本發明涉及機械手,具體是一種手指自鎖高負重機械手。
背景技術:
1、在工業自動化、物流搬運、重型設備輔助及特種作業(如救援、危險品處理)等領域,機械手作為重要的執行部件,其抓取穩定性、負重能力及安全可靠性直接決定了作業效率與場景適應性。當前主流機械手主要分為兩類,但其在高負重抓取及自鎖性能上均存在顯著局限:
2、1.多關節多手指式機械手
3、此類機械手以模擬人類手指運動為核心設計理念,通過多個串聯關節實現靈活的彎曲、伸展及姿態調整,廣泛應用于精密裝配、復雜形態物體抓取等場景。然而,其結構特性導致了明顯的負重瓶頸:
4、體積與負載的矛盾:為實現多關節靈活運動,關節處需集成驅動元件(如微型舵機、電機)和傳動結構,受限于整體體積,驅動部件的功率和扭矩往往較小。當進行高負重抓取時,各關節需承擔分散的負載力矩,易因驅動功率不足導致關節變形或運動失效,通常負重能力僅為自身重量的1-3倍,難以滿足5kg以上重型物體的穩定抓取需求。
5、能耗與可靠性問題:多關節協同運動需復雜的控制算法協調各驅動元件,高負重狀態下驅動部件長期處于滿負荷工作,不僅能耗激增,還會加速電機、齒輪等核心部件的磨損,降低設備使用壽命。
6、自鎖依賴驅動系統:其“保持抓取”狀態完全依賴驅動部件的持續輸出(如電機鎖死、舵機維持力矩),若突發斷電或驅動故障,關節會因失去動力而松脫,導致抓取物體墜落,存在嚴重安全隱患。
7、2.固定形態式機械手
8、此類機械手以兩指式為典型代表,結構簡單、成本低廉,主要用于規則形狀物體(如箱體、圓柱體)的簡單夾持,常見于分揀流水線、演示裝置等場景。但其局限性更為突出:
9、動作單一,適應性差:僅能通過指尖開合實現夾持,無法通過關節彎曲適應不規則物體或曲面形態,在抓取重型異形件(如機械零件、建筑構件)時易打滑,穩定性極差。
10、持續驅動力依賴:夾持力完全由驅動裝置(如氣缸、直線電機)提供,需持續供電或供氣以維持夾持狀態。在長期負重作業中,不僅能源消耗大,還可能因管路泄漏、電機過熱等問題導致夾持力驟降,引發物體脫落。
11、無機械自鎖能力:缺乏獨立于驅動系統的機械自鎖結構,即使在靜態夾持時,也無法通過結構設計將負載力轉化為自鎖力,導致其負重能力普遍低于5kg,完全無法滿足工業重型抓取需求。
技術實現思路
1、(一)解決的技術問題
2、本發明提供一種手指自鎖高負重機械手,旨在解決背景技術中所提出的問題。
3、(二)技術方案
4、為實現上述目的,本發明提供如下技術方案:包括。
5、作為本申請一種優選的技術方案,所述收拉組件包括三組轉動件,三組所述轉動件轉動安裝在三組安裝座,三組所述安裝座上均轉動安裝有第一連桿,三組所述第一連桿的左端分別與三組第二關節轉動連接,三組所述第一連桿的左端均轉動安裝有第二連桿,三組所述第二連桿的左端與三組第三關節轉動連接,所述前蓋內安裝有三組驅動舵機,三組所述第一關節的右端轉動安裝有萬向連桿,三組所述萬向連桿的右端與三組驅動舵機連接。
6、作為本申請一種優選的技術方案,所述底座內固定安裝有控制板,所述控制板與三組驅動舵機通過數據線連接。
7、作為本申請一種優選的技術方案,三組所述第一關節、三組第二關節、三組第三關節、三組第一連桿及三組第二連桿均為鈦合金組成。
8、作為本申請一種優選的技術方案,三組所述第一關節、三組第二關節、三組第三關節、三組第一連桿及三組第二連桿的表面均設置有防滑涂層。
9、作為本申請一種優選的技術方案,所述前蓋左側的三組第一關節、三組第二關節、三組第三關節、三組第一連桿和三組第二連桿呈三角方位設置,所述前蓋左側下方的第一關節、第二關節、第三關節、第一連桿和第二連桿位于前蓋左側上方的兩組第一關節、兩組第二關節、兩組第三關節、兩組第一連桿和兩組第二連桿的正下方中央位置。
10、(三)有益效果
11、當垂直拎取重物且第一關節、第二關節、第三關節、第一連桿及第二連桿完全卷曲時,因為重物重力原因對第二連桿下壓形成自鎖,提升重物不再受驅動舵機的功率限制,可承載遠遠大于普通機械手拎取負重能力,其次,在失去驅動力時,第一關節、第二關節和第三關節依然能夠保持抓取狀態,無需持續通電或其他方式提供驅動力,大大提高了使用的便捷性和安全性。
1.一種手指自鎖高負重機械手,包括底座(1),其特征在于:所述底座(1)的左端固定安裝有后蓋(2),所述后蓋(2)的左端固定安裝有前蓋(3),所述前蓋(3)的左端開設有多組通孔(4),所述前蓋(3)的左側固定安裝有三組安裝座(5),三組所述安裝座(5)上均轉動安裝有第一關節(6),三組所述第一關節(6)的左端均轉動安裝有第二關節(7),三組所述第二關節(7)的左端均轉動安裝有第三關節(8),所述前蓋(3)內設置有收拉組件,所述收拉組件與三組第一關節(6)、三組第二關節(7)和三組第三關節(8)轉動連接。
2.根據權利要求1所述的一種手指自鎖高負重機械手,其特征在于:所述收拉組件包括三組轉動件(10),三組所述轉動件(10)轉動安裝在三組安裝座(5),三組所述安裝座(5)上均轉動安裝有第一連桿(11),三組所述第一連桿(11)的左端分別與三組第二關節(7)轉動連接,三組所述第一連桿(11)的左端均轉動安裝有第二連桿(12),三組所述第二連桿(12)的左端與三組第三關節(8)轉動連接,所述前蓋(3)內安裝有三組驅動舵機(13),三組所述第一關節(6)的右端轉動安裝有萬向連桿(14),三組所述萬向連桿(14)的右端與三組驅動舵機(13)連接。
3.根據權利要求1所述的一種手指自鎖高負重機械手,其特征在于:所述底座(1)內固定安裝有控制板(9),所述控制板(9)與三組驅動舵機(13)通過數據線連接。
4.根據權利要求2所述的一種手指自鎖高負重機械手,其特征在于:三組所述第一關節(6)、三組第二關節(7)、三組第三關節(8)、三組第一連桿(11)及三組第二連桿(12)均為鈦合金組成。
5.根據權利要求2所述的一種手指自鎖高負重機械手,其特征在于:三組所述第一關節(6)、三組第二關節(7)、三組第三關節(8)、三組第一連桿(11)及三組第二連桿(12)的表面均設置有防滑涂層。
6.根據權利要求2所述的一種手指自鎖高負重機械手,其特征在于:所述前蓋(3)左側的三組第一關節(6)、三組第二關節(7)、三組第三關節(8)、三組第一連桿(11)和三組第二連桿(12)呈三角方位設置,所述前蓋(3)左側下方的第一關節(6)、第二關節(7)、第三關節(8)、第一連桿(11)和第二連桿(12)位于前蓋(3)左側上方的兩組第一關節(6)、兩組第二關節(7)、兩組第三關節(8)、兩組第一連桿(11)和兩組第二連桿(12)的正下方中央位置。