CN107214727B - 一种机械手爪 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种机械手爪，涉及一种自动化机构。它解决了现有技术中机械手爪结构复杂的问题。本机械手爪，它包括两个对开的手指，两个手指的指根可转动的设置在铰链轴上，铰链轴固定在固定块上，固定块上设置有位于两个手指之间的定位销，在手指上设置有可与定位销配合的半圆槽，两个手指之间连接拉紧弹簧，拉紧弹簧的两端分别与两个手指固定，两个手指端部具有对峙的缺口，两个缺口形成夹持工件的夹口。本发明的机械手爪结合可自动定位的手指，实现了方便快速的对弹性金属夹的安装，利用简单的销轴实现对手指的定位简化了装置。

Description

一种机械手爪

技术领域

本发明属于一种机械手爪，特别是一种用于进行快速抓取小型工件的机械手爪。

背景技术

机械手能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。机械手是最早出现的工业机器人，也是最早出现的现代机器人，它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化。

机械手爪可以实现类似人手功能的机器人部件。机器人手爪是用来握持工件或工具的部件，是重要的执行机构之一。

目前的机械手爪一般均设置有独立的驱动部件，如电机或气压缸等，而且这些驱动机构还要配合上相应的传动机构将驱动部件的动作转换成机械手爪的开合动作，但有些简单任务又不需要较复杂的机械手爪，例如对于只需要简单的抓取一个小零件的机械手爪，如果设置独立的驱动部件及相应的传动转换机构，不但增加了成本，而且需要复杂的控制系统。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种机械手爪，本机械手爪不需要独立的驱动设备，结构简单，不需要复杂的控制系统，利用的机械手爪本身的结构即可实现对工件的抓取，在机械手爪松开夹持物后，机械手爪的夹口能够自动恢复到原来的位置，使得只要控制机械手爪的位置就可保证夹口的位置。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现： 一种机械手爪，它包括两个对开的手指，两个手指的指根可转动的设置在铰链轴上，铰链轴固定在固定块上，固定块上设置有位于两个手指之间的定位销，在手指上设置有可与定位销配合的半圆槽，两个手指之间连接拉紧弹簧，拉紧弹簧的两端分别与两个手指固定，两个手指端部具有对峙的缺口，两个缺口形成夹持工件的夹口。

本机械手爪的工作原理是这样的：将机械手爪移动到工件处，夹口对准工件，进而压向工件，使得工件被压入夹口内，在拉紧弹簧的复位拉力作用下夹住工件，然后将工件移动到指定位置，有其它机构取走工件或将工件安装到指定位置。由于定位销的存在，使得当工件离开夹口后，由于定位销的阻挡可使得两手指闭合时相对固定块的位置保持固定，即开夹口处无工件时，两个手指的半圆槽始终与定位销接触，从而使得夹爪的夹口位置相对于固定块不变，从而便于通过控制固定块的位置精确的控制夹口的位置，例如固定块可由机械臂控制移动，从而保证机械手控制的准确性。利用简单的定位销不需要专门的机构（如气缸等）专门的控制手指的开合，即简化了装置又提高了准确性、工作的稳定性，提高了效率降低了设备成本，是一种利用机构自适应定位的原理。

在上述的机械手爪中，所述固定块上设置有滑槽，所述定位销可滑动的配合在滑槽内，所述定位销与滑槽之间连接有驱动弹簧，常态下，即夹口中无工件时，驱动弹簧对定位销有一个朝向指根部的预拉力，使得当工件进入夹口中将两手指撑开后，定位销沿滑槽向指根部移动，使得定位销始终与两个手指接触实现对手指的定位，使得夹口的中心位置不变。

在上述的机械手爪中，所述手指上的半圆槽上有向指根方向延伸的斜坡缺口，便于定位销沿指根的夹缝向上移动。

在上述的机械手爪中，所述驱动弹簧为双程形状记忆合金弹簧，所述驱动弹簧连接电流控制电路，所述电流控制电路控制通过驱动弹簧的电流。控制电流通过双程形状记忆合金弹簧使得弹簧发热，当达到双程形状记忆合金弹簧的高温转变温度时，使得驱动弹簧或伸或缩，从而控制定位销沿滑槽移动，从而控制两手指的开合。

在上述的机械手爪中，所述拉紧弹簧为双程形状记忆合金弹簧，所述拉紧弹簧连接电流控制电路，所述电流控制电路控制通过拉紧弹簧的电流。控制电流通过双程形状记忆合金弹簧使得拉紧弹簧发热，当达到双程形状记忆合金弹簧的高温转变温度时，使得拉紧弹簧变形从而控制手爪的开合，可以根据需要设置，例如，当要机械手爪需要夹持到物体时，给拉紧弹簧通电加热使得弹簧伸长，从而将两个手指分开夹持住物体，然后断电降温使得拉紧弹簧收缩夹紧物体，将物体移动到位置后再通电打开手指使得物体脱离机械手爪。当然也可以是通电温度升高使得拉紧弹簧收缩，从而实现通过通电增加对物体的夹持力。

在上述的机械手爪中，连接拉紧弹簧两端的两根导线分别穿过所述的铰链轴与控制电路连接。

在上述的机械手爪中，所述拉紧弹簧为双程形状记忆合金弹簧，所述拉紧弹簧与两个手指串联后与电流控制电路连接，所述电流控制电路控制通过拉紧弹簧的电流，定位销为绝缘体，手指为导体，使得只有两个手指接触时才能使得电流能够通过拉紧弹簧，即两个手指相当于开关，当两个手指之间夹持导体时，即实现了两个手指的电接触，也即实现了开关的闭合，这时电流控制电路可以使得电流通过拉紧弹簧，从而使得拉紧弹簧发热，从而控制拉紧弹簧或伸或缩实现对手指的开合控制。

在上述的机械手爪中，定位销可由设置在固定块上的伸缩控制机构控制沿滑槽滑动，用于主动的控制夹口张开，例如利用设置在固定块上的气压缸的活塞伸缩控制定位销移动。

与现有技术相比，本机械手爪具有以下优点：

1、本发明的机械手爪结合可自动定位的手指，实现了方便快速的对弹性金属夹的安装，利用简单的销轴实现对手指的定位简化了装置。

2、本发明利用形状记忆合金弹簧通过电流控制机械手爪的开合，使得机械手爪的重量轻，便于移动，简化机械结构。

3、本发明结构简单，操作方便，成本低，可大大提高工作效率。

附图说明

图1是实施例一的结构示意图；

图2是图1的剖视图；

图3是机械手爪的手指夹持工件的示意图；

图4是实施例二的示意图。

图中，第一手指1、第二手指2、铰链轴3、固定块4、定位销5、半圆槽6、斜坡缺口61、拉紧弹簧7、夹口8、滑槽9、驱动弹簧10、工件11、连接导线12、导线13。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例，并结合附图对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

实施例一

如图1、2、3所示，一种机械手爪，它包括两个对开的手指，分别定义为第一手指1、第二手指2，两个手指的指根可转动的设置在铰链轴3上，铰链轴固定在固定块4上，固定块可用于与机械臂连接，固定块上设置有位于两个手指之间的定位销5，在手指上设置有可与定位销配合的半圆槽6，两个手指之间连接拉紧弹簧7，拉紧弹簧的两端分别与两个手指固定，两个手指端部具有对峙的缺口，两个缺口形成夹持工件的夹口8。

本机械手爪的工作原理是这样的：将机械手爪移动到工件处，夹口对准工件，进而压向工件，使得工件被压入夹口内，在拉紧弹簧的复位拉力作用下夹住工件，然后将工件移动到指定位置，有其它机构取走工件或将工件安装到指定位置。由于定位销的存在，使得当工件离开夹口后，由于定位销的阻挡可使得两手指闭合时相对固定块的位置保持固定，即开夹口处无工件时，两个手指的半圆槽始终与定位销接触，从而使得夹爪的夹口位置相对于固定块不变，从而便于通过控制固定块的位置精确的控制夹口的位置，例如固定块可由机械臂控制移动，从而保证机械手控制的准确性。利用简单的定位销不需要专门的机构（如气缸等）专门的控制手指的开合，即简化了装置又提高了准确性、工作的稳定性，提高了效率降低了设备成本，是一种利用机构自适应定位的原理。

进一步，定位销也可由设置在固定块上的伸缩控制机构控制沿滑槽滑动，用于主动的控制夹口张开，例如利用设置在固定块上的气压缸的活塞伸缩控制定位销移动。

进一步，所述固定块上设置有滑槽9，所述定位销可滑动的配合在滑槽内，所述定位销与滑槽之间连接有驱动弹簧10，常态下，即夹口中无工件时，驱动弹簧对定位销有一个朝向指根部的预拉力，使得当工件进入夹口中将两手指撑开后，定位销沿滑槽向指根部移动，使得定位销始终与两个手指接触实现对手指的定位，使得夹口的中心位置不变。

进一步，所述手指上的半圆槽上有向指根方向延伸的斜坡缺口61，便于定位销沿指根的夹缝向上移动。

进一步，所述驱动弹簧为双程形状记忆合金弹簧，所述驱动弹簧连接电流控制电路，所述电流控制电路控制通过驱动弹簧的电流。控制电流通过双程形状记忆合金弹簧使得弹簧发热，当达到双程形状记忆合金弹簧的高温转变温度时，使得驱动弹簧或伸或缩，从而控制定位销沿滑槽移动，从而控制两手指的开合。

进一步，所述拉紧弹簧为双程形状记忆合金弹簧，所述拉紧弹簧连接电流控制电路，所述电流控制电路控制通过拉紧弹簧的电流。控制电流通过双程形状记忆合金弹簧使得拉紧弹簧发热，当达到双程形状记忆合金弹簧的高温转变温度时，使得拉紧弹簧变形从而控制手爪的开合，可以根据需要设置，例如，当要机械手爪需要夹持到物体时，给拉紧弹簧通电加热使得弹簧伸长，从而将两个手指分开夹持住物体，然后断电降温使得拉紧弹簧收缩夹紧物体，将物体移动到位置后再通电打开手指使得物体脱离机械手爪。当然也可以是通电温度升高使得拉紧弹簧收缩，从而实现通过通电增加对物体的夹持力。

进一步，连接拉紧弹簧两端的两根导线13分别穿过所述的铰链轴与控制电路连接。

实施例二

如图4所示，与实施例一不同的是，所述拉紧弹簧为双程形状记忆合金弹簧，所述拉紧弹簧与两个手指串联后与电流控制电路连接，所述电流控制电路控制通过拉紧弹簧的电流，定位销为绝缘体，手指为导体，使得只有两个手指接触时才能使得电流能够通过拉紧弹簧，即两个手指相当于开关，当两个手指之间夹持的工件11为导体时，即实现了两个手指的电接触，也即实现了开关的闭合，这时电流控制电路可以使得电流通过拉紧弹簧，从而使得拉紧弹簧发热，从而控制拉紧弹簧或伸或缩实现对手指的开合控制。例如拉紧弹簧一端与第一手指通过连接导线12连接，拉紧弹簧另一端与电流控制电路的负极连接，第二手指与电流控制电路的正极连接。

尽管本文较多地使用了一些术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (4)

1.一种机械手爪，其特征在于，它包括两个对开的手指，两个手指的指根可转动的设置在铰链轴上，铰链轴固定在固定块上，固定块上设置有位于两个手指之间的定位销，在手指上设置有可与定位销配合的半圆槽，两个手指之间连接拉紧弹簧，拉紧弹簧的两端分别与两个手指固定，两个手指端部具有对峙的缺口，两个缺口形成夹持工件的夹口，所述拉紧弹簧为双程形状记忆合金弹簧，所述拉紧弹簧与两个手指串联后与电流控制电路连接，所述电流控制电路控制通过拉紧弹簧的电流，定位销为绝缘体，手指为导体，使得只有两个手指接触时才能使得电流能够通过拉紧弹簧，当两个手指之间夹持的工件为导体时，即实现了两个手指的电接触。

2.根据权利要求1所述的机械手爪，其特征在于，所述固定块上设置有滑槽，所述定位销可滑动的配合在滑槽内，所述定位销与滑槽之间连接有驱动弹簧，常态下，驱动弹簧对定位销有一个朝向指根部的预拉力。

3.根据权利要求2所述的机械手爪，其特征在于，所述手指上的半圆槽上有向指根方向延伸的斜坡缺口。

4.根据权利要求2所述的机械手爪，其特征在于，所述驱动弹簧为双程形状记忆合金弹簧，所述驱动弹簧连接电流控制电路，所述电流控制电路控制通过驱动弹簧的电流。