CN106584495B - 机械爪及机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机械爪，其包括固定装置、驱动装置、两个爪件及两个杆件，所述驱动装置安装于所述固定装置上，所述两个爪件分别转动地连接在所述固定装置的两侧，所述两个爪件位于所述驱动装置的两侧，所述两个杆件分别与所述两个爪件活动连接，所述驱动装置通过驱动所述两个杆件运动以带动所述两个爪件开合。本发明实施方式的机械爪中，机械爪可通过驱动装置驱动两个杆件运动，从而形成省力杠杆驱动所述两个爪件开合，因此，驱动装置的驱动力损耗较小。另外，本发明还公开了一种机器人，所述机器人包括上述机械爪。

Description

机械爪及机器人

技术领域

本发明涉及机器人领域，尤其是涉及一种机械爪及机器人。

背景技术

现有的机械爪可由气缸或电机驱动。由气缸驱动的机械爪体积较大，且在撤去动力后无法保持夹紧状态；由电机驱动的机械爪存在驱动力损耗较大的问题。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提供了一种机械爪及机器人。

本发明实施方式的机械爪包括固定装置、驱动装置、两个爪件及两个杆件，所述驱动装置安装于所述固定装置上，所述两个爪件分别转动地连接在所述固定装置的两侧，所述两个爪件位于所述驱动装置的两侧，所述两个杆件分别与所述两个爪件活动连接，所述驱动装置通过驱动所述两个杆件运动以带动所述两个爪件开合。

本发明实施方式的机械爪可通过驱动装置驱动两个杆件运动，从而形成省力杠杆驱动所述两个爪件开合，因此，驱动装置的驱动力损耗较小。

在一个实施方式中，所述两个爪件对称地设置于所述驱动装置的两侧。

在一个实施方式中，每个所述爪件的根部开设有转动孔，每个所述爪件通过所述转动孔与转动轴配合而转动地连接于所述固定装置上。

在一个实施方式中，所述驱动装置包括控制器、电机、输出轴及滑块，所述控制器连接所述电机，所述输出轴连接所述滑块与所述电机，所述滑块可沿所述输出轴轴向地运动，所述两个杆件分别活动连接于所述滑块的两侧，所述电机用于驱动所述输出轴转动以带动所述滑块沿所述输出轴轴向地运动从而带动所述两个杆件运动。

在一个实施方式中，所述控制器上设置有第一限位开关，所述第一限位开关用于限制所述两个爪件开合的角度。

在一个实施方式中，所述控制器上设置有第二限位开关，所述第二限位开关用于在所述两个爪件闭合时，控制所述电机关闭。

在一个实施方式中，所述输出轴上设置有蜗杆状结构，所述滑块包括蜗轮，所述蜗杆状结构与所述蜗轮配合。

在一个实施方式中，所述输出轴上设置有螺纹状结构，所述滑块设置有螺纹，所述螺纹状结构与所述螺纹配合。

在一个实施方式中，每个所述爪件包括连接件，每个所述爪件通过所述连接件与所述杆件活动连接。

在一个实施方式中，所述连接件开设有第一轴孔，所述杆件开设有第二轴孔，连接轴穿设所述第一轴孔及所述第二轴孔从而将所述连接件与所述杆件活动连接。

在一个实施方式中，所述连接件是以所述转动轴为圆心，以到所述转动轴的距离为半径的圆弧状连接件。

在一个实施方式中，每个所述爪件的前端设置有V型的抓取结构。

在一个实施方式中，所述抓取结构形成有凹陷结构，所述凹陷结构上安装有抓取件。

在一个实施方式中，所述固定装置包括支撑件、上盖及下盖，所述上盖与所述下盖配合并形成有收容空间，所述支撑件、所述驱动装置、所述两个杆件及所述两个爪件的根部收容于所述收容空间，所述驱动装置通过所述支撑件安装于所述下盖中。

在一个实施方式中，所述机械爪还包括连接端，所述连接端连接所述驱动装置。

本发明实施方式的机器人包括上述任一实施方式的机械爪。

本发明实施方式的机器人中，机械爪可通过驱动装置驱动两个杆件运动，从而形成省力杠杆驱动所述两个爪件开合，因此，驱动装置的驱动力损耗较小。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施方式的机械爪的立体示意图。

图2是根据本发明实施方式的机械爪的另一立体示意图。

图3是根据本发明实施方式的机械爪的部分立体示意图。

图4是根据本发明实施方式的机械爪的另一部分立体示意图。

图5是根据本发明实施方式的机械爪的又一部分立体示意图。

图6是根据本发明实施方式的机械爪的蜗杆状结构与蜗轮配合的立体示意图。

图7是根据本发明实施方式的机械爪的电机与设置有蜗杆状结构的输出轴的配合立体示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接。可以是机械连接，也可以是电连接。可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

请参阅图1～图5，本发明实施方式的机械爪100包括固定装置10、驱动装置20、两个爪件30及两个杆件40(见图3)。驱动装置20安装于固定装置10上。两个爪件30分别转动地连接在固定装置10的两侧。两个爪件30位于驱动装置20的两侧。两个杆件40分别与两个爪件30活动连接。驱动装置20通过驱动两个杆件40运动以带动两个爪件30开合。

本发明实施方式的机械爪100可通过驱动装置20驱动两个杆件40运动，从而形成省力杠杆驱动两个爪件30开合，因此，驱动装置20的驱动力损耗较小。

具体地，当通过机械爪100抓取物体时，驱动装置20通过驱动两个杆件40运动以带动闭合的两个爪件30张开至一定角度。例如，驱动装置20驱动两个杆件40运动以带动两个爪件30从图1所示的状态张开至图2所示的状态。

在一个实施方式中，固定装置10包括支撑件11、上盖12及下盖13。上盖12与下盖13配合并形成有收容空间121(见图4)。支撑件11、驱动装置20、两个杆件40及两个爪件30的根部31收容于收容空间121。驱动装置20通过支撑件11安装于下盖13中。

如此，机械爪100的安装结构简单，利于机械爪100的装配。

本发明实施方式中，支撑件11通过螺钉安装于下盖13上。如此，支撑件11与下盖13的连接结构简单及稳定。

本发明实施方式中，下盖13设置有两个避位孔131。两个爪件30分别从对应的避位孔131伸出固定装置10。

如此，当驱动装置20通过驱动两个杆件40运动并带动两个爪件30打开或闭合时，避位孔131能够有效避免固定装置10对两个爪件30的开合产生限制作用。

在一个实施方式中，两个爪件30对称地设置于驱动装置20的两侧。

如此，当机械爪100抓取物体时，对称地设置于驱动装置20两侧的两个爪件30有利于保持机械爪100的平衡稳定性，从而能够更加平稳地实现对物体的抓取。

在一个实施方式中，每个爪件30的根部31开设有转动孔32。每个爪件30通过转动孔32与转动轴33配合而转动地连接于固定装置10上。

具体地，本发明实施方式中，当通过机械爪100抓取物体时，两个爪件30分别绕着对应的转动轴33转动以完成对物体的抓取。

如此，每个爪件30通过转动孔32与转动轴33配合实现转动连接，结构简单。

在一个实施方式中，驱动装置20包括控制器21、电机22、输出轴23及滑块24。控制器21连接电机22。输出轴23连接滑块24与电机22。滑块24可沿输出轴23轴向地运动。两个杆件40分别活动连接于滑块24的两侧。电机22用于驱动输出轴23转动以带动滑块24沿输出轴23轴向地运动从而带动两个杆件40运动。

具体地，在本发明实施方式中，控制器21控制电机22驱动输出轴23转动以带动滑块24沿输出轴23轴向地往前或往后运动，从而带动两个杆件40来回运动，从而通过两个杆件40带动对应的两个爪件30绕着转动轴33转动以完成抓取及放开动作。

如此，驱动装置20通过将输出轴23的转动转化为滑块24的轴向运动，从而带动两个杆件40运动，以实现两个爪件30的张开与闭合。

在本发明实施方式中，电机22安装于支撑件11上。如此，结构稳定。

在本发明实施方式中，电机22采用非伺服电机。在其他实施方式中，电机22可以为伺服电机，因此，需要说明的是，并不仅仅限于本发明实施方式中的非伺服电机。

在一个实施方式中，控制器21上设置有第一限位开关21a。第一限位开关21a用于限制两个爪件30开合的角度。

具体地，第一限位开关21a可用于限制两个爪件30的最大张开角度，以防止两个爪件30张开角度过大而影响机械爪100的抓取。

例如，当两个爪件30的张开角度达到最大值时，其中一个爪件30触发第一限位开关21a，使第一限位开关21a发送相应的第一限位信号至控制器21，再由控制器21根据第一限位信号发出控制信号使得电机22停止工作，从而达到限位的目的。

在一个实施方式中，控制器21上设置有第二限位开关21b。第二限位开关21b用于在两个爪件30闭合时，控制电机22关闭。

例如，当两个爪件30处于闭合状态时，其中一个爪件30触发第二限位开关21b，使第二限位开关21b发送相应的第二限位信号至控制器21，再由控制器21根据第二限位信号发出控制信号使得电机22停止工作，从而达到限位的目的。

如此，这样可避免在机械爪100闭合后电机22持续工作造成滑块24卡死。

请参阅图6及图7，在一个实施方式中，输出轴23上设置有蜗杆状结构23a。滑块24包括蜗轮(图未示出，蜗轮被滑块24所遮挡)。蜗杆状结构23a与蜗轮配合。

蜗杆状结构23a与蜗轮配合以实现蜗杆状结构23a与蜗轮的自锁功能及实现滑块24沿输出轴23的轴向运动，如此，即使当机械爪100失去动力，两个爪件30也能够保持原有的夹持力。

可以理解，在其他实施方式中，输出轴上设置有螺纹状结构。滑块设置有螺纹。螺纹状结构与螺纹配合。如此，螺纹状结构与螺纹配合以实现滑块沿输出轴的轴向运动。

在一个实施方式中，每个爪件30包括连接件34。每个爪件30通过连接件34与杆件40活动连接。

具体地，本发明实施方式中，每个爪件30包括与另一个爪件30相对的连接面35。每个连接件34固设于对应的连接面35上。

如此，驱动装置20通过驱动两个杆件40运动并将作用力传递至连接件34以带动两个爪件30开合，从而增大了驱动力臂，且提高了两个爪件30之间可设置的空间。

在一个实施方式中，连接件34开设有第一轴孔(图未示，第一轴孔被杆件40所遮挡)。杆件40开设有第二轴孔40a。连接轴34a穿设第一轴孔及第二轴孔40a从而将连接件34与杆件40活动连接。

如此，连接件34与杆件40通过连接轴34a穿设第一轴孔及第二轴孔40a而实现活动连接，连接结构简单且稳定。

在一个实施方式中，连接件34是以转动轴33为圆心，以到转动轴33的距离为半径的圆弧状连接件。

如此，当两个爪件30运动时，两个爪件30投射到机械爪100的下盖13对应的截面积大小及位置均不变，因此两个爪件30可以从较小的避位孔131中伸出固定装置10，从而提升了机械爪100的整体外观。

在一个实施方式中，每个爪件30的前端设置有V型的抓取结构36。

如此，能够保证两个爪件30抓取物体的稳定性，并可实现对不同形状的物体的抓取，例如方形、圆形或其它不规则物体。

在一个实施方式中，抓取结构36形成有凹陷结构36a。凹陷结构36a上安装有抓取件36b。

具体地，当通过机械爪100抓取物体时，两个爪件30通过凹陷结构36a上安装的抓取件36b实现对物体的抓取。

如此，当通过机械爪100抓取物体时，两个爪件30作用于物体的作用力较为稳定，从而能够有效保证两个爪件30抓取物体的成功率。

本发明实施方式中，抓取件36b为橡胶件。

如此，可缓冲两个爪件30作用于物体的作用力，且由于橡胶件具有较高的摩擦系数，从而能够提高两个爪件30对物体抓取的稳定性。

在一个实施方式中，机械爪100还包括连接端50。连接端50连接驱动装置20。

具体地，连接端50包括连接线51及两个连接头52。连接线51连接两个连接头52，其中一个连接头52连接驱动装置20，另外一个连接头52可用于连接外部装置。因此，机械爪100通过连接端50实现与外部装置的通信。

本发明实施方式的机器人包括上述任一实施方式的机械爪。

本发明实施方式的机器人中，机械爪可通过驱动装置驱动两个杆件运动，从而形成省力杠杆驱动两个爪件开合，因此，驱动装置的驱动力损耗较小。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施方式，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (14)

1.一种机械爪，其特征在于，包括：

固定装置，所述固定装置设置有两个避位孔；

驱动装置，所述驱动装置安装于所述固定装置上；

两个爪件，所述两个爪件分别转动地连接在所述固定装置的两侧并分别从对应的所述避位孔伸出所述固定装置，所述两个爪件位于所述驱动装置的两侧；

两个杆件，所述两个杆件分别与所述两个爪件活动连接，所述驱动装置通过驱动所述两个杆件运动以带动所述两个爪件开合；

每个所述爪件转动地连接于所述固定装置，每个所述爪件包括连接件，每个所述爪件通过所述连接件与所述杆件转动连接，每个所述爪件包括与另一个所述爪件相对的连接面，所述连接面构成所述爪件的侧面，每个所述连接件固设于对应的所述连接面，所述连接件为以所述爪件相对于所述固定装置转动的转动中心为圆心并以到所述转动中心的距离为半径的圆弧状连接件；

连接端，所述连接端包括连接线及两个连接头，所述连接线连接两个所述连接头，其中一个所述连接头连接所述驱动装置，另外一个所述连接头用于连接外部装置以通过所述连接端实现与所述外部装置的通信。

2.如权利要求1所述的机械爪，其特征在于，所述两个爪件对称地设置于所述驱动装置的两侧。

3.如权利要求1所述的机械爪，其特征在于，每个所述爪件的根部开设有转动孔，每个所述爪件通过所述转动孔与转动轴配合而转动地连接于所述固定装置上。

4.如权利要求3所述的机械爪，其特征在于，所述驱动装置包括控制器、电机、输出轴及滑块，所述控制器连接所述电机，所述输出轴连接所述滑块与所述电机，所述滑块可沿所述输出轴轴向地运动，所述两个杆件分别活动连接于所述滑块的两侧，所述电机用于驱动所述输出轴转动以带动所述滑块沿所述输出轴轴向地运动从而带动所述两个杆件运动。

5.如权利要求4所述的机械爪，其特征在于，所述控制器上设置有第一限位开关，所述第一限位开关用于限制所述两个爪件开合的角度。

6.如权利要求4所述的机械爪，其特征在于，所述控制器上设置有第二限位开关，所述第二限位开关用于在所述两个爪件闭合时，控制所述电机关闭。

7.如权利要求4所述的机械爪，其特征在于，所述输出轴上设置有蜗杆状结构，所述滑块包括蜗轮，所述蜗杆状结构与所述蜗轮配合。

8.如权利要求4所述的机械爪，其特征在于，所述输出轴上设置有螺纹状结构，所述滑块设置有螺纹，所述螺纹状结构与所述螺纹配合。

9.如权利要求1所述的机械爪，其特征在于，所述连接件开设有第一轴孔，所述杆件开设有第二轴孔，连接轴穿设所述第一轴孔及所述第二轴孔从而将所述连接件与所述杆件活动连接。

10.如权利要求3所述的机械爪，其特征在于，所述连接件是以所述转动轴为圆心，以到所述转动轴的距离为半径的所述圆弧状连接件。

11.如权利要求1所述的机械爪，其特征在于，每个所述爪件的前端设置有V型的抓取结构。

12.如权利要求11所述的机械爪，其特征在于，所述抓取结构形成有凹陷结构，所述凹陷结构上安装有抓取件。

13.如权利要求1所述的机械爪，其特征在于，所述固定装置包括支撑件、上盖及下盖，所述上盖与所述下盖配合并形成有收容空间，所述支撑件、所述驱动装置、所述两个杆件及所述两个爪件的根部收容于所述收容空间；

所述驱动装置通过所述支撑件安装于所述下盖中。

14.一种机器人，其特征在于，包括如权利要求1-13任意一项所述的机械爪。

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