CN104626186A - 多指复合式夹持机械爪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多指复合式夹持机械爪，包括至少两个伸缩部件，所有伸缩部件均连接在固定板上，每个伸缩部件的活塞杆朝下方并连接有推杆，推杆穿过固定板，每个推杆端部连接有顶板，所有顶板为从上到下的分层设置，固定板铰接有至少两组抓取指，每组抓取指的长度不同，抓取指组数与驱动气缸的个数相同，每组抓取指包括至少两个抓取指，根据各组抓取指的长度从长到短分别通过连接杆依次铰接在位于上层到下层的顶板上。该机械爪通过设置多个驱动气缸、推杆和层状抓取指，优化了结构，可以一次性抓取或释放多个抓取物，抓取物可以叠加为层状，提高了机械爪空间利用率，实现快速抓取和释放，抓取、释放可实现同步性，效率较高，操作方便。

Description

多指复合式夹持机械爪

技术领域

本发明涉及工业用机械人技术领域，特别涉及一种多指复合式夹持机械爪。

背景技术

机械手广泛应用于工业自动化领域，其能够在生产过程中代替人手搬运笨重物体减少人工劳动强度，或者在高温、有毒、高粉尘、易燃易爆、单调和放射性等恶劣环境下进行工作。传统的机械手一般一次只能通过机械爪抓取一个物体，再进行移动，这就决定了传统的机械爪在一个动作周期内只能搬运一个物体，因此会造成机械手装置在时间利用率不高，而且相应的机械手的空间利用率也不高；另外，传统机械手由于抓取点在一个平面内且比较单一，导致其抓取的稳定性不高，直接影响了其自动化操作需求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中所存在的现有机械爪一般只能抓取一个物体移动，造成其时间和空间上的利用率不高，且操作不稳定的上述不足，提供一种多指复合式夹持机械爪。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种多指复合式夹持机械爪，包括至少两个驱动气缸，所有所述伸缩部件均连接在固定板上，每个所述伸缩部件的活塞杆朝下并连接有推杆，所述推杆穿过所述固定板，每个推杆端部连接有顶板，所有所述顶板为分层设置，所述固定板铰接有至少两组长度不同的抓取指，所述抓取指组数与所述伸缩部件的个数相同，每组抓取指包括至少两个抓取指，根据各组抓取指的长度从长到短分别通过连接杆依次铰接在位于上层到下层的所述顶板上。

每组抓取指包括至少两个抓取指，通过一个伸缩部件进出气带动推杆上下升降，推杆端部的顶板配合连接杆和固定板将相应的抓取指张开或闭合，从而将抓取物抓取或卸下，由于该机械爪采用了多个伸缩部件和多组抓取指，每个驱动气缸配合一组抓取指，各组抓取指的长度不同，抓取物被抓取时其高度不同，分层次，因此夹持夹持机械爪可以一次性抓取或释放多个抓取物，抓取物可以叠加为层状，优化了机械爪结构，提高了机械爪空间利用率，能够实现快速抓取和释放，效率较高，操作方便，适用于各种物品的抓取运输，尤其适用于如羽毛球、碗碟、杯子等具有开口、能够叠放的物品抓取。

优选地，每个所述伸缩部件连接一个固定板，所有所述固定板分层设置，位于上层到下层的所述固定板分别连接由长到短的对应一组抓取指，每组所述抓取指通过所述连接杆铰接与所述固定板位于相同层的所述顶板上。

每个伸缩部件连接固定板，固定板分层次设置，类似顶板，将每组长度最长的抓取指一端铰接在位于最上层的固定板上，连接杆铰接在位于最上层的顶板上，将每组长度最短的抓取指一端铰接在位于最下层的固定板上，连接杆铰接在位于最下层的顶板上，长度从长到短的每组抓取指以此类推，这样能够保证每组抓取指通过推杆移动的行程是一致的，便于伸缩部件的操控。

优选地，每组所述抓取指按照圆周环绕铰接在所述固定板、顶板上，各组所述抓取指交错均匀设置，以便合理、最大化利用抓取空间，以及避免发生各组抓取指之间的干涉。

优选地，每组抓取指包括至少三个形状、结构相同的抓取指。

优选地，每组所述抓取指包括三个抓取指，按照两两抓取指成120°夹角环绕连接在对应所述固定板、顶板上。

优选地，每个所述抓取指为L形，其中所述连接杆铰接在每个所述抓取指形状拐角处。

将抓取指设计为L形，便于驱动气缸带动推杆将抓取端部能够快速的合拢。

优选地，每个所述抓取指的抓取端部为斜面，该斜面在抓取指合拢时，最好为沿推杆轴向的平面，便于增大对抓取物的接触面积。

优选地，所有所述伸缩部件包括三个，分别为驱动气缸一、驱动气缸二、驱动气缸三，所述驱动气缸一、驱动气缸二、驱动气缸三对应分别连三个推杆，即推杆一、推杆二、推杆三；所述顶板包括三个，其中上层为顶板一、中层为顶板二、下层为顶板三，所述顶板一、顶板二、顶板三分别固定连接所述推杆一、推杆二、推杆三；所述抓取指按照长度从长到短包括三组，即第一组抓取指、第二组抓取指、第三组抓取指，所述第一组抓取指包括三个抓取指一、所述第二组抓取指包括三个抓取指二、所述第三组抓取指包括三个抓取指三；所述固定板一、顶板一铰接所述第一组抓取指，所述固定板二、顶板二铰接所述第二组抓取指，所述固定板三、顶板三铰接所述第三组抓取指。

考虑抓取稳固以及成本，操控空间的灵活性，将每组抓取指设置为包括三个抓取指；伸缩部件设置为三个驱动气缸，对应包括三个推杆、三个固定板、三个顶板，来分别抓取三组抓取指；相比较一次性只能进行单个物品的抓取，大大提高了效率，有效利用了空间。

优选地，所述抓取指一、抓取指二、抓取指三错位均匀排列，相邻两个抓取指的夹角为40°。

优选地，所述顶板三底部还设有便于支撑抓取物的顶子，顶子方便顶住物品配合抓取指，抓取更加牢靠，尤其适用于具有开口的物品。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明所述多指复合式机械爪，采用多个伸缩部件，每个伸缩部件通过推杆、顶板配合实现一组抓取指的开合，能够实现各组抓取指的独立开合或者同时开合，由于各组抓取指的长度不同，抓取物被抓取时其高度不同，因此夹持夹持机械爪可以一次性抓取或释放多个抓取物，抓取物可以叠加为层状，优化了机械爪结构，提高了机械爪空间利用率，能够实现快速抓取和释放，以及各组抓取指的抓取、释放同步性，效率较高，操作方便，适用于各种物品的抓取运输，尤其适用于如羽毛球、碗碟、杯子等具有开口、能够叠放的物品抓取。

附图说明：

图1为本发明所述多指复合式夹持机械爪的结构示意图；

图2为本发明所述伸缩部件、固定板、推杆、顶板配合连接示意图；

图3为本发明所述驱动气缸一、固定板一、推杆一、顶板一与三个抓取指一的连接结构示意图；

图4为本发明所述驱动气缸二、固定板二、推杆二、顶板二与三个抓取指二的连接结构示意图；

图5为本发明所述驱动气缸三、固定板三、推杆三、顶板三与三个抓取指三的连接结构示意图；

图6为本发明所述三组抓取指沿圆周错位连接的分布示意图；

图7为本发明所述机械爪夹持抓取物时的示意图。

图中标记：

1、伸缩部件，11、驱动气缸一，12、驱动气缸二，13、驱动气缸三，14、连接孔，2、固定板，21、固定板一，22、固定板二，23、固定板三，3、顶板，31、顶板一，32、顶板二，33、顶板三，4、推杆，41、推杆一，42、推杆二，43、推杆三，5、抓取指，51、抓取指一，52、抓取指二，53、抓取指三，54、抓取端部，6、连接杆，61、连接杆一，62、连接杆二，63、连接杆三，7、顶子，8、抓取物。

具体实施方式

下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

如图1所示，一种多指复合式夹持机械爪，包括至少两个伸缩部件1，所有伸缩部件1均连接在固定板2上，每个伸缩部件1的活塞杆朝下方并连接有推杆4，推杆4穿过固定板2，每个推杆4端部连接有顶板3，所有顶板3为从上到下的分层设置，固定板2铰接有至少两组抓取指5，每组抓取指5的长度不同，抓取指5组数与伸缩部件1的个数相同，每组抓取指5包括至少三个相同的抓取指5，根据各组抓取指5的长度从长到短分别通过连接杆6依次铰接在位于上层到下层的顶板3上。

图2中选用了三个伸缩部件1，伸缩部件1可以选用气缸或液缸，本具体实施例中分别选用驱动气缸一11、驱动气缸二12、驱动气缸三13，其中驱动气缸一11、驱动气缸二12、驱动气缸三13分别连接有固定板一21、固定板二22、固定板三23，三个伸缩部件1的活塞杆穿过固定板2分别连接三个推杆4，即推杆一41、推杆二42、推杆三42；顶板3也包括三个，其中上层为顶板一31、中层为顶板二32、下层为顶板三33，顶板一31、顶板二32、顶板三33分别固定连接推杆一41、推杆二42、推杆三43，顶板一31、顶板二32设有通孔供三个推杆4可穿过；其中固定板一21、固定板二22、固定板三23上分别设有连接抓取指5的铰接孔，所有铰接孔错位排列，顶板一31、顶板二32、顶板三33上也设有便于连接抓取指5的铰接孔，所有铰接孔也错位排列。

本机械爪包括三组抓取指5，按照长度从长到短包括第一组抓取指、第二组抓取指、第三组抓取指，其中第一组抓取指包括三个抓取指一51，第二组抓取指包括三个抓取指二52，第三组抓取指包括三个抓取指三53；如图3所示，第一组抓取指的三个抓取指一51铰接在固定板一21的铰接孔、顶板一31的铰接孔上；如图4所示，第二组抓取指的三个抓取指二52铰接在固定板二22的铰接孔、顶板二32的铰接孔上；如图5所示，第三组抓取指的三个抓取指三53铰接在固定板三23的铰接孔、顶板三33的铰接孔上。为了便于将上下升降的顶板3带动抓取指5的开合，在所有抓取指5和顶板3之间铰接连接杆6，即连接杆一61铰接抓取指一51、连接杆二62铰接抓取指二52、连接杆三63铰接抓取指三53。

由于三个固定板2分层次设置，三个顶板3也分层次设置，将最长的三个抓取指一51铰接在位于最上层的固定板一21、顶板一31上，将长度最短的三个抓取指三53铰接在位于最下层的固定板三23、顶板三33上，将长度介于中间的三个抓取指二52铰接在位于中层的固定板二22、顶板二32上，这样能够保证每组抓取指5通过推杆4移动的行程是一致的，便于伸缩部件1的操控。

将每个抓取指5为的形状为L形，其中将连接杆6铰接在每个抓取指5形状拐角处，便于伸缩部件1带动推杆4将抓取端部54能够快速的合拢。如图6所示，将每组抓取指5按照圆周环绕均匀铰接在固定板2、顶板3上，各组所述抓取指5交错均匀设置，其中每组抓取指5的三个抓取指5两两抓取指成120°夹角环绕连接在对应固定板2、顶板3上，相邻的任一两个抓取指一51、抓取指二52、抓取指三53错位均匀的夹角θ为40°，以便合理、最大化利用抓取空间，以及避免发生各组抓取指5之间的干涉。

将每个抓取指5的抓取端部54为斜面，该斜面在抓取指5合拢时，最好为沿推杆4轴向的平面，便于增大对抓取物8的接触面积，顶板三33的底部还设有便于支撑抓取物8的顶子7，顶子7方便顶住物品配合抓取指5，抓取更加牢靠，尤其适用于具有开口的物品。

如图7所示，本发明所述的多指复合式夹持机械爪采用了多个伸缩部件1和多组抓取指5，每个伸缩部件1配合一组抓取指5，各组抓取指5的长度不同，抓取物8被抓取时其高度不同，分层次，因此夹持夹持机械爪可以一次性抓取或释放多个抓取物8，抓取物8可以叠加为层状，优化了机械爪结构，提高了机械爪空间利用率，能够实现快速抓取和释放，相比较一次性只能进行单个物品的抓取，大大提高了效率，有效利用了空间，适用于各种物品的抓取运输，尤其适用于如羽毛球、碗碟、杯子等具有开口、能够叠放的物品抓取。

需要说明的是，以上所述仅为本发明较佳实施例而已，并不用以限制发明，如每个抓取指5是可以根据实际抓取物8改变形状来适配，根据抓取物8的形状，可以使用其中两组及两组以上的抓取指5来抓取一个抓取物8，不一定是每一组抓取指对应抓取一个抓取物8，凡在发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多指复合式夹持机械爪，其特征在于，包括至少两个伸缩部件(1)，所有所述伸缩部件(1)均连接在固定板(2)上，每个所述伸缩部件(1)的活塞杆朝下并连接有推杆(4)，所述推杆(1)穿过所述固定板(2)，每个推杆(4)端部连接有顶板(3)，所有所述顶板(3)为分层设置，所述固定板(2)铰接有至少两组长度不同的抓取指(5)，所述抓取指(5)组数与所述伸缩部件(1)的个数相同，每组抓取指(5)包括至少两个抓取指(5)，根据各组抓取指(5)的长度从长到短分别通过连接杆(6)依次铰接在位于上层到下层的所述顶板(3)上。

2.根据权利要求1所述的多指复合式夹持机械爪，其特征在于，每个所述伸缩部件(1)连接一个固定板(2)，所有所述固定板(2)分层设置，位于上层到下层的所述固定板(2)分别连接由长到短的对应一组抓取指(5)，每组所述抓取指(5)通过所述连接杆(6)铰接与所述固定板(2)位于相同层的所述顶板(3)上。

3.根据权利要求1所述的多指复合式夹持机械爪，其特征在于，每组所述抓取指(5)按照圆周环绕铰接在所述固定板(2)、顶板(3)上，各组所述抓取指(5)交错均匀设置。

4.根据权利要求3所述的多指复合式夹持机械爪，其特征在于，每组抓取指(5)包括至少三个形状、结构相同的抓取指(5)。

5.根据权利要求4所述的多指复合式夹持机械爪，其特征在于，每组所述抓取指(5)包括三个抓取指(5)，按照两两抓取指(5)成120°夹角环绕连接在对应所述固定板(2)、顶板(3)上。

6.根据权利要求1所述的多指复合式夹持机械爪，其特征在于，每个所述抓取指(5)为L形，其中所述连接杆(6)铰接在每个所述抓取指(5)形状拐角处。

7.根据权利要求6所述的多指复合式夹持机械爪，其特征在于，每个所述抓取指(5)的抓取端部(54)为斜面。

8.根据权利要求2-7任一所述的多指复合式夹持机械爪，其特征在于，所有所述伸缩部件(1)包括三个，分别为驱动气缸一(11)、驱动气缸二(12)、驱动气缸三(13)，所述驱动气缸一(11)、驱动气缸二(12)、驱动气缸三(13)对应分别连三个推杆(4)，即推杆一(41)、推杆二(42)、推杆三(43)；所述顶板(3)包括三个，其中上层为顶板一(31)、中层为顶板二(32)、下层为顶板三(33)，所述顶板一(31)、顶板二(32)、顶板三(33)分别固定连接所述推杆一(41)、推杆二(42)、推杆三(43)；所述抓取指(5)按照长度从长到短包括三组，即第一组抓取指、第二组抓取指、第三组抓取指，所述第一组抓取指包括三个抓取指一(51)、所述第二组抓取指包括三个抓取指二(52)、所述第三组抓取指包括三个抓取指三(53)；所述固定板一(21)、顶板一(31)铰接所述第一组抓取指，所述固定板二(22)、顶板二(32)铰接所述第二组抓取指，所述固定板三(23)、顶板三(33)铰接所述第三组抓取指。

9.根据权利要求8所述的多指复合式夹持机械爪，其特征在于，所述抓取指一(51)、抓取指二(52)、抓取指三(53)错位均匀排列，相邻两个抓取指(5)的夹角为40°。

10.根据权利要求8所述的多指复合式夹持机械爪，其特征在于，所述顶板三(33)底部还设有便于支撑抓取物(8)的顶子(7)。