一种基于绳驱动的单驱自适应三指机械手

本发明涉及机器人，尤其是涉及一种基于绳驱动的单驱自适应三指机械手。

背景技术：

1、在机器人技术领域，机械手的设计和应用一直是自动化和智能制造的关键组成部分。随着工业4.0和智能制造的发展，对机械手的性能要求越来越高，特别是在灵活性、适应性和成本效益方面。传统的多指灵巧机械手通常采用多电机驱动，以实现复杂的灵巧抓取任务，但这种设计存在成本高、结构复杂、维护难度大等缺点。

2、首先，传统的机械手通常依赖于复杂的多电机驱动系统，这不仅增加了机械手的制造成本，还提高了维护难度和能耗。其次，这些机械手往往缺乏足够的灵活性和适应性，难以处理形状不规则或大小多变的物体，限制了它们在需要高度灵活性的应用场景中的应用。此外，传统机械手在与人类协作时的安全性也是一个挑战，因为它们可能无法完全避免与人类的意外接触。最后，现有的机械手在编程和操作上通常需要专业知识，这限制了它们在非专业用户中的普及。因此，尽管机械手在提高生产效率和质量方面发挥了重要作用，但它们在成本、灵活性、安全性以及用户友好性方面仍有改进的空间。

3、在实际的工业应用场景中，对于异状零件的抓取和柔性装配都是非常重要及常见的场景，传统的机械手由于不具有自适应性而很难满足这一具体需求，传统机械手在具体的应用中所要求的条件很多，对于非理想条件下的抓取效果很差。同时多电机驱动系统和复杂的机械结构使得机械抓手的操作和维护相对复杂，需要专业知识和技能才能对机械抓手进行操作和维护。而为了容纳多个电机和复杂的机械结构，传统机械抓手可能需要较大的工作空间。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种基于绳驱动的单驱自适应三指机械手，机械手能够实现同步运动，通过中心三角架处的第一绳索连接点和第二绳索连接点实现动力的平均分配，使得机械手在空载或未接触物体时运动是同步的，这使得在抓取物体时能够最大限度的保证物体的位置不变，实现对物体的原态抓取，极大的方便了对于物体的位置的感知和后续进行的装配等操作；抓手部分可更换部件，根据需要采用平动或者转动的抓手类型，再加上由双向驱动结构所带来的不同抓取类型，使本机械手的实际应用场景更加广泛，通过单电机加绳索传动的方式极大的降低了其制造和控制成本，适合现代企业所要求的多品种小批量定制化生产的实际需要。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种基于绳驱动的单驱自适应三指机械手，包括连杆抓手组件，所述连杆抓手组件下方设有绳驱动动力自适应组件，所述绳驱动动力自适应组件与动力驱动组件相连接，所述绳驱动动力自适应组件包括中心壳体，所述中心壳体上固定有锥齿轮滚筒滑轮组，其中心处设有双层三角中心架，所述双层三角中心架于所述锥齿轮滚筒滑轮组之间通过钢丝绳相连接。

3、优选的，所述双层三角中心架包括上三角架和下三角架，所述上三角架和所述下三角架之间设有三个支撑套筒，所述支撑套筒与所述上三角架和所述下三角架之间通过连接螺钉相连接，所述支撑套筒上套设有两个第一滑轮，一个所述第一滑轮靠近所述上三角架，另一个所述第一滑轮靠近所述下三角架。

4、优选的，所述连杆抓手组件包括上顶板，所述上顶板上固定设有第一连接柱和第二连接柱，所述第一连接柱之间设有第一指节，所述第一指节上设有卡槽，所述卡槽处设有传动小锥齿轮，所述传动小锥齿轮与所述第一指节通过转动轴与所述第一连接柱转动连接连接。

5、优选的，所述第一指节与第二指节通过转动轴转动连接，所述第二指节与第三指节通过转动轴与第四指节转动连接，所述第三指节上设有指端抓取面，所述第四指节通过转动轴与所述第二连接柱转动连接。

6、优选的，所述上顶板上设有通槽，所述传动小锥齿轮置于所述通槽处，所述第一连接柱置于所述通槽两侧。

7、优选的，所述锥齿轮滚筒滑轮组包括滚筒支撑架，所述滚筒支撑架上设有滚筒，所述滚筒支撑架与滑轮支撑块的t型滑槽滑动连接，所述滑轮支撑块通过两个螺钉与所述中心壳体固定连接。

8、优选的，所述滑轮支撑块通过螺钉与第二滑轮相连接，所述第二滑轮的数量为两个，两个所述第二滑轮通过连接轴相连接，且两个所述第二滑轮不接触，上方的所述第二滑轮与传动大锥齿轮固定连接，所述滑轮支撑块上连接有调整螺钉，所述传动大锥齿轮与所述传动小锥齿轮相啮合。

9、优选的，所述动力驱动组件包括舵机盘，所述舵机盘下方设有下顶板，所述下顶板上设有槽孔，所述舵机盘与通过连接轴穿过槽孔与舵机相连接，所述下顶板下方设有舵机固定架，所述舵机固定架固定连接有所述舵机，所述舵机外设有舵机外壳。

10、优选的，所述钢丝绳的数量为三根，每根所述钢丝的一端均与第一绳索连接点固定连接，其另一端均与第二绳索连接点固定连接。

11、优选的，所述连杆抓手组件、所述锥齿轮滚筒滑轮组的数量均为三组，每组所述连杆抓手组件的结构相同且均布在所述上顶板上，每组所述锥齿轮滚筒滑轮组的结构相同切均布在所述中心壳体内。

12、因此，本发明采用上述一种基于绳驱动的单驱自适应三指机械手，具有以下有益效果：

13、（1）本发明的钢丝绳张紧机构设计在固定双层滑轮组的地方，通过调整螺钉来调节水平放置的滚筒的位置，使其向内部运动从而拉紧两端的钢丝绳，从而达到对上下层滑轮的钢丝绳同时进行张紧的作用。

14、（2）本发明的夹爪采用的是双向驱动结构，无需弹簧等其他回位机构。由于开-合都具有力的特性这使得夹持器后续还可以按具体需要更改夹爪类型，从而实现夹爪能够同时具有从外向内的闭合式包络抓取和从内向外张开式的内撑式抓取，具有极强的应用范围。

15、（3）本发明的夹爪能够实现同步运动，通过中心的双层三角中心架处的钢丝绳连接点实现动力的平均分配，使得夹爪在空载或未接触物体时运动是同步的，这使得在抓取物体时能够最大限度的保证物体的位置不变，实现对物体的原态抓取，极大的方便了对于物体的位置的感知和后续进行的装配等操作。

16、（4）本发明的夹爪能够实现对抓取物体的自适应抓取，在实际的抓取过程中，夹爪未接触物体时会同步运动，而当其中一个接触物体后该夹爪便会停止运动，其他夹爪继续运动，然后依次根据物体形状的不同按序抓取物体。该功能的实现主要依靠双层三角中心架处的第一绳索连接点和第二绳索连接点，当夹爪同步运动时连接点的位置保持不变，而当某个抓手接触物体后，其所对应的钢丝绳不再传动，而钢丝绳的第一绳索连接点和第二绳索连接点也将进行偏向该抓手的平面运动，即钢丝绳的第一绳索连接点和第二绳索连接点的平面位置取决于外部抓手的抓取姿态。

17、（5）本发明的抓手部分未可更换部件，可根据需要采用平动或者转动的抓手类型，再加上由双向驱动结构所带来的不同抓取类型，使得本抓手的实际应用场景更加广泛。

18、（6）本发明采用的单电机加钢丝绳传动的方式极大的降低了其制造和控制成本，非常适合现代企业所要求的多品种小批量定制化生产的实际需要。

19、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

技术特征：

1.一种基于绳驱动的单驱自适应三指机械手，其特征在于：包括连杆抓手组件，所述连杆抓手组件下方设有绳驱动动力自适应组件，所述绳驱动动力自适应组件与动力驱动组件相连接，所述绳驱动动力自适应组件包括中心壳体，所述中心壳体上固定有锥齿轮滚筒滑轮组，其中心处设有双层三角中心架，所述双层三角中心架于所述锥齿轮滚筒滑轮组之间通过钢丝绳相连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于绳驱动的单驱自适应三指机械手，其特征在于：所述双层三角中心架包括上三角架和下三角架，所述上三角架和所述下三角架之间设有三个支撑套筒，所述支撑套筒与所述上三角架和所述下三角架之间通过连接螺钉相连接，所述支撑套筒上套设有两个第一滑轮，一个所述第一滑轮靠近所述上三角架，另一个所述第一滑轮靠近所述下三角架。

3.根据权利要求1所述的一种基于绳驱动的单驱自适应三指机械手，其特征在于：所述连杆抓手组件包括上顶板，所述上顶板上固定设有第一连接柱和第二连接柱，所述第一连接柱之间设有第一指节，所述第一指节上设有卡槽，所述卡槽处设有传动小锥齿轮，所述传动小锥齿轮与所述第一指节通过转动轴与所述第一连接柱转动连接。

4.根据权利要求3所述的一种基于绳驱动的单驱自适应三指机械手，其特征在于：所述第一指节与第二指节通过转动轴转动连接，所述第二指节与第三指节通过转动轴与第四指节转动连接，所述第三指节上设有指端抓取面，所述第四指节通过转动轴与所述第二连接柱转动连接。

5.根据权利要求3所述的一种基于绳驱动的单驱自适应三指机械手，其特征在于：所述上顶板上设有通槽，所述传动小锥齿轮置于所述通槽处，所述第一连接柱置于所述通槽两侧。

6.根据权利要求3所述的一种基于绳驱动的单驱自适应三指机械手，其特征在于：所述锥齿轮滚筒滑轮组包括滚筒支撑架，所述滚筒支撑架上设有滚筒，所述滚筒支撑架与滑轮支撑块的t型滑槽滑动连接，所述滑轮支撑块通过两个螺钉与所述中心壳体固定连接。

7.根据权利要求6所述的一种基于绳驱动的单驱自适应三指机械手，其特征在于：所述滑轮支撑块通过螺钉与第二滑轮相连接，所述第二滑轮的数量为两个，两个所述第二滑轮通过连接轴相连接，且两个所述第二滑轮不接触，上方的所述第二滑轮与传动大锥齿轮固定连接，所述滑轮支撑块上连接有调整螺钉，所述传动大锥齿轮与所述传动小锥齿轮相啮合。

8.根据权利要求1所述的一种基于绳驱动的单驱自适应三指机械手，其特征在于：所述动力驱动组件包括舵机盘，所述舵机盘下方设有下顶板，所述下顶板上设有槽孔，所述舵机盘与通过连接轴穿过槽孔与舵机相连接，所述下顶板下方设有舵机固定架，所述舵机固定架固定连接有所述舵机，所述舵机外设有舵机外壳。

9.根据权利要求1所述的一种基于绳驱动的单驱自适应三指机械手，其特征在于：所述钢丝绳的数量为三根，每根所述钢丝的一端均与第一绳索连接点固定连接，其另一端均与第二绳索连接点固定连接。

10.根据权利要求3所述的一种基于绳驱动的单驱自适应三指机械手，其特征在于：所述连杆抓手组件、所述锥齿轮滚筒滑轮组的数量均为三组，每组所述连杆抓手组件的结构相同且均布在所述上顶板上，每组所述锥齿轮滚筒滑轮组的结构相同且均布在所述中心壳体内。

技术总结本发明公开了一种基于绳驱动的单驱自适应三指机械手，属于机器人技术领域，包括连杆抓手组件，连杆抓手组件下方设有绳驱动动力自适应组件，绳驱动动力自适应组件与动力驱动组件相连接，绳驱动动力自适应组件包括中心壳体，中心壳体上固定有锥齿轮滚筒滑轮组，其中心处设有双层三角中心架，双层三角中心架于锥齿轮滚筒滑轮组之间通过钢丝绳相连接。本发明采用上述的一种基于绳驱动的单驱自适应三指机械手，抓手部分可更换部件，再加上由双向驱动结构所带来的不同抓取类型，使本机械手的实际应用场景更加广泛，通过单电机加绳索传动的方式极大的降低了其制造和控制成本，适合现代企业所要求的多品种小批量定制化生产的实际需要。技术研发人员：陈文杰,崔小龙,史开旺,孙先涛受保护的技术使用者：安徽大学技术研发日：技术公布日：2024/11/4