CN102416624A

CN102416624A - 柔性自适应欠驱动机器人手爪

Info

Publication number: CN102416624A
Application number: CN201110421393XA
Authority: CN
Inventors: 余胜东
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-12-15
Filing date: 2011-12-15
Publication date: 2012-04-18

Abstract

本发明涉及一种机器人手爪，特别涉及一种柔性自适应欠驱动机器人手爪。一种柔性自适应欠驱动机器人手爪，包括骨架、活动连接于骨架上的左手指和右手指，所述左手指位于骨架的左侧，所述左手指上设置有左侧孔；所述右手指位于骨架的右侧，所述右手指上设置有右侧孔；所述骨架上设置有和所述左侧孔、右侧孔同轴的通孔；所述左侧孔、右侧孔和通孔中设置有4只滑动轴，所述滑动轴的两端设置有8只压紧弹簧，所述压紧弹簧的两个端面中，一个端面压在滑动轴上，另一个端面压在所述左手指或右手指上。本发明手爪能够自动适应工件的大小，其手指的打开和闭合具有柔性，并产生稳定、均匀的抓取力，同时降低对控制系统的要求。

Description

柔性自适应欠驱动机器人手爪

技术领域

本发明涉及一种机器人手爪，特别涉及一种柔性自适应欠驱动机器人手爪。

背景技术

机器人手爪作为机器人关键零部件之一,它是机器人与环境相互作用的最后环节和执行部件,其性能的优劣在很大程度上决定了整个机器人的工作性能。

工业机器人的机械部分的设计是工业机器人设计的重要部分，虽然工业机器人不同于专用设备，它具有较强的灵活性，但是，要设计和制造万能机器人是不现实的。不同应用领域的工业机器人机械系统设计的差异比工业机器人的其他系统设计上的差异大得多。用在工业上的机器人的手一般称之为末端操作器，它是机器人直接用于抓取和握紧（吸附）专用工具（如喷枪、扳手、焊具、喷头等）进行操作的部件，它具有模仿人手动作的功能，并安装于机器人手臂的前端。在机器人手爪应用中，机器人的手一般由方向的手掌和节状的手指组成。手指是直接与工件接触的部件。收不松开和加紧工件，就是通过手指的张开和闭合来实现的。机器人的手部结构形式常取决于被夹持工件的形状和特性。

为了更好的抓取物体，需要手爪在抓取物体时具有一定的自适应性，欠驱动手爪装置能够更好的实现减轻机器人手部的控制难度，同时兼顾具有抓取不同形状、尺寸物体的自适应性。同时虽然各种机器人手爪在各领域中已经广泛的应用，但是企业不得不面临一个问题，就是如何使得机器人手爪的结构更为简单，成本更低。因此，设计机器人自适应欠驱动手爪具有非常重要的现实意义。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种柔性自适应欠驱动机器人手爪，本发明可安装于工业机器人的小手臂端部用来抓取工件，对抓取物体具有自适应性，结构简单，控制难度及制造成本低。

一种柔性自适应欠驱动机器人手爪，包括骨架、活动连接于骨架上的左手指和右手指，所述左手指位于骨架的左侧，所述左手指上设置有左侧孔；所述右手指位于骨架的右侧，所述右手指上设置有右侧孔；所述骨架上设置有和所述左侧孔、右侧孔同轴的通孔；所述左侧孔、右侧孔和通孔中设置有4只滑动轴，即：第一滑动轴、第二滑动轴、第四滑动轴、第三滑动轴；所述第一滑动轴、第二滑动轴、第四滑动轴、第三滑动轴的两端设置有8只压紧弹簧，所述压紧弹簧的两个端面中，一个端面压在滑动轴上，另一个端面压在所述左手指或右手指上；所述左手指的左指尖和所述右手指的右指尖形成一定距离的开口度。

本发明的进一步结构是：

优选地，所述骨架上的通孔和所述4只滑动轴为间隙配合，所述左侧孔、右侧孔和所述4只滑动轴之间具有较前者更大的配合间隙。

优选地，所述左手指的左手指面和所述骨架的左骨架面相匹配；所述右手指的右手指面和所述骨架的右骨架面相匹配。

优选地，为了进一步减小孔和所述滑动轴的滑动阻力，所述通孔里面可以设置轴承，所述左侧孔、右侧孔里面可以设置轴承。

和传统技术相比，本发明的有益效果是:

本发明柔性自适应欠驱动机器人手爪依靠小手臂的动作以完成机器人手爪抓取工件的动作，手爪能够自动适应工件的大小，其手指的打开和闭合具有柔性，并产生稳定、均匀的抓取力，同时降低对控制系统的要求。

附图说明

图1是本发明柔性自适应欠驱动机器人手爪在装配状态下的结构示意图；

图2是本发明柔性自适应欠驱动机器人手爪在拆装状态下的结构示意图；

图3是本发明柔性自适应欠驱动机器人手爪在抓取工件过程中做动作演示的结构示意图；

图4是本发明柔性自适应欠驱动机器人手爪在抓取工件过程中做动作演示的结构示意图；

图5是本发明柔性自适应欠驱动机器人手爪在抓取工件后的结构示意图。

图中：

1 骨架，2 左手指，3 右手指，52 第三滑动轴，5 压紧弹簧，49 第一滑动轴，50 第二滑动轴，51 第四滑动轴，11 手掌，12 通孔，54 右侧孔，53 左侧孔，13 左骨架面，14 右骨架面，65 右手指面，66 左手指面，34 右指尖，21 左指尖，33 右指环，22 左指环，80 工件。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步地详细说明，但不构成对本发明的任何限制，附图中类似的元件标号代表类似的元件。如上所述，本发明提供了一种柔性自适应欠驱动机器人手爪，本发明可安装于工业机器人的小手臂端部用来抓取工件，本发明柔性自适应欠驱动机器人手爪依靠小手臂的动作以完成机器人手爪抓取工件的动作，手爪能够自动适应工件的大小，其手指的打开和闭合具有柔性，并产生稳定、均匀的抓取力，同时降低对控制系统的要求。

在本实施方式里，以抓取圆柱形工件为例，描述本发明柔性自适应欠驱动机器人手爪的工作过程和原理。

以下首先描述本发明的结构组成。

图1是本发明柔性自适应欠驱动机器人手爪在装配状态下的结构示意图，图2是本发明在拆装状态下的结构示意图。柔性自适应欠驱动机器人手爪包括：骨架1、活动连接于骨架1上的左手指2和右手指3，所述左手指2位于骨架1的左侧，所述左手指2上设置有左侧孔53；所述右手指3位于骨架1的右侧，所述右手指3上设置有右侧孔54；所述骨架1上设置有和所述左侧孔53、右侧孔54同轴的通孔12；所述左侧孔53、右侧孔54和通孔12中设置有4只滑动轴，即：第一滑动轴49、第二滑动轴50、第四滑动轴51、第三滑动轴52；所述第一滑动轴49、第二滑动轴50、第四滑动轴51、第三滑动轴52的两端设置有8只压紧弹簧5，所述压紧弹簧5的两个端面中，一个端面压在滑动轴上，另一个端面压在所述左手指2或右手指3上；所述左手指2的左指尖21和所述右手指3的右指尖34形成一定距离的开口度。

更具体地，所述骨架1上的通孔12和所述4只滑动轴为间隙配合，所述左侧孔53、右侧孔54和所述4只滑动轴之间具有较前者更大的配合间隙。

更具体地，所述左手指2的左手指面66和所述骨架1的左骨架面13相匹配；所述右手指3的右手指面65和所述骨架1的右骨架面14相匹配。

可替代地，为了进一步减小孔和所述滑动轴的滑动阻力，所述通孔12里面可以设置轴承，所述左侧孔53、右侧孔54里面可以设置轴承。

以下结合图1至4，进一步描述本发明柔性自适应欠驱动机器人手爪的工作过程和工作原理：

图3是本发明柔性自适应欠驱动机器人手爪在抓取工件过程中做动作演示的结构示意图。所述左手指2的左指尖21和所述右手指3的右指尖34形成一定距离的开口度。所述开口度的大小，应该能够使得当手爪向所述工件1运动时，所述左手指2、右手指3能够打得开。所述开口度太小的话，所述左手指2、右手指3不一定能够打得开，或者需要非常费力，这样当然会降低本发明的使用效果。所述左手指2的左指环22、所述右手指3的右指环33和所述工件80的外形相匹配。

图4是本发明柔性自适应欠驱动机器人手爪在抓取工件过程中做动作演示的结构示意图。所述左指尖21、右指尖34接触所述工件1，随着手爪的进一步向所述工件80方向运动，所述开口度慢慢变大。由于所述开口度被所述工件80撑开而变大，所述左手指面66脱离所述左骨架面13，所述弹簧5被进一步压缩，靠近所述工件80的所述弹簧5获得更大的压缩量；同样地，所述右手指面65脱离所述右骨架面14。

图5是本发明柔性自适应欠驱动机器人手爪在抓取工件后的结构示意图。所述弹簧5压在所述左手指2和右手指3上，所述左手指2、右手指3向中心抱拢，使所述左手指2、右手指3和所述骨架1上的手掌11共同构成包容所述工件80的环形空间，并实现对所述工件80的稳定抓取。

在本发明中，所述弹簧5的压缩量可以随不同大小的工件而进行自由变化，自动实现工件的大小。所述左手指2和右手指3的打开或者抱拢不需要复制的动作，只需要机器人的小手臂向工件方向运动即可，从而简化控制系统的动作。所述弹簧5都处于压缩状态，受力性能良好，使其具有长久的使用寿命。

最后，应当指出，以上实施例仅是本发明较有代表性的例子。显然，本发明不限于上述实施例，还可以有许多变形。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均应认为属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种柔性自适应欠驱动机器人手爪，其特征在于组成如下：骨架、活动连接于骨架上的左手指和右手指，所述左手指位于骨架的左侧，所述左手指上设置有左侧孔；所述右手指位于骨架的右侧，所述右手指上设置有右侧孔；所述骨架上设置有和所述左侧孔、右侧孔同轴的通孔；所述左侧孔、右侧孔和通孔中设置有4只滑动轴，即：第一滑动轴、第二滑动轴、第四滑动轴、第三滑动轴；所述第一滑动轴、第二滑动轴、第四滑动轴、第三滑动轴的两端设置有8只压紧弹簧，所述压紧弹簧的两个端面中，一个端面压在滑动轴上，另一个端面压在所述左手指或右手指上；所述左手指的左指尖和所述右手指的右指尖形成一定距离的开口度。

2.根据权利要求1所述的柔性自适应欠驱动机器人手爪，其特征在于：所述骨架上的通孔和所述4只滑动轴为间隙配合，所述左侧孔、右侧孔和所述4只滑动轴之间具有较前者更大的配合间隙。

3.根据权利要求1所述的柔性自适应欠驱动机器人手爪，其特征在于：所述左手指的左手指面和所述骨架的左骨架面相匹配；所述右手指的右手指面和所述骨架的右骨架面相匹配。

4.根据权利要求1所述的柔性自适应欠驱动机器人手爪，其特征在于：所述通孔里面可以设置轴承，所述左侧孔、右侧孔里面可以设置轴承。