一种带有力反馈机构且精确控制夹取力的电动手爪的制作方法

本实用新型涉及电动手爪技术领域，具体是一种带有力反馈机构且精确控制夹取力的电动手爪。

背景技术：

在工业自动化行业，移动机器人上会采用机械臂来进行物料的搬运整理，如分拣机器人，排爆机器人。在医疗自动化设备中，比如血液分析仪，生化分析仪，血涂片制备仪，也采用机械手来进行试管，试管架以及载玻片的调度，运载，以上的一些应用中，机械手末端夹持器往往都采用气动夹爪来实现。然而气动夹爪需要采用气泵，在上面一些场合有很多限制，另外气动夹爪也会来环境噪音，所以就出现了电动夹爪，摒弃了气源，简化工厂，接电即用。

现有技术中的电动夹爪都不带有力的实时反馈装置，无法获取夹取物件的力度，更无法精确控制夹取力的大小。即使有手爪带有力反馈机构的，一般都是在末端设计安装有压力传感器，基于压力传感器的反馈信号对抓取作业的力的大小以及抓取位置进行精准控制。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种带有力反馈机构且精确控制夹取力的电动手爪，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种带有力反馈机构且精确控制夹取力的电动手爪，包括主体和夹取机构；所述主体内设置有导向机构、力反馈机构、传动机构、齿轮减速器、控制电路板和驱动机构；所述夹取机构安装在导向机构上，驱动机构通过齿轮减速器和传动机构驱动连接至夹取机构，控制电路板控制连接驱动机构，力反馈机构设置在传动机构与夹取机构之间；所述驱动机构包括电机，且电机的输出轴驱动连接至齿轮减速器；所述传动机构包括丝杆、支架、轴承和丝杆轴齿轮，所述丝杆两端通过轴承转动安装在主体内，丝杆轴齿轮固定在丝杆的一端，且丝杆轴齿轮与齿轮减速器的输出端相啮合；所述支架通过螺纹配合安装在丝杆上；所述夹取机构包括手指，导向机构包括导轨和导轨座，导轨安装在导轨座上，手指通过滑块滑动安装在导轨上，所述力反馈机构包括弹簧片、磁铁固定座、磁铁和霍尔传感器，所述手指下端设置有弹簧片上槽，支架上设置有弹簧片下槽，弹簧片共有多个，且堆叠形成弹簧片组，弹簧片组上端固定在弹簧片上槽内，弹簧片组下端固定在弹簧片下槽内，所述磁铁固定座安装在弹簧片组下端，磁铁安装在磁铁固定座内，霍尔传感器安装在磁铁的正下方，霍尔传感器固定在控制电路板上。

作为本实用新型进一步的方案：所述齿轮减速器包括减速器壳体、输出齿轮、减速器盖板、级联齿轮和电机输出轴齿轮，减速器盖板安装在减速器壳体的开口端，且输出齿轮和级联齿轮均安装在减速器壳体内，电机输出轴齿轮安装在电机的输出轴上，且电机输出轴齿轮与级联齿轮相啮合，级联齿轮与输出齿轮相啮合，丝杆轴齿轮与输出齿轮相啮合。

作为本实用新型再进一步的方案：所述丝杆轴齿轮通过键固定在丝杆上，且丝杆轴齿轮与相邻的轴承之间还设置有铜套。

作为本实用新型再进一步的方案：所述弹簧片组上端插入至弹簧片上槽内，并通过弹簧片锁紧螺丝固定，弹簧片组下端插入至弹簧片下槽内，弹簧片下槽内还设置有用于将弹簧片组压紧的滚针。

作为本实用新型再进一步的方案：所述弹簧片下槽内开设有用于容纳滚针的滚针槽，支架上还设置有用于阻挡滚针的滚针固定螺丝。

作为本实用新型再进一步的方案：还包括磁铁编码器机构，磁铁编码器机构包括PCB电路板、支撑座、铜柱和编码器磁铁，支撑座固定在电机的尾端，铜柱安装在支撑座内，编码器磁铁固定在铜柱上，且编码器磁铁的一侧与电机的尾轴相对应，PCB电路板安装在支撑座上，且与编码器磁铁的另一侧相对应。

作为本实用新型再进一步的方案：所述电机为直流无刷电机。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

该电动手爪通过设置力反馈机构，力反馈机构集成了力位移转换机构及其基于霍尔传感器的微位移测量机构，能够实时获取夹取力的大小，从而使该电动手爪能够精确控制夹取力的大小，实用性强，具有广阔的市场前景。

附图说明

图1为带有力反馈机构且精确控制夹取力的电动手爪的外观示意图。

图2为带有力反馈机构且精确控制夹取力的电动手爪的内部结构示意图。

图3为带有力反馈机构且精确控制夹取力的电动手爪的内部详细结构示意图。

图4为带有力反馈机构且精确控制夹取力的电动手爪的内部传动示意图。

图中：1-主体、2-夹取机构、201-手指、202-滑座固定螺丝、3-导向机构、301-滑块、302-导轨锁紧螺丝、303-导轨、304-导轨座、4-力反馈机构、401-弹簧片锁紧螺丝、402-弹簧片、403-磁铁固定座锁紧螺丝、404-磁铁固定座、405-磁铁、406-滚针固定螺丝、5-传动机构、501-机米螺丝、502-丝杆、503-霍尔传感器、504-支架、505-滚针、506-轴承、507-防滑螺丝、6-齿轮减速器、601-减速器壳体、602-丝杆轴齿轮、603-键、604-铜套、605-输出齿轮、606-减速器盖板、607-级联齿轮、608-电机输出轴齿轮、7-控制电路板、8-磁铁编码器机构、801-PCB电路板、802-支撑座、803-铜柱、804-编码器磁铁、9-驱动机构、901-电机。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1～4，本实用新型实施例中，一种带有力反馈机构且精确控制夹取力的电动手爪，包括主体1和夹取机构2；所述主体1内设置有导向机构3、力反馈机构4、传动机构5、齿轮减速器6、控制电路板7和驱动机构9；所述夹取机构2安装在导向机构3上，驱动机构9通过齿轮减速器6和传动机构5驱动连接至夹取机构2，从而驱动夹取机构2沿着导向机构3滑动，控制电路板7控制连接驱动机构9，用于控制驱动机构9的运行，力反馈机构4设置在传动机构5与夹取机构2之间；所述驱动机构9包括电机901，且电机901的输出轴驱动连接至齿轮减速器6，电机901的具体类型不加限制，本实施例中，优选的，所述电机901为直流无刷电机，齿轮减速器6包括减速器壳体601、输出齿轮605、减速器盖板606、级联齿轮607和电机输出轴齿轮608，减速器盖板606安装在减速器壳体601的开口端，且输出齿轮605和级联齿轮607均安装在减速器壳体601内，电机输出轴齿轮608安装在电机901的输出轴上，且电机输出轴齿轮608与级联齿轮607相啮合，级联齿轮607与输出齿轮605相啮合，电机901转动时，带动电机输出轴齿轮608转动，进而通过级联齿轮607带动输出齿轮605转动；所述传动机构5包括丝杆502、支架504、轴承506和丝杆轴齿轮602，所述丝杆502两端通过轴承506转动安装在主体1内，丝杆轴齿轮602固定在丝杆502的一端，且丝杆轴齿轮602与输出齿轮605相啮合，输出齿轮605转动时，就能够带动丝杆502转动，丝杆轴齿轮602与丝杆502之间的固定方式不加限制，本实施例中，优选的，所述丝杆轴齿轮602通过键603固定在丝杆502上，且丝杆轴齿轮602与相邻的轴承506之间还设置有铜套604，铜套604用于对丝杆轴齿轮602进行限位；所述支架504通过螺纹配合安装在丝杆502上，当丝杆502转动时，带动支架504沿着丝杆502移动；所述夹取机构2包括手指201，导向机构3包括导轨303和导轨座304，导轨303安装在导轨座304上，手指201通过滑块301滑动安装在导轨303上，从而使手指201能够沿着导轨303自由滑动，所述力反馈机构4包括弹簧片402、磁铁固定座404、磁铁405和霍尔传感器503，所述手指201下端设置有弹簧片上槽，支架504上设置有弹簧片下槽，弹簧片402共有多个，且堆叠形成弹簧片组，弹簧片组上端固定在弹簧片上槽内，弹簧片组下端固定在弹簧片下槽内，本实施例中，优选的，所述弹簧片组上端插入至弹簧片上槽内，并通过弹簧片锁紧螺丝401固定，弹簧片组下端插入至弹簧片下槽内，弹簧片下槽内还设置有用于将弹簧片组压紧的滚针505，弹簧片下槽内开设有用于容纳滚针505的滚针槽，支架504上还设置有用于阻挡滚针505的滚针固定螺丝406，通过滚针固定螺丝406将滚针505挡住，所述磁铁固定座404安装在弹簧片组下端，磁铁405安装在磁铁固定座404内，霍尔传感器503安装在磁铁405的正下方，当手指201夹持物体时，该夹持力传递至弹簧片组上，使弹簧片组产生弯曲，通过弹簧片组下端的磁铁固定座404将弹簧片组的形变放大，从而将手指201的受力转化为磁铁固定座404的微位移，霍尔传感器503通过检测磁铁405的磁通量变化获得磁铁固定座404的位移量，通过位移量与夹持力大小的等效变化关系可以知道夹持力大小的变化，霍尔传感器503固定在控制电路板7上；所述带有力反馈机构且精确控制夹取力的电动手爪，还包括磁铁编码器机构8，磁铁编码器机构8包括PCB电路板801、支撑座802、铜柱803和编码器磁铁804，支撑座802固定在电机901的尾端，铜柱803安装在支撑座802内，编码器磁铁804固定在铜柱803上，且编码器磁铁804的一侧与电机901的尾轴相对应，PCB电路板801安装在支撑座802上，且与编码器磁铁804的另一侧相对应。

本实用新型的工作原理是：所述带有力反馈机构且精确控制夹取力的电动手爪，控制电路板7控制电机901的运行，电机901转动时，带动电机输出轴齿轮608转动，进而通过级联齿轮607带动输出齿轮605转动，输出齿轮605转动时，就能够带动丝杆502转动，当丝杆502转动时，带动支架504沿着丝杆502移动，进而带动夹取机构2沿着导向机构3滑动，实现物品的取放。当手指201夹持物体时，该夹持力传递至弹簧片组上，使弹簧片组产生弯曲，通过弹簧片组下端的磁铁固定座404将弹簧片组的形变放大，从而将手指201的受力转化为磁铁固定座404的微位移，霍尔传感器503通过检测磁铁405的磁通量变化获得磁铁固定座404的位移量，通过位移量与夹持力大小的等效变化关系可以知道夹持力大小的变化，控制电路板7通过增大或减小电流来控制夹持力大小，实现对夹持力的精确控制。

所述带有力反馈机构且精确控制夹取力的电动手爪通过设置力反馈机构，力反馈机构集成了力位移转换机构及其基于霍尔传感器的微位移测量机构，能够实时获取夹取力的大小，从而使该电动手爪能够精确控制夹取力的大小，具有广阔的市场前景。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。