CN106041918B - 一种设有摩擦型带传动关节的抓取机械手及工作方法 - Google Patents

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Abstract

一种设有摩擦型带传动关节的抓取机械手及工作方法,包括机械手基座和一组机械手指,其中机械手指为三节式,且每相邻两节的连接处设有摩擦型带传动关节,机械手基座上设有控制装置和位置检测装置;所述摩擦型带传动关节包括第一支架和第二支架,第一转轴和第二转轴,设置在第一转轴上的第一带轮,设置在第二转轴上的第二带轮;皮带与第一带轮、第二带轮之间依靠摩擦力传动;第一支架和第二支架分别与机械手指上相邻的两节固定连接,第一支架上设有驱动装置;驱动装置、位置检测装置均与控制装置连接。机械关节采用纯机械结构,将其与机械手指相配合,适用于抓取不同形状的物体,可以双向抓取并保持稳定的抓取力。

Description

一种设有摩擦型带传动关节的抓取机械手及工作方法
技术领域
[0001]本发明涉及机械手的技术领域,特别涉及一种设有摩擦型带传动关节的抓取机械 手D
背景技术
[0002]关节机器人,也称关节手臂机器人或关节机械手臂,是当今工业领域中最常见的 工业机器人的形态之一,适合用于诸多工业领域的机械自动化作业。对于关节机器人,关节 是其重要组成部分,实现了机械手臂的相对运动。
[0003]在利用机械手臂抓取物体时,末端会设置数个相互协调运动的机械手指,机械手 指分别分为数节且通过关节连接。目前,对于抓取不同大小、不同形状的物体,机械手指的 自适应程度还不高。
[0004] 中国专利申请公开说明书CN104303709A公开一种具有仿生几何结构特征的蜓爪 式末端执行器,该机械手由框架式机械平台、智能控制系统、反馈系统、传动系统、电力辅助 系统组成;在机械手接触果蔬时,通过传感器的力值反馈调节伺服电机的转动幅度,从而来 调节爪指内部的高强度柔性聚酰胺绳的收紧或舒张,进而实现对不同大小,不同形状的果 蔬进行稳定抓取的目的,提高了末端执行器即机械手指的自适应能力,但是这种设计的结 构以及控制方法都较为复杂,其中间环节越多,出现故障和失效的可能性就越大,并且,累 计的误差(包括测量误差、计算误差等)也就越大。
发明内容
[0005] 发明的目的:本发明公开一种设有摩擦型带传动关节的抓取机械手,其结构简单、 成本低,无需复杂的控制系统和计算方法,机械关节采用纯机械结构,将其与机械手指相配 合,适用于抓取不同形状的物体,包括不规则物体,可以实现双向抓取,并保持稳定的抓取 力。
[0006] 技术方案:为了实现以上目的,本发明公开了一种设有摩擦型带传动关节的抓取 机械手,包括机械手基座和一组三节式机械手指,其中一组三节式机械手指为三节式,且每 相邻两节的连接处设有摩擦型带传动关节,机械手基座上设有控制装置和位置检测装置; 所述摩擦型带传动关节包括第一支架和第二支架,设置在第一支架上的第一转轴和第二转 轴,设置在第一转轴上的第一带轮,设置在第二转轴上的第二带轮;其中第一带轮与第二带 轮之间设有皮带,且皮带与第一带轮、第二带轮之间依靠摩擦力传动;所述第一支架和第二 支架分别与一组三节式机械手指上相邻的两节固定连接,第一支架上设有驱动装置;驱动 装置、位置检测装置均与控制装置连接。这种设计结构简单、成本低,无需复杂的控制系统 和计算方法,机械关节采用纯机械结构,将其与机械手指相配合,适用于抓取不同形状的物 体,包括不规则物体,可以实现双向抓取,并保持稳定的抓取力;摩擦型带传动可以实现打 滑保护的功能。
[0007] 进一步的,上述一种设有摩擦型带传动关节的抓取机械手,所述驱动装置包括马 达、减速装置和传动齿轮,其中传动齿轮套设在第一转轴上,减速装置一端与马达连接,另 一端与传动齿轮连接,马达固定安装在第一支架上。这种设计结构紧凑,利用减速装置改变 了转速和转矩,传动更稳定、安全。
[0008] 进一步的,上述一种设有摩擦型带传动关节的抓取机械手,所述第一支架包括第 一底板和分别设置在第一底板两端的两个第一侧板,第二支架包括第二底板和分别设置在 第二底板两端的两个第二侧板;第二转轴一端分别与第一侧板、第二侧板相连接,另一端分 别与另一侧的第一侧板、第二侧板相连接。这种设计结构紧凑并且牢固、稳定。
[0009] 进一步的,上述一种设有摩擦型带传动关节的抓取机械手,所述一组三节式机械 手指上设有橡胶套。这种设计既保护了机械手指,也保护了被抓物体,防止机械手指和物体 间的碰伤。
[0010] 进一步的,上述一种设有摩擦型带传动关节的抓取机械手,所述橡胶套表面设有 防滑纹。这种设计提高了机械手指和物体间的摩擦力,降低物体滑落的可能,使抓取物体更 可靠。
[0011] 进一步的,上述一种设有摩擦型带传动关节的抓取机械手,所述一组三节式机械 手指端部设有摩擦片。这种设计大大提高机械手指和物体间的摩擦力,防止物体滑落,可以 抓取较重的物体。
[0012] 进一步的,上述一种设有摩擦型带传动关节的抓取机械手,所述一组三节式机械 手指的数量为3〜5个。
[0013] 一种设有摩擦型带传动关节的抓取机械手的工作方法,从物体外部抓取物体的具 体工作方法如下:1)位置检测装置与控制装置相配合,使机械手整体到达第一设定位置;2) 机械手的一组三节式机械手指打开至设定程度,同时机械手整体到达第二设定位置;3)控 制装置发出指令使摩擦型带传动关节开始动作,则机械手通过一组三节式机械手指开始抓 取物体并逐渐收紧;4)当一组三节式机械手指某个部位的抓取力达到设定值时,相应位置 的摩擦型带传动关节打滑,一组三节式机械手指的一节停止前进,若抓取力小于设定值,一 组三节式机械手指相应的一节继续抓紧;5)当机械手的所有摩擦型带传动关节均打滑时, 物体被稳定的抓牢;6)机械手带动物体移至第三设定位置;7)控制装置发出指令使摩擦型 带传动关节开始动作,马达反转,一组三节式机械手指打开以松开物体;从中空物体内部抓 取物体的具体工作方法如下:1)位置检测装置与控制装置相配合,使机械手整体到达第一 设定位置;2)机械手的一组三节式机械手指合拢至设定程度,同时机械手整体到达第二设 定位置,一组三节式机械手指伸入中空物体内部;3)控制装置发出指令使摩擦型带传动关 节开始反向动作,则机械手通过一组三节式机械手指开始反向抓取物体并逐渐收紧;4)当 一组三节式机械手指某个部位的抓取力达到设定值时,相应位置的摩擦型带传动关节打 滑,三节式机械手指的一节停止前进,若抓取力小于设定值,一组三节式机械手指相应的一 节继续抓紧;5)当机械手的所有摩擦型带传动关节均打滑时,物体被稳定的抓牢;6)机械手 带动物体移至第三设定位置;7)控制装置发出指令使摩擦型带传动关节开始动作,马达转 动至设定状态,一组三节式机械手指合拢至设定程度以松开物体。
[0014] 上述技术方案可以看出,本发明具有如下有益效果:本发明所述的一种设有摩擦 型带传动关节的抓取机械手,其结构简单、成本低,无需复杂的控制系统和计算方法,机械 关节采用纯机械结构,将其与机械手指相配合,适用于抓取不同形状的物体,包括不规则物 体,可以头现双向抓取并保持稳定的抓取力;可以保护齿轮、马达等部件不受损坏,更防止 抓坏物体概实现正爪取的打滑保护,又实现反向抓取的打滑保护;保护机械手指和被抓 物体、防碰伤;大大提尚机械手指和物体间的摩擦力,防止物体滑落,可以抓取较重的物体。
附图说明 _5]图1为本发明所述的-种设有摩擦型带传动关节的撇机械手的结构示意图;
[^16]图2为本发明所述的-种设有摩擦型带传动关节的抓取机械手的机械关节的结构 不意图;
[0017]图中:1-机械手基座,2-三节式机械手指,3—摩擦型带传动关节,31_第一支架, 312-第一侧板,321-第二底板,32-第二支架,311-第一底板,322-第二侧板,33-第一转轴, 34-第二转轴,35-第一带轮,36-第二带轮,37-皮带,38-驱动装置,381-马达,382-减速装 置,383-传动齿轮,4-橡胶套,5-摩擦片。
具体实施方式
[0018]下面结合附图,对本发明具体实施方式进行详细的描述。 实施例
[0019]本发明的一种设有摩擦型带传动关节的抓取机械手,如图i和图2所示,包括机械 手基座1和一组三节式机械手指2,一组三节式机械手指2的数量为3〜5个,一组三节式机械 手指2为二节式,且每相邻两节的连接处设有摩擦型带传动关节3,机械手基座1上设有控制 装置和位置检测装置;所述摩擦型带传动关节3包括第一支架31和第二支架32,设置在第一 支架31上的第一转轴33和第二转轴34,设置在第一转轴33上的第一带轮35,设置在第二转 轴34上的第二带轮加;其中第一带轮%与第二带轮36之间设有皮带37,且皮带37与第一带 轮35、第二带轮36之间依靠摩擦力传动;所述第一支架31和第二支架32分别与一组三节式 机械手指2上相邻的两节固定连接;一组三节式机械手指2上设有橡胶套4;橡胶套4表面设 有防滑纹;一组三节式机械手指2端部设有摩擦片5。
[0020] 第一支架31包括第一底板311和分别设置在第一底板311两端的两个第一侧板 幻2,第二支架32包括第二底板3H和分别设置在第二底板Ml两端的两个第二侧板322;第 二转轴34—端分别与第一侧板312、第二侧板322相连接,另一端分别与另一侧的第一侧板 312、第二侧板322相连接;第一支架31上设有驱动装置38;驱动装置38、位置检测装置均与 控制装置连接;驱动装置38包括马达381、减速装置382和传动齿轮383,其中传动齿轮383套 设在第一转轴33上,减速装置382—端与马达381连接,另一端与传动齿轮383连接,马达381 固定安装在第一支架31上。
[0021] 第一转轴33与第一支架31通过轴承转动连接,传动齿轮383、第一带轮35分别与第 一转轴33固定连接,第二带轮36、第二支架32分别与第二转轴34固定连接,第一支架31与第 二转轴34转动连接。
[0022] 一种设有摩擦型带传动关节的抓取机械手的工作方法:
[0023] 从物体外部抓取物体的具体工作方法如下:
[0024] 1)位置检测装置与控制装置相配合,使机械手整体到达第一设定位置;
[0025] 2)机械手的一组三节式机械手指2打开至设定程度,同时机械手整体到达第二议 定位置;
[0026] 3)控制装置发出指令使摩擦型带传动关节3开始动作,则机械手通过一组三节式 机械手指2开始抓取物体并逐渐收紧;
[0027] 4)当一组三节式机械手指2某个部位的抓取力达到设定值时,相应位置的摩擦型 带传动关节3打滑,一组三节式机械手指2的一节停止前进,若抓取力小于设定值,机械手指 2相应的一节继续抓紧;
[0028] 5)当机械手的所有摩擦型带传动关节3均打滑时,物体被稳定的抓牢;
[0029] 6)机械手带动物体移至第三设定位置;
[0030] 7)控制装置发出指令使摩擦型带传动关节3开始动作,马达3S1反转,一组三节式 机械手指2打开以松开物体;
[0031] 从中空物体内部抓取物体的具体工作方法如下:
[0032] 1)位置检测装置与控制装置相配合,使机械手整体到达第一设定位置;
[0033] 2)机械手的一组三节式机械手指2合拢至设定程度,同时机械手整体到达第二设 定位置,一组三节式机械手指2伸入中空物体内部;
[0034] 3)控制装置发出指令使摩擦型带传动关节3开始反向动作,则机械手通过一组三 节式机械手指2开始反向抓取物体并逐渐收紧;
[0035] 4)当一组三节式机械手指2某个部位的抓取力达到设定值时,相应位置的摩擦型 带传动关节3打滑,一组三节式机械手指2的一节停止前进,若抓取力小于设定值,一组三节 式机械手指2相应的一节继续抓紧;
[0036] 5)当机械手的所有摩擦型带传动关节3均打滑时,物体被稳定的抓牢;
[0037] 6)机械手带动物体移至第三设定位置;
[0038] 7)控制装置发出指令使摩擦型带传动关节3开始动作,马达381转动至设定状态, 一组三节式机械手指2合拢至设定程度以松开物体。
[0039] 所述第一设定位置,为一组三节式机械手指2端部在被抓物体上方,其距离为安全 距离,根据机械手和被抓物体的尺寸,由位置检测装置与控制装置控制;第二设定位置,为 一组三节式机械手指2开始抓取被抓物体时机械手整体所在位置;第三设定位置,为运送被 抓物体的目的地。
[0040] 以上所述仅是本发明的优选实施方式,应指出,对于本技术领域的普通技术人员 来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进,这些改进也应视为本发明的1呆 护范围。

Claims (8)

1.一种设有摩擦型带传动关节的抓取机械手的工作方法,其特征在于:从物体外部抓 取物体的具体工作方法如下: 1) 位置检测装置与控制装置相配合,使机械手整体到达第一设定位置; 2) 机械手的一组三节式机械手指(2)打开至设定程度,同时机械手整体到达第二设定 位置; 3) 控制装置发出指令使摩擦型带传动关节(3)开始动作,则机械手通过一组三节式机 械手指(2)开始抓取物体并逐渐收紧; 4) 当一组三节式机械手指(2)的抓取力达到设定值时,相应位置的摩擦型带传动关节 (3)打滑,一组三节式机械手指(2)的相应一节停止前进,若抓取力小于设定值,一组三节式 机械手指(2)相应的一节继续抓紧; 5) 当机械手的所有摩擦型带传动关节(3)均打滑时,物体被稳定的抓牢; 6) 机械手带动物体移至第三设定位置; 7) 控制装置发出指令使摩擦型带传动关节(3)开始动作,马达(381)反转,一组三节式 机械手指(2)打开以松开物体; 从中空物体内部抓取物体的具体工作方法如下: 1) 位置检测装置与控制装置相配合,使机械手整体到达第一设定位置; 2) 机械手的一组三节式机械手指(2)合拢至设定程度,同时机械手整体到达第二设定 位置,一组三节式机械手指(2)伸入中空物体内部; 3) 控制装置发出指令使摩擦型带传动关节(3)开始反向动作,则机械手通过一组三节 式机械手指(2)开始反向抓取物体并逐渐收紧; 4) 当一组三节式机械手指(2)的抓取力达到设定值时,相应位置的摩擦型带传动关节 (3)打滑,一组三节式机械手指(2)的相应一节停止前进,若抓取力小于设定值,一组三节式 机械手指(2)相应的一节继续抓紧; 5) 当机械手的所有摩擦型带传动关节(3)均打滑时,物体被稳定的抓牢; 6) 机械手带动物体移至第三设定位置; 7) 控制装置发出指令使摩擦型带传动关节(3)开始动作,马达(381)转动至设定状态, 一组三节式机械手指(2)合拢至设定程度以松开物体。
2. 根据权利要求1所述的一种设有摩擦型带传动关节的抓取机械手的工作方法,其特 征在于:所述一组三节式机械手指(2)与机械手基座(1)连接,所述一组三节式机械手指(2) 每相邻两节的连接处设有摩擦型带传动关节(3),机械手基座(1)上设有控制装置和位置检 测装置;所述摩擦型带传动关节(3)包括第一支架(31)和第二支架(32),设置在第一支架 (31)上的第一转轴(33)和第二转轴CM),设置在第一转轴(33)上的第一带轮(35),设置在 第二转轴(34)上的第二带轮(36);其中第一带轮(35)与第二带轮(36)之间设有皮带(37), 且皮带(37)与第一带轮(3f5)、第二带轮(36)之间依靠摩擦力传动;所述第一支架(31)和第 二支架(32)分别与一组三节式机械手指(2)上相邻的两节固定连接,第一支架(31)上设有 驱动装置(38),所述驱动装置(38)包括马达(381);驱动装置(38)、位置检测装置均与控制 装置连接。
3. 根据权利要求2所述的一种设有摩擦型带传动关节的抓取机械手的工作方法,其特 征在于:所述驱动装置(38)还包括减速装置(382)和传动齿轮(383),其中传动齿轮(383)套 设在弟一转轴(33)上,减速装置(382) —端与马达(381)连接,另一端与传动齿轮(383)连 接,马达(381)固定安装在第一支架(31)上。
4.根据权利要求2所述的一种设有摩擦型带传动关节的抓取机械手的工作方法,其特 征在于:所述第一支架C31)包括第一底板(311)和分别设置在第一底板(311)两端的两个第 一侧板(312),第二支架(32)包括第二底板(321)和分别设置在第二底板(321)两端的两个 第二侧板(322);第二转轴(34) —端分别与第一侧板(312)、第二侧板(322)相连接,另一端 分别与另一侧的第一侧板(312)、第二侧板(322)相连接。
5. 根据权利要求1所述的一种设有摩擦型带传动关节的抓取机械手的工作方法,其特 征在于:所述一组三节式机械手指(2)上设有橡胶套(4)。
6. 根据权利要求5所述的一种设有摩擦型带传动关节的抓取机械手的工作方法,其特 征在于:所述橡胶套(4)表面设有防滑纹。
7. 根据权利要求1所述的一种设有摩擦型带传动关节的抓取机械手的工作方法,其特 征在于:所述一组三节式机械手指(2)端部设有摩擦片(5)。
8. 根据权利要求1所述的一种设有摩擦型带传动关节的抓取机械手的工作方法,其特 征在于:所述一组三节式机械手指(2)的数量为3〜5个。
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