专利名称：二指灵巧夹持器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种自动夹紧装置，更特别地说，是指一种能够自动检测夹紧力的用于夹持精密仪器的二指灵巧夹持器。
背景技术：
目前，在工业生产的自动化作业中，夹持物体所用的夹持器存在着一些不足之处一是加紧力大小难以测定，难以形成反馈系统；二是在夹持比较精密的器件时会损坏物体的表面或使物体变形；另外，夹持器一般采用板材加工形成片状结构，不利于普通的应变片与夹持器机体粘贴，如采用应变丝，其受外界环境影响较大，不利于对机体运动状态的采集，又因目前还没有相应的测力传感器出现，因此还无法测量其夹持力，这样的夹持器仅属于开环控制。
发明内容
本发明的目的是提供一种二指灵巧夹持器，通过巧妙的机构设计和简单的传感器放置可以实现给定夹持力的夹持以及对物体是否夹偏、夹空的判断；在传动机构中，夹持器的二指在丝杠的带动下做相向运动，当二指夹持物体时，夹持器终端在压力的作用下，缓慢挤压内部带弹簧的顶柱；在夹紧力达到给定数值时，由于加紧力与弹簧受力是一对作用力与反作用力，大小相等，而弹簧受力与夹持器手指旋转的角度成近似线性关系，通过电位计测量手指旋转角度获得加紧力大小信息，当加紧力与设定值相等时，输出夹紧信号给自检控制装置控制电机断开电源，使电机停止运转，夹持动作结束。通过测定两弹簧受力是否相等，可以判断夹持器是否夹偏物体；通过联合测定码盘输出的脉冲数和测量电机的电枢电流大小可以判断是否夹住物体。
本发明是一种二指灵巧夹持器，由机械本体、驱动机构、传动机构和驱动装置构成，所述机械本体由指座、连接件、右手指组件、右滑动组件、左手指组件和左滑动组件组成，右手指组件通过转轴安装在右滑动组件上，左手指组件通过转轴安装在左滑动组件上，右滑动组件通过丝杠孔安装在指座的丝杠上，左滑动组件通过丝杠孔安装在指座的丝杠上，连接件安装在指座的U形架底边的连接孔内；
所述指座的前盖板和后盖板分别通过设在U形架上的螺纹孔安装在U形架上，电机端盖安装在U形架的左侧边的外侧面上；U形架的左侧边上设有供电机输出轴伸出的通孔和供安装丝杠左端的滚珠轴承的孔；U形架的底边上设有供安装连接件的连接孔和供电源线通过的通孔；U形架的右侧边上设有供安装丝杠右端的滚珠轴承的孔；前盖板和后盖板的结构相同，其前盖板上设有左导轨和右导轨，左导轨用于左滑动组件的滑块A在导轨内滑动，右导轨用于右滑动组件的滑块A在导轨内滑动；丝杠的左端连接有小齿轮，丝杠的右端连接有轴承盖；电机的输出轴连接有大齿轮，码盘安装在电机上；所述连接件为一体成型件，在圆台的上方设有凸台体，圆台的下方设有连接座；所述左手指组件和右手指组件结构相同，左手指组件的手指末端通过安装面固定在手指的安装台上，手指末端的安装面为平整面，夹持面为三角形构成的有凸棱边的具有较大摩擦力结构的夹持件；手指的上部设有L形安装台，下部为树叉结构；树叉A与树叉B之间开有卡槽，树叉A和树叉B的端部分别开有通孔，树叉B的通孔端面开有矩形凹槽，树叉A的通孔端面开有切槽；所述左滑动组件和右滑动组件结构相同，左滑动组件的左滑动体为一体成型的数字“7”结构，在数字“7”结构的头部设有供安装弹簧顶柱的安装孔，弹簧顶柱一端连接有一弹簧；在数字“7”结构的底部中心位置设有供丝杠穿过的丝杠孔，底部的两侧面上对称安装有滑块A和滑块B，滑块B在前盖板的左导轨内滑动，滑块A在后盖板的左导轨内滑动；在数字“7”结构拐弯处设有供转轴穿过的通孔，在通孔的边缘设有销孔；所述右滑动组件的右滑动体为一体成型的数字“7”结构，在数字“7”结构的头部设有供安装弹簧顶柱的安装孔，弹簧顶柱一端连接有一弹簧；在数字“7”结构的底部中心位置设有供丝杠穿过的丝杠孔，底部的两侧面上对称安装有滑块A和滑块B，滑块A在后盖板上的右导轨内滑动，滑块B在前盖板的右导轨内滑动；在数字“7”结构拐弯处设有供转轴穿过的通孔，在通孔的边缘设有销孔；所述驱动机构由电机和码盘构成，码盘连接在电机上；所述传动机构由大齿轮、小齿轮和丝杠构成，大齿轮安装在电机的输出轴端上，小齿轮与丝杠一端连接，且与大齿轮齿合；所述驱动装置由霍尔传感器、左手指电位计、右手指电位计、单片机和驱动电路构成，霍尔传感器安装在U形架的右侧边的内侧，左手指电位计安装在左滑动组件的转轴一端上，右手指电位计安装在右滑动组件的转轴一端上，驱动电路包括有左手指反相放大电路、右手指反相放大电路、电机控制电路和码盘信号转换电路，单片机分别与左手指反相放大电路、右手指反相放大电路、电机控制电路和码盘信号转换电路电联接；驱动电路接收左手指电位计输出的左手指组件角度信息量f1、右手指电位计输出的右手指组件角度信息量f2、霍尔传感器输出的开关电压信息量f3、电机停止、转动的控制信息量f4、电机正、反向转动的控制信息量为f5、电机电枢电流信息量f6、码盘输出的A相脉冲信息量f7和码盘输出的B相脉冲信息量f8，并对接收的信息量进行信号滤波、放大处理后输出给单片机进行中心控制。
所述的二指灵巧夹持器，其电机码盘输出的A相脉冲信息量f7与滤波器U8A相连后其输出经电阻R22与光电隔离芯片U7的4端相连，经光电隔离芯片U7的14端输出与上拉+5V电源的电阻R20连接后入PLD芯片U5的23端；电机码盘10输出的B相脉冲信息量f8与滤波器U8B相连后其输出经电阻R23与光电隔离芯片U7的6端相连，经光电隔离芯片U7的12端输出与上拉+5V电源的电阻R21连接后入PLD芯片U5的22端；A相脉冲信息量f7和B相脉冲信息量f8经PLD芯片U5的逻辑变化后转换成三路信息量，即正向脉冲信息量f9、反向脉冲信息量f10和方向开关信息量f11。
本发明二指灵巧夹持器的优点在于(1)二指灵巧夹持器机构设计成仿人两手指结构，其夹持灵活，器件布局合理；(2)对二指灵巧夹持器的运动状态采用传感器与单片机的协同控制，通过间接测量夹持力，实现对夹持物体是否夹紧、夹偏、夹空的判断；(3)通过码盘可以实现夹持器自身位置的确定。
图1是本发明二指灵巧夹持器的外部结构图。
图1A是图1的后视图。
图1B是未安装前后盖板的二指灵巧夹持器结构图。
图2是连接件的结构图。
图3是U形架与丝杠、电机、左右滑动组件的组装图。
图3A是U形架的结构图。
图3B是前盖板的后视图。
图4A是左手指末端的结构图。
图4B是左手指的结构图。
图4C是图4B的后视5是左滑动组件的结构图。
图5A是左滑动组件的转轴结构图。
图5B是左滑动组件的弹簧顶柱结构图。
图5C是左滑动组件的销钉结构图。
图6是右滑动组件的结构图。
图6A是右滑动组件的转轴结构图。
图6B是右滑动组件的弹簧顶柱结构图。
图6C是右滑动组件的销钉结构图。
图7是驱动装置的结构框图。
图7A是左手指运动信息的反相放大电路。
图7B是右手指运动信息的反相放大电路。
图7C是电机控制电路。
图7D是码盘、霍尔传感器的信号转换电路。
图8是本发明二指灵巧夹持器三种运动状态的控制流程图。
图中1.指座 101.通孔 102.螺纹孔 103.电机104.轴承盖105.电机端盖106.丝杠 107.连接孔 108.滚珠轴承109.滚珠轴承 110.U形架 111.小齿轮 112.大齿轮 113.通孔114.左侧边115.右侧边 116.底边 120.前盖板 121.左导轨122.右导轨2.连接件201.连接座 202.圆台 203.凸台体3.右手指组件 31.右手指末端 4.右滑动组件 41.转轴42.弹簧顶柱43.右滑动体 44.销钉 401.通孔 402.丝杠孔 403.安装孔404.滑块A 405.滑块B 406.销孔 5.左手指组件 51.左手指末端511.安装面512.夹持面 52.左手指 521.安装台 522.卡槽523.树叉A 524.树叉B 525.通孔 526.通孔 527.矩形凹槽528.切槽 6.左滑动组件61.转轴62.弹簧顶柱63.左滑动体64.销钉 601.通孔602.丝杠孔 603.安装孔 604.滑块A605.滑块B 606.销孔7.左手指电位计 8.右手指电位计 9.霍尔传感器10.码盘具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步的详细说明。
请参见附图所示，本发明的二指灵巧夹持器，由机械本体、驱动机构、传动机构和驱动装置构成，驱动机构、传动机构和驱动装置安装在机械本体的指座1上，机械本体由指座1、连接件2、右手指组件3、右滑动组件4、左手指组件5和左滑动组件6组成。左手指电位计7(用于测量左手指组件5在夹持过程中的角度信息)安装在左滑动组件6的转轴61一端上，右手指电位计8(用于测量右手指组件3在夹持过程中的角度信息)安装在右滑动组件4的转轴41一端上。右手指组件3通过转轴41安装在右滑动组件4上，左手指组件5通过转轴61安装在左滑动组件6上，右滑动组件4通过丝杠孔42安装在指座1的丝杠106上，左滑动组件6通过丝杠孔62安装在指座1的丝杠106上，连接件2安装在指座1的U形架110底边116的连接孔107内。所述驱动机构由电机103和码盘10构成，所述传动机构由大齿轮112、小齿轮111和丝杠106构成，所述驱动装置由霍尔传感器9、左手指电位计7、右手指电位计8、单片机和驱动电路构成，霍尔传感器9安装在U形架110的右侧边115的内侧，左手指电位计7安装在左滑动组件6的转轴61一端上，右手指电位计8安装在右滑动组件4的转轴41一端上，驱动电路包括有左手指反相放大电路、右手指反相放大电路、电机控制电路和码盘信号转换电路，单片机分别与左手指反相放大电路、右手指反相放大电路、电机控制电路和码盘信号转换电路电联接。
在本发明中，(参见图1、图3A、图3B所示)指座1由U形架110、前盖板120、后盖板和电机端盖105构成，前盖板120和后盖板分别通过设在U形架110上的螺纹孔102安装在U形架110上，电机端盖105安装在U形架110的左侧边114的外侧面上；U形架110的左侧边114上设有供电机103输出轴伸出的通孔113和供安装丝杠106左端的滚珠轴承108的孔；U形架110的底边116上设有供安装连接件2的连接孔107和供电源线通过的通孔101；U形架110的右侧边115上设有供安装丝杠106右端的滚珠轴承109的孔，霍尔传感器9安装在右侧边115的内侧；前盖板120和后盖板的结构相同，其前盖板120上设有左导轨121和右导轨122，左导轨121用于左滑动组件6的滑块A604在导轨内滑动，右导轨122用于右滑动组件4的滑块A404在导轨内滑动；丝杠106的左端连接有小齿轮111，丝杠106的右端连接有轴承盖104；电机103的输出轴连接有大齿轮112，码盘10安装在电机103上，码盘10用于采集电机103输出的A相脉冲信息量f7和B相脉冲信息量f8。
在本发明中，(参见图2所示)连接件2为一体成型件，在圆台202的上方设有凸台体203，圆台202的下方设有连接座201。连接件2的结构设计实现了本发明二指夹持器绕连接件2的中心轴线转动。
在本发明中，(参见图4A、图4B、图4C所示)左手指组件5和右手指组件3结构相同，左手指组件5由手指末端51(不导电材料加工)和手指52构成，手指末端51通过安装面511固定在手指52的安装台521上。手指末端51的安装面511为平整面，夹持面512为多个三角形构成的有凸棱边的具有较大摩擦力结构的夹持件；手指52的上部设有L形安装台521(L形安装台521用于安装手指末端51)，下部为树叉结构，树叉A523与树叉B524之间开有卡槽522，卡槽522用于将左滑动组件6通过转轴61实现连接，树叉A523和树叉B524的端部分别开有通孔525和通孔526，通孔526的端面开有矩形凹槽527，矩形凹槽527用于安装左手指电位计7，在通孔525的端面开有切槽528，切槽528设计用于装配销钉64，起到限制左滑动组件6通过转轴61在左滑动组件6上的任意转动。左手指组件5与左滑动组件6的接合处采用树叉结构通过转轴61连接，并且在左滑动件6的背面设有销孔606，销孔606内插入有销钉64，销钉64可以阻止左手指5绕转轴61顺时针方向的转动。
在本发明中，(参见图5～图5C和图6～图6C所示)左滑动组件6与右滑动组件4结构相同，左滑动组件6的左滑动体63为一体成型的数字“7”结构，在数字“7”结构的头部设有供安装弹簧顶柱62的安装孔603(弹簧顶柱62装配在安装孔603内，安装孔603的另一端安装一螺钉顶紧弹簧顶柱62的弹簧端)，弹簧顶柱62一端连接有一弹簧；在数字“7”结构底部中心位置设有供丝杠106穿过的丝杠孔602，底部的两侧面上对称安装有滑块A604和滑块B605，滑块B605在前盖板120的左导轨121内滑动，滑块A604在后盖板的左导轨内滑动；在数字“7”结构拐弯处设有供连接柱61穿过的通孔601，在通孔601的边缘设有销孔606，销孔606用于安装销钉64。右滑动组件4的右滑动体43为一体成型的数字“7”结构，在数字“7”结构的头部设有供安装弹簧顶柱42的安装孔403(弹簧顶柱42装配在安装孔403内，安装孔403的另一端安装一螺钉顶紧弹簧顶柱42的弹簧端)，弹簧顶柱42一端连接有一弹簧；所述弹簧顶柱42一端连接的弹簧用于实现这样一个功能当夹持物体时，左手指组件5和右手指组件3分别对弹簧顶柱62和弹簧顶柱42有一个往安装孔603和安装孔403里面压的力，使得弹簧顶柱部分压入安装孔，而这也使得左手指组件5和右手指组件3分别绕转轴61和转轴41相对指座1有一个向两侧的转动，这一转动的角度和弹簧受力有近似线性关系，而弹簧受力和夹持物体的力是相等的，由此可以间接测出夹持力的大小；在数字“7”结构的底部中心位置设有供丝杠106穿过的丝杠孔402，底部的两侧面上对称安装有滑块A404和滑块B405，在数字“7”结构拐弯处设有供转轴41穿过的通孔401，在通孔401的边缘设有销孔406，销孔406用于安装销钉44。左滑动组件6上的滑块A604在后盖板上的左导轨内滑动，左滑动组件6上的滑块B605在前盖板120的左导轨121内滑动；右滑动组件4上的滑块A404在后盖板上的右导轨内滑动，右滑动组件4上的滑块B405在前盖板120的右导轨122内滑动。
本发明二指灵巧夹持器由电机103带动大齿轮112旋转并通过与小齿轮111啮合把旋转运动传递给丝杠106，因此丝杠106也跟着旋转，使左右滑动组件做相向运动。铰接在左右滑动组件上的左右手指组件也做相向运动。当左右手指组件相距一定距离开始接触与所要夹持的物体后，左右手指组件仍做相向运动，此时夹紧力不断增大，压缩滑动组件上端的弹簧顶柱；当夹紧力达到设定值时，左右手指组件上的电位计输出信号，单片机判断后断开电机103的电源，电机停止运转，夹持作业结束。本发明结构简单、灵巧、功能可靠，而且夹持力大，能够自动监测力的大小，在加紧力达到一定数值时能够停止加紧动作，达到了保护加紧物件的功能。该机构可用于机械、生物、化工、环保和制药等领域的自动化作业中。
本发明二指灵巧夹持器设有两个位置状态即初始位置和当前位置；设有三种运动状态即复位状态、闭合状态和张开状态。
初始位置是指夹持器夹持范围最大时所处的位置，并且用于记录夹持器每次启动时复位的一个标记，以及作为计算左手指组件5与右手指组件3移动距离的基点；当前位置是指夹持器相对初始位置移动过的绝对距离之后的位置。
复位状态是指灵巧夹持器通过霍尔传感器9测得两左滑动组件4和右滑动组件6是否处于初始位置而进行调校而使其处于初始位置这一运动状态。当左手指组件5和右手指组件3未处于初始位置，则霍尔传感器9发出信号，通过单片机控制电机103转动，由电机103经大齿轮112、小齿轮111，从而驱动丝杠106运动，使安装在丝杠106上的左滑动组件6和右滑动组件4作相离运动直到霍尔传感器9发出左手指组件5和右手指组件3到达初始位置的信号时，单片机控制电机103停止转动。
闭合状态是指灵巧夹持器处于右滑动组件4和左滑动组件6做相向运动夹紧物体时的运动状态。当要夹持物体时，单片机就会控制电机103转动，由电机经大齿轮112、小齿轮111，从而驱动丝杠106运动，使安装在丝杠106上的左滑动组件6和右滑动组件4作相向运动，直到测出夹持到物体没有夹偏、夹空并与所设定的力的大小相同时，单片机控制电机103停止转动。
张开状态是指灵巧夹持器处于右滑动组件4和左滑动组件6做相离运动松开物体时的运动状态。当需要松开物体时，通过单片机控制电机103转动，由电机经大齿轮112、小齿轮111，从而驱动丝杠106运动，使安装在丝杠106上的左滑动组件6和右滑动组件4作相离运动，直到测出已松开物体时单片机控制电机103停止转动。
本发明的二指灵巧夹持器在工作状态下，当上电后，即开始进入复位状态，目的是使右手指组件3和左手指组件5回到初始位置，以使夹持范围达到最大，并建立起计算移动距离的基点以供夹持物体时做参考。复位结束后，夹持器便进入闭合状态，来夹持物体。当夹紧物体时，闭合状态结束，但若没有夹紧物体(夹空或夹偏)，则返回复位状态，当复位结束后再进行闭合运动。当物体需要被松开时，则夹持器进入张开状态，张开状态结束后，夹持器又自动进入复位状态。
在本发明中，(参见图7所示)二指灵巧夹持器的运动关系(复位、闭合和张开)控制通过一驱动电路与单片机系统实现通讯(驱动电路与单片机系统安装于指座1内)。驱动电路通过单刀单掷继电器J1和双刀双掷继电器J2对电机103进行实时控制，并且接收电机103输出的电枢电流信号f6，并将所述电枢电流信号f6进行同相放大后输出给单片机系统；其中，设定单片机系统发出的控制电机停止、转动的控制信息量为f4和正、反向转动的控制信息量为f5，电枢电流信息量为f6。驱动电路接收由电机码盘10输出的两路A相脉冲信息量f7和B相脉冲信息量f8；驱动电路接收由霍尔传感器9输出的开关电压信息量f3；驱动电路接收左手指电位计7输出的左手指组件5角度信息量f1；驱动电路接收右手指电位计8输出的右手指组件3角度信息量f2；驱动电路对接收的电机码盘产生的脉冲信号经滤波和光电隔离后输出给单片机系统；角度信息量f1和角度信息量f2进行反相放大处理后输出给单片机系统；对接收的开关电压信息量f3进行滤波和光电隔离后输出给单片机系统。
请参见图7A～图7D所示，驱动装置的电路中各端子的连接关系为单片机发出的控制电机停止、开始转动的信息量f4经滤波器U2B与电阻R2相连后接光电隔离芯片U1的4端联接，光电隔离芯片U1的14端外接上拉+5V电阻R36后与滤波器U3B的输入端联接，滤波器U3B的输出端外接上拉+5V电阻R5后与电阻R6相连，电阻R6的另一端接三极管T2的基极，三极管T2的集电极与继电器J2的控制端相连，继电器J2的开关端与电机103相连，继电器J2另一端与+12V电源相连。单片机发出的控制电机103正、反向转动的控制信息量f5经滤波器U2A后与电阻R1相连，电阻R1另一端与光电隔离芯片U1的2端联接，光电隔离芯片U1的16端外接上拉+5V电阻R37后与滤波器U3A的输入端联接，滤波器U3A的输出端外接上拉+5V电阻R3后与电阻R4相连，电阻R4另一端接三极管T1的基极，三极管T1的集电极与继电器J1的控制端相连，双刀双掷继电器J1的两个开关端与电机103相连，双刀双掷继电器J1的另两个相对端子分别接+12V电源和经电阻R7接地。
由夹持器的电机码盘10输出的两路A、B相脉冲信息量f7、f8，其中A相脉冲信息量f7与滤波器U8A相接后输出经过电阻R22与光电隔离芯片U7的4端相连，经光电隔离芯片U7的14端输出与上拉+5V电源的电阻R20连接后入PLD芯片U5的23端，B相脉冲信息量f8与滤波器U8B相接后输出经过电阻R23与光电隔离芯片U7的6端相连，经光电隔离芯片U7的12端输出与上拉+5V电源的电阻R21连接后入PLD芯片U5的22端，两路信号f7、f8经过PLD 22V10GAL芯片的逻辑变化后变成三路信息量分别为正、反向脉冲信息量f9、f10和方向开关信息量f11。
由夹持器的霍尔传感器9输出的开关电压信息量f3经滤波器U2F后与电阻R19相连，滤波器U2F的输出端与光电隔离芯片U7的2端相连，经光电隔离芯片U7的16端输出与上拉+5V电源的电阻R18相连后输出给单片机系统。
由夹持器的左手指电位计7输出的左手指组件5角度信息量f1经电阻R29后与运算放大器U6B的6端相连，运算放大器U6B的7端接一电阻R25后与单片机系统相连；由夹持器的右手指电位计8输出的右手指组件3角度信息量f2经电阻R35后与运算放大器U6D的13端相连，运算放大器U6D的14端接一电阻R31后与单片机系统相连。与左手指电位计7和右手指电位计8输出信号连接的反相放大电路为常规电路，故此处不作详细说明。
由夹持器的电机电枢电流信息量f6与运算放大器U4A组成的同相放大电路相连，经运算放大器U4B组成的比较电路输出给单片机。同相放大电路和比较电路为常规电路，故此处不作详细说明。
本发明中的单片机系统由单片机和外扩存储器构成，单片机采用Atme1公司的AT系列单片机(本发明实例中选用Atmega128)，外扩存储器用于对采集到的相关数据进行存储。单片机系统的结构为常规连接，故在本发明中不作详细说明。
单片机发出的控制信息量f4、f5和采集到的各信息量角度信息量f1、角度信息量f2、霍尔传感器信息量f3、电枢电流信息量f6、码盘A相脉冲信息量f7、码盘B相脉冲信息量f8实现了对夹持器的控制，并能够判断出夹持器是否加紧、夹偏、夹空物体。控制夹持器流程图如图8所示。
单片机系统上电后，首先判断霍尔传感器信息量f3是否为高电平，若为高电平则说明霍尔传感器处于断开状态，没有在初始位置，则需进入复位流程，控制电机使夹持器两手指朝相离方向运动。若不是高电平，则说明霍尔传感器处于导通状态，则说明夹持器处于初始位置，则进入闭合流程。闭合流程中，单片机控制电机使夹持器两手指朝相近方向运动，并开始计码盘脉冲数。判断脉冲数是否超过限定值，若超过限定值，则说明夹持器夹空了，则重新进入复位流程。若没有超过则判断由f6经变化而来的数字量f12是否为低电平，若是，则说明还没有接触到物体，则重新判断码盘脉冲数是否超过限定值，若为高电平，则说明电枢电流变大，超过门限值，则说明开始接触物体，这时候开始采集角度信息量f1、f2。采集到角度信息量，判断其是否相等，若没有相等，则说明夹偏物体，则重新进入复位状态，若相等，则说明没有夹偏，则开始判断两值是否与预设值相等。其若不与预设值相等，则说明夹持过程仍在继续，则跳回判断角度信息量f1、f2是否相等，若与预设值相等，则说明闭合流程结束，控制电机停止转动。当需要松开物体时，则进入张开状态，并重新判断霍尔信息量f3的值，一个循环周期结束。
权利要求
1.一种二指灵巧夹持器，由机械本体、驱动机构、传动机构和驱动装置构成，其特征在于所述机械本体由指座(1)、连接件(2)、右手指组件(3)、右滑动组件(4)、左手指组件(5)和左滑动组件(6)组成，右手指组件(3)通过转轴(41)安装在右滑动组件(4)上，左手指组件(5)通过转轴(61)安装在左滑动组件(6)上，右滑动组件(4)通过丝杠孔(42)安装在指座(1)的丝杠(106)上，左滑动组件(6)通过丝杠孔(62)安装在指座(1)的丝杠(106)上，连接件(2)安装在指座(1)的U形架(110)底边(116)的连接孔(107)内；所述指座(1)的前盖板(120)和后盖板分别通过设在U形架(110)上的螺纹孔(102)安装在U形架(110)上，电机端盖(105)安装在U形架(110)的左侧边(114)的外侧面上；U形架(110)的左侧边(114)上设有供电机(103)输出轴伸出的通孔(113)和供安装丝杠(106)左端的滚珠轴承(108)的孔；U形架(110)的底边(116)上设有供安装连接件(2)的连接孔(107)和供电源线通过的通孔(101)；U形架(110)的右侧边(115)上设有供安装丝杠(106)右端的滚珠轴承(109)的孔；前盖板(120)和后盖板的结构相同，其前盖板(120)上设有左导轨(121)和右导轨(122)，左导轨(121)用于左滑动组件(6)的滑块A(604)在导轨内滑动，右导轨(122)用于右滑动组件(4)的滑块A(404)在导轨内滑动；丝杠(106)的左端连接有小齿轮(111)，丝杠(106)的右端连接有轴承盖(104)；电机(103)的输出轴连接有大齿轮(112)，码盘(10)安装在电机(103)上；所述连接件(2)为一体成型件，在圆台(202)的上方设有凸台体(203)，圆台(202)的下方设有连接座(201)；所述左手指组件(5)和右手指组件(3)结构相同，左手指组件(5)的手指末端(51)通过安装面(511)固定在手指(52)的安装台(521)上，手指末端(51)的安装面(511)为平整面，夹持面(512)为三角形构成的有凸棱边的具有摩擦力结构的夹持件；手指(52)的上部设有L形安装台(521)，下部为树叉结构；树叉A(523)与树叉B(524)之间开有卡槽(522)，树叉A(523)和树叉B(524)的端部分别开有通孔(525)和通孔(526)，树叉B(524)的通孔(526)端面开有矩形凹槽(527)，树叉A(523)的通孔(525)端面开有切槽(528)；所述左滑动组件(6)和右滑动组件(4)结构相同，左滑动组件(6)的左滑动体(63)为一体成型的数字“7”结构，在数字“7”结构的头部设有供安装弹簧顶柱(62)的安装孔(603)，弹簧顶柱(62)一端连接有一弹簧；在数字“7”结构的底部中心位置设有供丝杠(106)穿过的丝杠孔(602)，底部的两侧面上对称安装有滑块A(604)和滑块B(605)，滑块B(605)在前盖板(120)的左导轨(121)内滑动，滑块A(604)在后盖板的左导轨内滑动；在数字“7”结构拐弯处设有供转轴(61)穿过的通孔(601)，在通孔(601)的边缘设有销孔(606)；所述右滑动组件(4)的右滑动体(43)为一体成型的数字“7”结构，在数字“7”结构的头部设有供安装弹簧顶柱(42)的安装孔(403)，弹簧顶柱(42)一端连接有一弹簧；在数字“7”结构的底部中心位置设有供丝杠(106)穿过的丝杠孔(402)，底部的两侧面上对称安装有滑块A(404)和滑块B(405)，滑块A(404)在后盖板上的右导轨内滑动，滑块B(405)在前盖板(120)的右导轨(122)内滑动；在数字“7”结构拐弯处设有供转轴(41)穿过的通孔(401)，在通孔(401)的边缘设有销孔(404)；所述驱动机构由电机(103)和码盘(10)构成，码盘(10)连接在电机(103)上；所述传动机构由大齿轮(112)、小齿轮(111)和丝杠(106)构成，大齿轮(112)安装在电机(103)的输出轴端上，小齿轮(111)与丝杠(106)一端连接，且与大齿轮(112)齿合；所述驱动装置由霍尔传感器(9)、左手指电位计(7)、右手指电位计(8)、单片机和驱动电路构成，霍尔传感器(9)安装在U形架(110)的右侧边(115)的内侧，左手指电位计(7)安装在左滑动组件(6)的转轴(61)一端上，右手指电位计(8)安装在右滑动组件(4)的转轴(41)一端上，驱动电路包括有左手指反相放大电路、右手指反相放大电路、电机控制电路和码盘信号转换电路，单片机分别与左手指反相放大电路、右手指反相放大电路、电机控制电路和码盘信号转换电路电联接；驱动电路接收左手指电位计(7)输出的左手指组件(5)角度信息量f1、右手指电位计(8)输出的右手指组件(3)角度信息量f2、霍尔传感器(9)输出的开关电压信息量f3、电机(103)停止、转动的控制信息量f4、电机(103)正、反向转动的控制信息量为f5、电机(103)电枢电流信息量f6、码盘(10)输出的A相脉冲信息量f7和码盘(10)输出的B相脉冲信息量f8，并对接收的信息量进行信号滤波、放大处理后输出给单片机进行中心控制。
2.根据权利要求1所述的二指灵巧夹持器，其特征在于电机码盘(10)输出的A相脉冲信息量f7与滤波器U8A相连后其输出经电阻R22与光电隔离芯片U7的4端相连，经光电隔离芯片U7的14端输出与上拉+5V电源的电阻R20连接后入PLD芯片U5的23端；电机码盘10输出的B相脉冲信息量f8与滤波器U8B相连后其输出经电阻R23与光电隔离芯片U7的6端相连，经光电隔离芯片U7的12端输出与上拉+5V电源的电阻R21连接后入PLD芯片U5的22端；A相脉冲信息量f7和B相脉冲信息量f8经PLD芯片U5的逻辑变化后转换成三路信息量，即正向脉冲信息量f9、反向脉冲信息量f10和方向开关信息量f11。
3.根据权利要求1所述的二指灵巧夹持器，其特征在于二指灵巧夹持器设有初始位置和当前位置两个位置状态，设有复位状态、闭合状态和张开状态三种运动状态。
全文摘要
本发明公开了一种二指灵巧夹持器，由机械本体、驱动机构、传动机构和驱动装置构成，驱动机构、传动机构和驱动装置安装在机械本体的指座上。机械本体包括指座、左右滑动组件、左右手指组件，驱动机构由电机和码盘构成，传动机构由大、小齿轮和丝杠构成，驱动装置由传感器、单片机和驱动电路构成。本发明的二指灵巧夹持器通过单片机对驱动电路发出相应的控制信号后对夹持器进行控制，同时，夹持器各处的传感器信号通过驱动板传送到单片机，经过单片机处理判断后进行闭环控制；机械本体由电机提供动力，经过齿轮减速后带动丝杠转动，从而带动左右手指组件平向移动，最后转化为夹持器的夹持开和运动，实现了夹持物体的运动。
文档编号B25J15/00GK1843713SQ20061007632
公开日2006年10月11日 申请日期2006年4月21日 优先权日2006年4月21日
发明者丑武胜, 胡磊, 王田苗 申请人:北京航空航天大学