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

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

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。

背景技术

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。

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。

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

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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，可以实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；既实现正向抓取的打滑保护，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。

附图说明

图1为本发明所述的一种设有摩擦型带传动关节的抓取机械手的结构示意图；

图2为本发明所述的一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示意图；

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

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

本发明的一种设有摩擦型带传动关节的抓取机械手，如图1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为三节式，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。

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34一端分别与第一侧板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382一端与马达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。

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。

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；

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；

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。

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。

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保护范围。

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（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（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（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，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）套设在第一转轴（33）上，减速装置（382）一端与马达（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（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（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）一端分别与第一侧板（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。