CN107891435B - 一种三指机器人手爪结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种三指机器人手爪结构，包括基座，基座上通过第一关节连接有三个手指，手指包括与第一关节连接的第一指部，第一指部的顶部通过第二关节连接有第二指部，所述第二关节内安装有驱动轴，驱动轴上固定套接有第一齿轮和第二齿轮，第一齿轮和第二齿轮分别位于第一连杆的两侧，第一齿轮啮合有第一齿条，第一齿条顶部固定有第一弹性金属片，第一弹性金属片位于第二关节外侧的一端固定连接有第一支撑臂，第二齿轮啮合有第二齿条，第二齿条顶部固定有第二弹性金属片，第二弹性金属片位于第二关节外侧的一端固定连接有第二支撑臂。本发明能够解决现有技术的不足，改善了关节部位对于工件的支撑效果。
Description
技术领域
本发明涉及工业自动化技术领域，尤其是一种三指机器人手爪结构。
背景技术
工业机器人手爪是安装在机器人末端执行装置上，用于抓取目标工件的部件。为了提高手爪的灵活度，机器人手爪普遍采用多自由度的结构设计。其中，三指机器人手爪是一种常见的结构，例如中国发明专利CN 105364935 B公开的三指三自由度构型机器人手爪。这类手爪机构在抓取工件时，其手指关节部位发生弯曲，实现手指对工件的夹取。在手指夹取工件时，由于其关节部位发生弯曲，导致其关节部位与工件之间没有足够的接触和支撑，当工件重量较大或者为异形件时，容易出现工件夹持不稳定的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种三指机器人手爪结构，能够解决现有技术的不足，改善了关节部位对于工件的支撑效果。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。
一种三指机器人手爪结构，包括基座，基座上通过第一关节连接有三个手指，手指包括与第一关节连接的第一指部，第一指部的顶部通过第二关节连接有第二指部，所述第二关节内安装有驱动轴，驱动轴的两端套接在轴承内，驱动轴的一端连接有驱动电机，驱动电机和轴承固定在第一指部上，第二指部通过第一连杆连接在驱动轴上，驱动轴上固定套接有第一齿轮和第二齿轮，第一齿轮和第二齿轮分别位于第一连杆的两侧，第一齿轮啮合有第一齿条，第一齿条顶部固定有第一弹性金属片，第一弹性金属片贯穿第二关节，第一弹性金属片位于第二关节外侧的一端固定连接有第一支撑臂，第一指部内侧面固定有第一弹性内衬板，第一弹性内衬板与第一弹性金属片连接，第二齿轮啮合有第二齿条，第二齿条顶部固定有第二弹性金属片，第二弹性金属片贯穿第二关节，第二弹性金属片位于第二关节外侧的一端固定连接有第二支撑臂，第二指部内侧面固定有第二弹性内衬板，第二弹性内衬板与第二弹性金属片连接。
作为优选，所述第一支撑臂上对称固定有两个支撑板，两个支撑板共面设置，支撑板的外侧面连接有橡胶挡板，橡胶挡板上均匀设置有若干个凸起部，凸起部内设置有第一弹簧体。
作为优选，所述凸起部内部设置有滑槽，第一弹簧体的一端固定在橡胶挡板上，第一弹簧体的另一端固定在滑块上，滑块滑动卡接在滑槽内，滑槽顶部对称设置有两个第三弹性金属片。
作为优选，所述第二支撑臂内部活动套接有支撑杆，支撑杆底部通过第二弹簧体连接在第二支撑臂内，支撑杆的顶部位于第二支撑臂外侧。
作为优选，所述支撑杆底部固定连接有第四弹性金属片，第四弹性金属片位于第二弹簧体内，第四弹性金属片与第二支撑臂选择性接触，第四弹性金属片外侧设置有橡胶层。
作为优选，所述支撑杆上套接有侧向平衡板，侧向平衡板通过定位销与支撑杆固定。
作为优选，所述第一弹性内衬板包括若干个首尾交错相连的第三弹簧体和第一弧形橡胶板，第一弧形橡胶板两端连接有第一加强板。
作为优选，第二弹性内衬板包括若干个首尾交错相连的第四弹簧体和第二弧形橡胶板，第二弧形橡胶板两端连接有第二加强板，第一加强板与第二加强板的轴线的夹角为45°。
采用上述技术方案所带来的有益效果在于：本发明通过在关节处设置支撑臂，使用带动关键活动的驱动电机进行驱动，实现在关节弯折时支撑臂向外伸出对工件进行支撑。第一支撑臂上的两个支撑板可以对工件顶部进行定位，橡胶挡板上的凸起部可以对工件不同位置实现弹性形变，从而起到对工件充分支撑固定的效果。第二支撑臂用来配合第一支撑臂对工件底部或侧面进行定位，支撑杆可以利用第四弹性金属片进行阻尼可变的伸缩调整，用来适应工件夹持位置的不同结构。由于两个支撑臂不在同一平面，通过设置平衡板，可以提高对工件夹持的平衡度。支撑臂与弹性内衬板连接，当支撑臂伸出时，弹性内衬板发生弹性拉伸，弧形橡胶板同步产生拉伸形变，使得加强板与弧形橡胶板的接触压力加大，实现弹性内衬板与工件之间接触支撑力根据夹持状态实时调整。
附图说明
图1是本发明一个具体实施方式的结构图。
图2是本发明一个具体实施方式中第二关节的结构图。
图3是本发明一个具体实施方式中第一支撑臂的结构图。
图4是本发明一个具体实施方式中凸起部的结构图。
图5是本发明一个具体实施方式中第二支撑臂的结构图。
图6是本发明一个具体实施方式中第一弧形橡胶板的结构图。
图7是本发明一个具体实施方式中第二弧形橡胶板的结构图。
图8是本发明一个具体实施方式中安装孔内部的结构图。
图中：1、基座；2、第一关节；3、手指；4、第一指部；5、第二关节；6、第二指部；7、驱动轴；8、轴承；9、第一连杆；10、第一齿轮；11、第二齿轮；12、第一齿条；13、第一弹性金属片；14、第一支撑臂；15、第一弹性内衬板；16、第二齿条；17、第二弹性金属片；18、第二支撑臂；19、第二弹性内衬板；20、支撑板；21、弧形橡胶板；22、凸起部；23、第一弹簧体；24、滑槽；25、滑块；26、第三弹性金属片；27、支撑杆；28、第二弹簧体；29、第四弹性金属片；30、橡胶层；31、平衡板；32、第三弹簧体；33、第一弧形橡胶板；34、第一加强板；35、第四弹簧体；36、第二弧形橡胶板；37、第二加强板；38、离合器；39、安装孔；40、限位块；41、凹槽；42、橡胶套；43、定位销。
具体实施方式
本发明中使用到的标准零件均可以从市场上购买，异形件根据说明书的和附图的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接、粘贴等常规手段，在此不再详述。
参照图1-8，本发明的一个具体实施方式包括基座1，基座1上通过第一关节2连接有三个手指3，手指3包括与第一关节2连接的第一指部4，第一指部4的顶部通过第二关节5连接有第二指部6，所述第二关节5内安装有驱动轴7，驱动轴7的两端套接在轴承8内，驱动轴7的一端连接有驱动电机38，驱动电机38和轴承8固定在第一指部4上，第二指部6通过第一连杆9连接在驱动轴7上，驱动轴7上固定套接有第一齿轮10和第二齿轮11，第一齿轮10和第二齿轮11分别位于第一连杆9的两侧，第一齿轮10啮合有第一齿条12，第一齿条12顶部固定有第一弹性金属片13，第一弹性金属片13贯穿第二关节5，第一弹性金属片13位于第二关节5外侧的一端固定连接有第一支撑臂14，第一指部4内侧面固定有第一弹性内衬板15，第一弹性内衬板15与第一弹性金属片13连接，第二齿轮11啮合有第二齿条16，第二齿条16顶部固定有第二弹性金属片17，第二弹性金属片17贯穿第二关节5，第二弹性金属片17位于第二关节5外侧的一端固定连接有第二支撑臂18，第二指部6内侧面固定有第二弹性内衬板19，第二弹性内衬板19与第二弹性金属片17连接。第一支撑臂14上对称固定有两个支撑板20，两个支撑板20共面设置，支撑板20的外侧面连接有橡胶挡板21，橡胶挡板21上均匀设置有若干个凸起部22，凸起部22内设置有第一弹簧体23。凸起部22内部设置有滑槽24，第一弹簧体23的一端固定在橡胶挡板21上，第一弹簧体23的另一端固定在滑块25上，滑块25滑动卡接在滑槽24内，滑槽24顶部对称设置有两个第三弹性金属片26。第二支撑臂18内部活动套接有支撑杆27，支撑杆27底部通过第二弹簧体28连接在第二支撑臂18内，支撑杆27的顶部位于第二支撑臂18外侧。支撑杆27底部固定连接有第四弹性金属片29，第四弹性金属片29位于第二弹簧体28内，第四弹性金属片29与第二支撑臂18选择性接触，第四弹性金属片29外侧设置有橡胶层30。支撑杆27上套接有侧向平衡板31，侧向平衡板31通过定位销43与支撑杆27固定。第一弹性内衬板15包括若干个首尾交错相连的第三弹簧体32和第一弧形橡胶板33，第一弧形橡胶板33两端连接有第一加强板34。第二弹性内衬板19包括若干个首尾交错相连的第四弹簧体35和第二弧形橡胶板36，第二弧形橡胶板36两端连接有第二加强板37，第一加强板34与第二加强板37的轴线的夹角为45°。
另外，为了进一步提高本发明的技术效果，还可以做如下改进。
第一齿轮10和第二齿轮11分别通过离合器38与驱动轴7连接，通过离合器38控制第一齿轮10和第二齿轮11与驱动轴7的结合，从而实现两个支撑臂的独立控制。
第二弧形橡胶板36的两端设置有安装孔39，第二加强板37活动插接在安装孔39内，安装孔39内设置有两个限位块40，限位块40之间的夹角为25°。第二加强板37设计为与第二弧形橡胶板36活动连接，可以实现第二加强板37根据工件表面形状改变其与第二弧形橡胶板36的接触角度，从而获得更好的夹持角度。
凸起部22顶部设置有凹槽41，凹槽41两侧设置有橡胶套42，第三弹性金属片26靠近凹槽41的一端套接在橡胶套42内。通过设计凹槽41可以提高凸起部22受力形变时与夹持工件之间的夹持稳定性，第三弹性金属片26的一端与橡胶套42连接，可以提高其与凸起部22形变的同步性，从而提高凸起部22整体形变量与工件夹持部为的配合度。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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，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。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (3)
1.一种三指机器人手爪结构，包括基座(1)，基座(1)上通过第一关节(2)连接有三个手指(3)，手指(3)包括与第一关节(2)连接的第一指部(4)，第一指部(4)的顶部通过第二关节(5)连接有第二指部(6)，其特征在于：所述第二关节(5)内安装有驱动轴(7)，驱动轴(7)的两端套接在轴承(8)内，驱动轴(7)的一端连接有驱动电机(38)，驱动电机(38)和轴承(8)固定在第一指部(4)上，第二指部(6)通过第一连杆(9)连接在驱动轴(7)上，驱动轴(7)上固定套接有第一齿轮(10)和第二齿轮(11)，第一齿轮(10)和第二齿轮(11)分别位于第一连杆(9)的两侧，第一齿轮(10)啮合有第一齿条(12)，第一齿条(12)顶部固定有第一弹性金属片(13)，第一弹性金属片(13)贯穿第二关节(5)，第一弹性金属片(13)位于第二关节(5)外侧的一端固定连接有第一支撑臂(14)，第一指部(4)内侧面固定有第一弹性内衬板(15)，第一弹性内衬板(15)与第一弹性金属片(13)连接，第二齿轮(11)啮合有第二齿条(16)，第二齿条(16)顶部固定有第二弹性金属片(17)，第二弹性金属片(17)贯穿第二关节(5)，第二弹性金属片(17)位于第二关节(5)外侧的一端固定连接有第二支撑臂(18)，第二指部(6)内侧面固定有第二弹性内衬板(19)，第二弹性内衬板(19)与第二弹性金属片(17)连接；
所述第一支撑臂(14)上对称固定有两个支撑板(20)，两个支撑板(20)共面设置，支撑板(20)的外侧面连接有橡胶挡板(21)，橡胶挡板(21)上均匀设置有若干个凸起部(22)，凸起部(22)内设置有第一弹簧体(23)；所述凸起部(22)内部设置有滑槽(24)，第一弹簧体(23)的一端固定在橡胶挡板(21)上，第一弹簧体(23)的另一端固定在滑块(25)上，滑块(25)滑动卡接在滑槽(24)内，滑槽(24)顶部对称设置有两个第三弹性金属片(26)；所述第二支撑臂(18)内部活动套接有支撑杆(27)，支撑杆(27)底部通过第二弹簧体(28)连接在第二支撑臂(18)内，支撑杆(27)的顶部位于第二支撑臂(18)外侧；所述支撑杆(27)底部固定连接有第四弹性金属片(29)，第四弹性金属片(29)位于第二弹簧体(28)内，第四弹性金属片(29)与第二支撑臂(18)选择性接触，第四弹性金属片(29)外侧设置有橡胶层(30)，所述第一弹性内衬板(15)包括若干个首尾交错相连的第三弹簧体(32)和第一弧形橡胶板(33)，第一弧形橡胶板(33)两端连接有第一加强板(34)。
2.根据权利要求1所述的三指机器人手爪结构，其特征在于：所述支撑杆(27)上套接有侧向平衡板(31)，侧向平衡板(31)通过定位销(43)与支撑杆(27)固定。
3.根据权利要求1所述的三指机器人手爪结构，其特征在于：所述第二弹性内衬板(19)包括若干个首尾交错相连的第四弹簧体(35)和第二弧形橡胶板(36)，第二弧形橡胶板(36)两端连接有第二加强板(37)，第一加强板(34)与第二加强板(37)的轴线的夹角为45°。
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