Ⅱ,所述手指握紧驱动拉索和所述手指放松驱动拉索对应两个柔性机械手指各设置两条,所述手指握紧驱动拉索依次绕过设置于相邻指节铰接处的手指握紧驱动拉索缠绕轮并用于驱动柔性机械手指握紧,所述手指放松驱动拉索依次绕过设置于相邻指节铰接处的手指放松驱动拉索缠绕轮并用于驱动柔性机械手指放松,所述手指握紧驱动拉索缠绕轮和所述手指放松驱动拉索缠绕轮同轴设置。

3.根据权利要求2所述的可定位补偿的精密重载机械手,其特征在于:手指握紧驱动拉索缠绕轮包括主动轮和被动轮,所述主动轮直径小于所述被动轮直径,所述手指握紧驱动拉索经主动轮带动所述被动轮,所述被动轮上开设螺旋槽,所述手指握紧驱动拉索在被动轮的螺旋槽内以多圈缠绕的方式设置。

4.根据权利要求3所述的可定位补偿的精密重载机械手,其特征在于:手指握紧驱动拉索通过与驱动电机Ⅰ动力输出端传动连接的皮带轮Ⅰ驱动,手指放松驱动拉索通过与和驱动电机Ⅱ动力输出端传动连接的皮带轮Ⅱ驱动,所述手指放松驱动拉索和所述手指握紧驱动拉索上均设置有碟簧张紧装置。

5.根据权利要求4所述的可定位补偿的精密重载机械手,其特征在于:所述驱动电机Ⅰ上设置有用于使驱动电机Ⅰ持续运转拉紧手指握紧驱动拉索的自锁式接触器。

6.根据权利要求5所述的可定位补偿的精密重载机械手,其特征在于:手指握紧驱动拉索缠绕轮和手指放松驱动拉索缠绕轮在指节铰接处均并列设置两个。

7.根据权利要求6所述的可定位补偿的精密重载机械手,其特征在于:所述电主轴包括无外壳电机、主轴、轴承、主轴单元壳体、主轴驱动模块、冷却装置、编码器和置于主轴后端的位移传感器,所述无外壳电机的转子与主轴压配制成一 体,主轴由前后轴承支承绕自身轴线旋转,所述无外壳电机的定子通过冷却套安装于主轴单元壳体中,所述主轴的变速由主轴驱动模块控制,所述主轴单元内的温升由冷却装置限制,所述位移传感器用来检测速度和角位移。

8.根据权利要求7所述的可定位补偿的精密重载机械手,其特征在于:所述下臂总成包括立柱和转台,所述的立柱以可绕自身轴线转动的方式与转台配合设置,动力装置的输出轴与立柱传动配合; 所述中臂总成包括伸长液压缸Ⅰ和活塞油缸Ⅰ,伸长液压缸Ⅰ以沿竖直平面转动的方式单自由度连接于立柱,活塞油缸Ⅰ位于伸长液压缸Ⅰ下方,活塞油缸Ⅰ的缸体和活塞分别通过一连杆Ⅰ铰接于立柱和伸长液压缸Ⅰ的缸体; 所述上臂总成包括伸长液压缸Ⅱ、活塞油缸Ⅱ和前臂旋转伺服电机,伸长液压缸Ⅱ和前臂旋转伺服电机连接形成直杆机构,所述的伸长液压缸Ⅱ以沿竖直平面转动的方式单自由度铰接于伸长液压缸Ⅰ,前臂旋转伺服电机固定连接于伸长液压缸Ⅱ的活塞,前臂旋转伺服电机的输出轴与手腕输入轴的动力输入端传动配合,活塞油缸Ⅱ的缸体和活塞分别通过一连杆Ⅱ铰接于伸长液压缸Ⅰ的缸体和伸长液压缸Ⅱ的缸体。

9.根据权利要求8所述的可定位补偿的精密重载机械手,其特征在于:所述基座为箱式结构,基座内设置齿轮传动副,动力装置的动力输出轴与齿轮传动副的主动齿轮在圆周方向固定配合,齿轮传动副的从动齿轮的从动齿轮轴穿出基座与立柱传动配合,所述立柱立在基座上与其传动配合。

10.根据权利要求9所述的可定位补偿的精密重载机械手,其特征在于:所述指节包括刚性指背和作为夹持面的指肚,所述指肚与刚性指背固定连接。