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专利号: 2023103943478
申请人: 燕山大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种单驱动空间桁架式可展开变胞捕获机械手,其特征在于,其包括基座和多个桁架式可展开机械手指;所述多个桁架式可展开机械手指均匀的分布在所述基座上;桁架式可展开机械手指的第一端与所述基座连接,所述多个桁架式可展开机械手指的第二端相互靠拢形成抓取动作;

所述桁架式可展开机械手指包括第一可展单元和第二可展单元,所述第一可展单元的第一端与基座的侧壁连接,所述第一可展单元的第二端与第二可展单元的一端连接;

所述第一可展单元和第二可展单元的结构相同均包括第一平台、第二平台和剪叉组件;

所述第一平台与第二平台的结构相同,均设置有第一支撑杆和第二支撑杆;

所述剪叉组件的两端分别与所述第一平台和第二平台的第一支撑杆连接;剪叉组件包括第一滑块、第二滑块、第一剪叉杆和第二剪叉杆;

第一剪叉杆的第一端与第一滑块的一端铰接,第一滑块套设在第一平台的第一支撑杆上,且第一滑块能在第一平台的第一支撑杆上移动,第一剪叉杆的第二端与第二剪叉杆的第一端铰接,第二剪叉杆的第二端与第二滑块的一端连接,第二滑块套设在第二平台的第一支撑杆上,且第二滑块能在第二平台的第一支撑杆上移动;

所述第一可展单元中设置有主动驱动杆,所述第二可展单元中设置有从动杆,所述主动驱动杆的第一端与第一可展单元的第一平台连接,所述主动驱动杆的第二端与第一可展单元的第二平台连接,且所述主动驱动杆的第二端与所述从动杆的一端齿轮啮合,从而带动从动杆运动;

所述从动杆的第一端与所述第二可展单元的第一平台连接,所述从动杆的第二端与所述第二平台连接;

所述第一滑块和所述第二滑块的结构相同,均包括铰接头和滑动块,所述铰接头设置在所述滑动块的第一端,所述滑动块的侧壁上开设有供所述第一支撑杆或第二支撑杆穿过的通孔;

所述第一可展单元和第二可展单元的第二滑块以及第二可展单元的第一滑块上还设置有球壳,所述球壳设置在所述滑动块的第二端,所述球壳上开设有用于约束第二剪叉杆上的连接件球头运动方向的凹槽。

2.根据权利要求1所述的单驱动空间桁架式可展开变胞捕获机械手,其特征在于:所述桁架式可展开机械手指上设置有多个第二可展单元,所述多个第二可展单元之间相互连接;

所述剪叉组件包括两个第一滑块、两个第二滑块、两个第一剪叉杆和两个第二剪叉杆;

所述两个第一剪叉杆呈交叉设置;所述两个第二剪叉杆呈交叉设置;相邻的第二可展单元之间共用一个平台以及一个滑块;

所述从动杆包括第一从动杆和第二从动杆,所述第一从动杆和第二从动杆交替的设置在多个第二可展单元上;

所述第一从动杆的第一端与第一平台的顶角处连接,且与下层从动杆或主动驱动杆齿轮啮合;所述第一从动杆的第二端与第二平台的第二支撑杆连接,且与上层的第二从动杆齿轮啮合或空置;

所述第二从动杆的第一端与第一平台的第二支撑杆连接,且与下层第一从动杆齿轮啮合,所述第二从动杆的第二端与第二平台的顶角连接,且与上层的第一从动杆齿轮啮合或空置;

所述主动驱动杆运动时,通过齿轮啮合带动上方的多个从动杆运动,实现带动第一平台与第二平台分离实现桁架式可展开机械手指展开,最终通过多个主动驱动杆的运动从而使得多个桁架式可展开机械手指完成抓取动作。

3.根据权利要求2所述的单驱动空间桁架式可展开变胞捕获机械手,其特征在于:所述第一可展单元上设置有滑轨,所述第一可展单元的两个第一剪叉杆的交叉处与所述滑轨通过第三滑块连接,所述第三滑块与所述第一可展单元的两个第一剪叉杆的交叉处的连接处设置有轴承,使得所述第一可展单元的两个第一剪叉杆能沿着所述滑轨上下滑动,从而使上方的第二剪叉杆和第二可展单元的第一剪叉杆和第二剪叉杆均沿所述滑轨的滑动方向延伸。

4.根据权利要求2所述的单驱动空间桁架式可展开变胞捕获机械手,其特征在于:所述第二剪叉杆的第二端与所述第二剪叉杆的第一端呈130°夹角设置,使得所述可展单元在展开时两个所述第二剪叉杆的第二端呈平行状态。

5.根据权利要求1所述的单驱动空间桁架式可展开变胞捕获机械手,其特征在于:所述第二剪叉杆与所述第二滑块的球壳连接处设置有连接件,所述连接件的第一端插入至所述第二剪叉杆的第二端的凹槽内并与第二剪叉杆固定连接,所述连接件的第二端插入至所述球壳内组成球型运动副。

6.根据权利要求5所述的单驱动空间桁架式可展开变胞捕获机械手,其特征在于:当桁架式可展开机械手指展开到特定位置时,连接件的第一端与球壳之间发生约束,连接件的第一端转而沿球壳的另一凹槽方向运动,此时每层可展单元达到最大展开位置,并停止长度展开;此时主动驱动杆继续伸展,则每层的第一平台与第二平台之间的平行状态逐渐变为交叉状态,且交叉角度逐渐增加,最终实现桁架式可展开机械手指的弯曲,多个桁架式可展开机械手指的弯曲则实现机械手的抓取动作。

7.根据权利要求6所述的单驱动空间桁架式可展开变胞捕获机械手,其特征在于:桁架式可展开机械手指中主动驱动杆和从动杆分别带动每层第一剪叉杆和第二剪叉杆运动,从而实现第一平台与第二平台的分离和靠拢,当每层的第二剪叉杆与第二滑块到达指定位置后,每层的球壳与连接件的配合将限制两个第二剪叉杆和两个第一剪叉杆的位移,从而使得第一剪叉杆和第二剪叉杆停止运动,以满足桁架式可展开机械手指的弯曲动作。

8.根据权利要求1所述的单驱动空间桁架式可展开变胞捕获机械手,其特征在于:多个桁架式可展开机械手指呈聚合状态时,多个桁架式可展开机械手指处于同一平面内状态;

多个桁架式可展开机械手指呈展开状态时,多个桁架式可展开机械手指组成机械手形状。