一種主從機械手的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種主從機械手，包括主動手單元、從動手單元、力傳動單元和電驅動控制單元，主動手單元和從動手單元通過力傳動單元對稱連接，可協調進行關節式運動，力傳動單元通過支撐體（墻體）固定；主動手單元的作用力通過力傳動單元傳送到從動手單元的夾鉗處，實現對從動手組件的夾鉗上下、前后、左右和旋轉七個自由度的操作。優點是：動作靈活、運動慣性小、適用性強、可靠性高。隨生產的需要，對主從機械手操作的靈活性，工作空間等提出越來越高的要求，特別在如像核后處理等特殊條件下，需要機械手具有很高的可靠性。
【專利說明】一種主從機械手
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種機械手，特別是一種主從機械手。
【背景技術】
[0002]主從機械手在現代工業生產中應用非常廣泛，特別是在核后處理中。核能利用受到全世界各國的重視，核工業機器人為滿足核工業特殊要求，在特殊工況條件下工作的機器人，主從機械手可在此環境下進行復雜甚至精細的生產工作，如:核燃料處理、熱室化工處理、放射性試驗等。并可根據現場情況定制生產選型，良好的操控性和可靠性，滿足市場的一定需要，具有很好的發展前景。
[0003]機械手能模仿人手和手臂的一些運動功能，可根據主手的操作抓取、搬運物件或操作工具。機械手可代替人進行機械操作，能在高溫、高壓、有毒氣體、放射性等惡劣環境下保護人身安全，因而廣泛應用于機械制造、冶金、原子能、化工、醫療等行業。
[0004]主從機械手主要應用于在人手受限的區域內進行模擬人手的各種操作，設備安裝在屏蔽墻中，通過鋼絲繩和鏈條以及其它構件的連接，實現從操作側到熱室側的機械傳動。機械手從結構上分為主動手、從動手、穿墻管和電氣控制部分等。由于主動手操作臂為自由行程常力操作，具有良好的操控性，其可執行較復雜及精細的操作任務。
【發明內容】
[0005]本實用新型的目的是提供一種動作靈活、運動慣性小、適用性強、可靠性高的一種主從機械手。
[0006]本實用新型的目的是這樣實現的，一種主從機械手，其特征是:至少包括主動手單元、從動手單元、力傳動單元和電動驅動控制單元，主動手單元和從動手單元通過力傳動單元對稱連接，力傳動單元通過支撐體固定；
[0007]主動手單元包括操作手柄、主動手大臂、主動手小臂、第一鎖緊機構和轉接段，主動手小臂兩端通過鏈輪分別與操作手柄和主動手大臂相連，主動手大臂上端和第一鎖緊機構相連接，轉接段連接了第一鎖緊機構和力傳動單元；
[0008]從動手單元包括夾鉗、從動手大臂和從動手小臂，夾鉗位于從動手單元的末端，和操作手柄位置對稱，并在另一端連接從動手小臂，從動手大臂下端連接從動手小臂，上端則與穿墻管連接；
[0009]力傳動單元包括穿墻管，穿墻管軸承和定位手柄，穿墻管軸承與支撐體隔離固定，穿墻管套接在穿墻管軸承一端，穿墻管軸承另一端外部固定有定位手柄。
[0010]所述的電動驅動控制單元包括第一電動驅動單元和第二電動驅動單元，第一電動驅動單元位于轉接段上，第二電動驅動單元位于主動手大臂和主動手小臂的連接處；第一電動驅動單元和第二電動驅動單元分別為兩個結構相同驅動電機。
[0011]穿墻管軸承的工作原理:穿墻管軸承是機械手和屏蔽墻體相連接的部件。通過固定螺釘，將機械手穿墻管軸承與穿墻套管固定，用緊定螺釘對穿墻管進行鎖定；在工作狀態時，通過定位手柄，對機械手工作工位進行定位，共有15個工作角度可進行定位鎖定。
[0012]本實用新型的優點是:動作靈活、運動慣性小、適用性強、可靠性高。隨生產的需要，對主從機械手操作的靈活性，工作空間等提出越來越高的要求，特別在如像核后處理等特殊條件下，需要機械手具有很高的可靠性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]下面結合實施例對本實用新型作進一步說明:
[0014]圖1是本實用新型實例結構示意圖；
[0015]圖2穿墻管軸承組件；
[0016]圖3鋼絲繩、鏈條連接示意圖。
[0017]圖中，1、主動手單元，2、操作手柄，3、主動手大臂，4、主動手小臂，5、第一鎖緊機構，6、轉接段，7、從動手單兀，8、夾甜，9、從動手大臂，10、從動手小臂，11、芽墻管，12、芽墻管軸承，13、定位手柄，15、第一電動驅動單元，16、第二電動驅動單元，18、鋼絲繩，19、鏈條，20、鏈輪，21、固定螺釘，22、緊定螺釘。
【具體實施方式】
[0018]如圖1所示,一種主從機械手,至少包括主動手單元1、從動手單元7、力傳動單元和電動驅動控制單元，主動手單元I和從動手單元2通過力傳動單元對稱連接，可協調進行關節式運動，力傳動單元通過支撐體(墻體)固定；主動手單元I的作用力通過力傳動單元傳送到從動手單元2的夾鉗8處，實現對從動手組件2的夾鉗8上下、前后、左右和旋轉七個自由度的操作。
[0019]主動手單元I包括操作手柄2，主動手大臂3，主動手小臂4，第一鎖緊機構5，和轉接段6，主動手小臂4兩端通過鏈輪20等裝置分別與操作手柄2和主動手大臂3相連，主動手大臂3上端和第一鎖緊機構5相連接，轉接段6連接了第一鎖緊機構5和力傳動單元。第一鎖緊機構5，由兩部分組成:異型螺母手柄和壓線板組成，異型螺母對左右配重進行鎖定，壓線板對鋼絲繩進行鎖定，該結構屬于本領于公知技術這里不做過多描述。
[0020]從而實現對主動手I的鎖定。
[0021]從動手單元2包括夾鉗8，從動手大臂9和從動手小臂10，夾鉗8位于從動手單元2的末端，和操作手柄2位置對稱，并在另一端連接從動手小臂10，從動手大臂9下端連接從動手小臂10，上端則與穿墻管11連接。
[0022]力傳動單元包括穿墻管11，穿墻管軸承12和定位手柄13，穿墻管軸承12與支撐體隔離(墻體)固定，給中間的穿墻管11提供支持和動力傳動，穿墻管11套接在穿墻管軸承12 —端,穿墻管軸承12另一端外部固定有定位手柄13。定位手柄13便于對穿墻管軸承12的鎖定和放松。
[0023]電動驅動控制單元包括第一電動驅動單元15和第二電動驅動單元16，第一電動驅動單元15位于轉接段6上，第二電動驅動單元16位于主動手大臂3和主動手小臂4的連接處。第一電動驅動單元15和第二電動驅動單元16分別為兩個結構相同驅動電機。
[0024]穿墻管軸承12的工作原理如圖2所示，穿墻管軸承12是機械手和屏蔽墻體相連接的部件。通過固定螺釘21，將機械手穿墻管軸承12與穿墻套管固定，用緊定螺釘22對穿墻管11進行鎖定；在工作狀態時，通過定位手柄13,對機械手工作工位進行定位,共有15個工作角度可進行定位鎖定。
[0025]本實用新型具有7個自由度，類似人手的運動原理，人體工程學設計，通過單手進行操作。設備主動手部分裝有各種鎖定機構和配重機構，分別對各個方向上的運動進行重力平衡和運動鎖定。左右兩側兩個配重塊，保證機械手可停留到指定位置。此機械手在主控箱內裝有熱熔保險絲，在電流過載時對電氣系統進行保護。
[0026]進行工位、工步操作時，從平衡狀態開始，打開第一鎖緊機構5，操作主動手單元I的操作手柄2，通過主動手大臂3和主動手小臂4，以及轉接段6，可以實現主動手單元I的上下、前后、和旋轉五個自由度的操作；由于大臂和小臂的運動都通過鏈條19、鏈輪20和穿墻管軸承12的傳動來實現，故而主動手單元I的操作可同時通過機械手里的力傳動單元傳動給從動手單元7，實現夾鉗組件8的上下、前后和旋轉五個自由度的操作。
[0027]其中，通過操作手柄2對主動手單元I進行操作之前，需要首先用第一鎖緊機構5進行鎖緊，然后伸縮大臂和小臂，再通過穿墻管軸承12對主從機械手整體進行操作。
[0028]從動手單元7的左右兩自由度的運動，依賴定位手柄13打開后，主動手單元I的左右運動。當定位手柄13鎖定，主動手單元I和從動手單元7的左右兩自由度的操作將無法實現。
[0029]為了簡化操作過程中，直接通過操作手柄2控制從動手單元7會帶來的疲勞和控制位置的不精確，操作員也可通過電動驅動單元對從動手單元7的方向定位。具體操作方法:按操作手柄上的電動按鈕，設定所控單元的方向，再控制操作手柄2完成從動手單元7向所設定方向的移動。其中第一電動驅動單元15用于對穿墻管軸承12和轉接段6的方向定位，第二電動驅動單元16用于對主動手大臂3和主動手小臂4的方向定位，以便于間接完成對從動手大臂9和從動手小臂10的方向定位。在電動操作機械手時，從動手單元7到達相應的最終位置時，機構設有的自動限位裝置將自動關閉兩個電動驅動系統，以保證整體設備在有效地范圍內運行。
[0030]而機械手傳動原理如圖3所示，機械手系統通過鋼絲繩18和鏈條19、鏈輪20等的復合運動，將主動手單元I的作用力傳送到夾鉗8處。由于工作中鏈輪20和鏈條19的運轉速度和載重都比較小，所以整體機械手的耐磨強度和耐疲勞強度比較高。其中鋼絲繩通常采用Φ 1.5mm鋼絲繩，最長為3m，共7根，安裝時保證繩子張力40N下工作，從而確保機械手7自由度的靈活運動。
[0031]隨著負荷重量的增加，鋼絲繩18的張力會受到持續影響，從而影響從動手單元7的跟隨動作和夾鉗夾持角度的延遲。但在實際工作中，主從機械手不會一直處于最大夾持力狀態，所以系統夾持力和提升力都能滿足正常工作要求。
[0032]本實用新型的性能指標如下所述:
[0033]I)標準夾鉗連續夾持負載:最大65N，Z向連續提升負載:最大100N ;可根據實際情況進行調節；在X向(左右)和Y向(如后)均有電機進行輔助運動；
[0034]2)機械手具有7個自由度；大臂和小臂手動運動時，可調整的夾角范圍為35°?170°，電動驅動時，可前后運動的夾角范圍為±30°;
[0035]3)上臂手動上下運動最大范圍為100° ；
[0036]4)機械臂手動時，左右方向可任意運動，電動驅動時，左右運動夾角范圍為±20° ；[0037]5)夾鉗轉動 >360。；
[0038]6)夾鉗提升角200° ；
[0039]7)從手小臂旋轉角±180° ；
[0040]8)夾鉗開度 90mm。
[0041]本實施例沒有詳細敘述的部件和結構屬本行業的公知部件和常用結構或常用手段，這里不一一敘述。
【權利要求】
1.一種主從機械手，其特征是:至少包括主動手單元(I)、從動手單元(7)、力傳動單元和電驅動控制單元，主動手單元(I)和從動手單元(2)通過力傳動單元對稱連接,力傳動單元通過支撐體固定；所述的主動手單元(I)包括操作手柄(2)、主動手大臂(3)、主動手小臂(4)、第一鎖緊機構(5)和轉接段(6)，主動手小臂(4)兩端通過鏈輪(20)分別與操作手柄(2)和主動手大臂(3)相連，主動手大臂(3)上端和第一鎖緊機構(5)相連接，轉接段(6)連接了第一鎖緊機構(5)和力傳動單元；所述的從動手單元(2)包括夾鉗(8)、從動手大臂(9)和從動手小臂(10)，夾鉗(8)位于從動手單元(2)的末端，和操作手柄(2)位置對稱，并在另一端連接從動手小臂(10)，從動手大臂(9)下端連接從動手小臂(10)，上端則與穿墻管(11)連接；所述的力傳動單元包括穿墻管(11)，穿墻管軸承(12)和定位手柄(13),穿墻管軸承(12)與支撐體(14)隔離固定,穿墻管(11)套接在穿墻管軸承(12) —端,穿墻管軸承(12)另一端外部固定有定位手柄(13)。
2.根據權利要求1所述的一種主從機械手，其特征是:所述的電動驅動控制單元包括第一電動驅動單元(15)和第二電動驅動單元(16)，第一電動驅動單元(15)位于轉接段(6)上，第二電動驅動單元(16)位于主動手大臂(3)和主動手小臂(4)的連接處；第一電動驅動單元(15)和第二電動驅動單元(16)分別為兩個結構相同驅動電機。
【文檔編號】B25J3/00GK203804962SQ201420068827
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年2月18日 優先權日:2013年7月24日
【發明者】甄全安, 湯繼紅, 杜豐收, 佟振峰, 趙剛, 曹莊勇 申請人:西安西航集團航空航天地面設備有限公司