阅读说明：本技术 一种电驱动两自由度柔性机械手 (Electrically-driven two-degree-of-freedom flexible manipulator ) 是由 王挺 席浩洋 徐瑶 李小凡 姚辰 张凯 于 2018-06-07 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种机器人抓取装置,具体地说是一种电驱动两自由度柔性机械手,包括外壳、直线驱动装置、旋转驱动组件、旋转密封环和柔性末端,所述旋转密封环转动连接于外壳前端,柔性末端安装于所述旋转密封环上,直线驱动装置和旋转驱动组件均设置于所述外壳内,且所述直线驱动装置的推杆穿过所述外壳前端以及所述旋转密封环后与所述柔性末端的自由端内侧转动连接,所述旋转密封环通过所述旋转驱动组件驱动旋转。本发明的柔性末端具备伸缩自由度和旋转自由度,并且两个自由度相互独立,互不干涉,在装置整体体积大大减小的同时,控制也比较简单,提高了装置的适用性。(The invention relates to a robot gripping device, in particular to an electrically-driven two-degree-of-freedom flexible manipulator which comprises a shell, a linear driving device, a rotary driving assembly, a rotary sealing ring and a flexible tail end, wherein the rotary sealing ring is rotatably connected to the front end of the shell, the flexible tail end is arranged on the rotary sealing ring, the linear driving device and the rotary driving assembly are both arranged in the shell, a push rod of the linear driving device penetrates through the front end of the shell and the rotary sealing ring and then is rotatably connected with the inner side of the free end of the flexible tail end, and the rotary sealing ring is driven to rotate through the rotary driving assembly. The flexible tail end of the invention has the telescopic freedom degree and the rotary freedom degree, and the two freedom degrees are mutually independent and do not interfere with each other, so that the whole volume of the device is greatly reduced, the control is simpler, and the applicability of the device is improved.)

一种电驱动两自由度柔性机械手

技术领域

本发明涉及一种机器人抓取装置，具体地说是一种电驱动两自由度柔性机械手。

背景技术

传统的机械手多采用刚性结构，在抓取易碎、易变形或形状不规则的物品时，刚性机械手容易损伤物品的外表面，另外传统刚性机械手需要依靠复杂的传感系统和控制系统才能实现稳定抓取，不仅结构复杂，而且生产成本较高。

柔性机械手由于柔性末端制作材料的特殊性，抓取目标物体时会根据物品情况自适应变形，从而减小对目标物体的损伤，但现有技术中的柔性机械手多为气动驱动，气动动力系统体积和质量都较大，因此导致柔性机械手的整体质量和体积较大，并且控制系统也比较复杂，使用存在较大的局限性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电驱动两自由度柔性机械手，其柔性末端具备伸缩自由度和旋转自由度，并且两个自由度相互独立，互不干涉，在装置整体体积大大减小的同时，控制也比较简单，提高了装置的适用性。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种电驱动两自由度柔性机械手，包括外壳、直线驱动装置、旋转驱动组件、旋转密封环和柔性末端，所述旋转密封环转动连接于外壳前端，柔性末端安装于所述旋转密封环上，直线驱动装置和旋转驱动组件均设置于所述外壳内，且所述直线驱动装置的推杆穿过所述外壳前端以及所述旋转密封环后与所述柔性末端的自由端内侧转动连接，所述旋转密封环通过所述旋转驱动组件驱动旋转。

所述旋转驱动组件包括旋转驱动装置和齿轮传动组件，齿轮传动组件中的输入齿轮安装在所述旋转驱动装置的输出轴上，齿轮传动组件中的输出齿轮与所述旋转密封环固连，所述推杆穿过所述输出齿轮和旋转密封环。

所述输出齿轮中部设有齿轮套筒，所述旋转密封环中部设有密封环套筒，所述齿轮套筒和密封环套筒固连并转动连接于所述外壳前端的连接端面上，所述推杆由所述齿轮套筒和密封环套筒中穿过。

所述旋转驱动装置为舵机，所述齿轮传动组件包括两个相互啮合的齿轮。

所述外壳内设有支架，所述直线驱动装置固装于所述支架上。

所述直线驱动装置为直线电机。

所述柔性末端通过压环固定在所述旋转密封环上。

在所述柔性末端与旋转密封环相连一端外侧设有限位罩，且所述限位罩嵌入所述压环与柔性末端之间。

所述外壳后端设有连接法兰。

本发明的优点与积极效果为：

1、本发明的柔性末端通过直线驱动装置驱动实现伸缩自由度，通过旋转驱动组件驱动实现旋转自由度，并且两个自由度相互独立，互不干涉，可同时运动，也可单独运动。

2、本发明通过旋转密封环带动柔性末端旋转，直线驱动装置的推杆部分穿过旋转密封环后与柔性末端相连，且所述旋转密封环可以相对所述推杆转动，从而实现两个自由度相互独立，互不干涉，整个结构简单紧凑。

3、本发明采用直线电机驱动柔性末端伸缩，采用舵机和齿轮传动组件驱动旋转密封环转动，进而驱动柔性末端转动，相比于现有技术中的气动动力系统，本发明整体体积大大减小，并且控制简单，操作方便，提高了装置的适用性。

附图说明

图1为本发明的结构示意图，

图2为本发明的整体外观示意图。

其中，1为外壳，2为支架，3为输出齿轮，4为旋转密封环，5为压环，6为限位罩，7为柔性末端，8为内连接部，9为推杆，10为输入齿轮，11为旋转驱动装置，12为直线驱动装置，13为连接法兰，14为连接端面，15为密封环套筒，16为齿轮套筒。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详述。

如图1～2所示，本发明包括外壳1、直线驱动装置12、旋转驱动组件、旋转密封环4和柔性末端7，所述旋转密封环4转动连接于外壳1前端的连接端面14上，柔性末端7安装于所述旋转密封环4上，直线驱动装置12和旋转驱动组件均设置于所述外壳1内，在所述柔性末端7的自由端内侧设有内连接部8，所述直线驱动装置12的推杆9穿过外壳1前侧的连接端面14以及所述旋转密封环4后与所述内连接部8相连，且所述旋转密封环4可相对所述推杆9转动，所述柔性末端7即通过所述直线驱动装置12驱动推杆9伸缩实现自适应变形，以实现对物体的抓取与释放，所述旋转密封环4则通过所述旋转驱动组件驱动旋转，进而带动所述柔性末端7旋转。所述柔性末端7为本领域公知技术，本实施例中，所述柔性末端7由硅胶材料制成，另外本实施例中，所述直线驱动装置12为直线电机，所述直线电机为市购产品。

如图1所示，在所述外壳1内设有一个支架2，且所述支架2固装于所述外壳1的连接端面14上，所述直线驱动装置12固装于所述支架2上，且所述直线驱动装置12的推杆9部分穿过所述支架2。

如图1所示，所述旋转密封环4中部设有一个密封环套筒15，所述密封环套筒15转动连接于所述外壳1的连接端面14上，且所述推杆9由所述密封环套筒15中穿过。

如图1所示，所述旋转驱动组件包括旋转驱动装置11和齿轮传动组件，其中旋转驱动装置11固装于所述支架2上，齿轮传动组件中的输入齿轮10安装在所述旋转驱动装置11的输出轴上，齿轮传动组件中的输出齿轮3中部设有齿轮套筒16，且所述齿轮套筒16转动连接于所述外壳1的连接端面14上，并且所述齿轮套筒16通过螺钉与所述旋转密封环4中部的密封环套筒15固连，所述推杆9即同时由所述齿轮套筒16中穿过。机构工作时，所述旋转驱动装置11通过所述齿轮传动组件传递转矩，进而通过所述输出齿轮3驱动所述旋转密封环4旋转。本实施例中，所述旋转驱动装置11为舵机，所述舵机为市购产品，所述齿轮传动组件包括两个相互啮合的齿轮。

如图1所示，所述推杆9端部通过轴承支承与所述旋转密封环4的内连接部8转动相连，不会影响柔性末端7旋转。

如图1所示，所述柔性末端7通过压环5固定在所述旋转密封环4上，在所述柔性末端7与旋转密封环4相连一端外侧设有限位罩6，所述限位罩6嵌入压环5与柔性末端7之间，用于防止柔性末端7过度变形。

如图1所示，在所述外壳1后端设有连接法兰13用于与其他设备相连。

本发明的工作原理为：

本发明工作时，所述柔性末端7的伸缩自由度通过所述直线驱动装置12驱动推杆9伸缩实现，以使柔性末端7贴附物体表面自适应变形，以实现对物体的抓取与释放，所述推杆9在初始状态时位于直线驱动装置12的最大行程位置，所述柔性末端7与所述推杆9可相对转动，无相对移动，并且所述柔性末端7通过所述旋转驱动组件驱动旋转，从而实现柔性末端7的旋转自由度，且所述柔性末端7的伸缩自由度和旋转自由度互相独立，互不干涉，可同时运动，也可以单独运动。