CN109605405B - 自适应圆柱体抓取手爪 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种自适应圆柱体抓取手爪，属于机械手爪领域，该自适应圆柱体抓取手爪包括机架和对称分布在机架两侧的卡爪，两个卡爪通过对称的自适应变形机构与机架连接，其中：自适应变形机构包括中间滑块和对称连接在中间滑块两侧并与两侧的卡爪连接的连杆机构，中间滑块与一侧的连杆机构和卡爪组成串联的三个四杆机构，中间滑块上设置有中间夹持块，两侧的卡爪上设置有侧面夹持块；中间滑块向中心移动，通过连杆机构带动两侧的卡爪向中心收缩，中间夹持块和侧面夹持块将圆柱体抱紧并完成定心。本发明对圆柱体三个的方向施加大小基本相同的圆周均布的夹紧力，不仅要满足夹紧力的要求，还能实现自动定心作用，防止抓取过程中物体滑落。

Description

自适应圆柱体抓取手爪
技术领域
本发明涉及机械手爪领域，特别是指一种自适应圆柱体抓取手爪。
背景技术
在现代机械领域，无人化操作及自动化生产已经崭露头角，在机械制造与加工过程中有许多工序需要夹持工件，人工放置工件危险性太高，而且费时费力，自动化程度低。
随着机器人技术的发展成熟，在工业生产中逐渐应用机械手夹取物体。由于圆柱形物体的特殊形状，实现对其抓取不仅要满足夹紧力的要求还要满足定心的要求以防止抓取过程中物体滑落，现有的机械手对圆柱体物体，手臂没有专门的对心机构，抓取物不能与机械手的中心自动对中，经常会出现抓取后掉落的情况，造成二次抓取，大大减低工作效率，在工业生产中大大提高了生产成本。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种自适应圆柱体抓取手爪，本发明对圆柱体三个的方向施加大小基本相同的圆周均布的夹紧力，不仅要满足夹紧力的要求，还能实现自动定心作用，防止抓取过程中物体滑落。
本发明提供技术方案如下：
一种自适应圆柱体抓取手爪，包括机架和对称分布在机架两侧的卡爪，两个卡爪通过对称的自适应变形机构与机架连接，其中：
自适应变形机构包括中间滑块和对称连接在中间滑块两侧并与两侧的卡爪连接的连杆机构，中间滑块与一侧的连杆机构和卡爪组成串联的三个四杆机构，中间滑块上设置有中间夹持块，两侧的卡爪上设置有侧面夹持块；
中间滑块向中心移动，通过连杆机构带动两侧的卡爪向中心收缩，中间夹持块和侧面夹持块将圆柱体抱紧并完成定心。
进一步的，中间滑块在一侧依次连接有第一连杆、侧面滑块、固定连杆、第二连杆和第一阻尼器，第一阻尼器与卡爪连接。
进一步的，中间滑块与第一连杆铰接，第一连杆上开设有导槽，机架上设置有机架导柱，侧面滑块上设置有滑块导柱，机架导柱和滑块导柱位于导槽内，第二连杆与侧面滑块铰接，固定连杆固定在机架上并与第二连杆铰接，第一阻尼器与第二连杆铰接，卡爪与第一阻尼器和机架铰接。
进一步的，机架上设置有中间滑套和侧面滑套，中间滑块和侧面滑块位于中间滑套和侧面滑套内。
进一步的，固定连杆与第二连杆的铰接处位于第二连杆与侧面滑块和第一阻尼器的两个铰接处之间，并且固定连杆与第二连杆的铰接处位置可调。
进一步的，中间夹持块和侧面夹持块均为可变夹角的V型块机构，V型块机构包括V型块主体和两个边，两个边通过旋转副与V型块主体连接，并且两个边在旋转副之外的位置通过第二阻尼器与V型块主体连接。
进一步的，中间夹持块上还设置有电磁铁。
进一步的，第一阻尼器和第二阻尼器为弹簧阻尼器。
进一步的，机架上设置有用于与外部机械连接的安装孔。
本发明具有以下有益效果：
本发明的自适应圆柱体抓取手爪连接在外部机械上使用，外部机械将本发明的手爪移动到相应的位置，此时中间滑块向中心下降，同时通过一系列连杆机构带动两侧手爪向中心收缩，三个夹持块将圆柱体抱紧并完成定心，抓取动作完成。本发明可以对圆柱体三个的方向施加圆周均布的夹紧力，这三个方向的力的大小基本相同，不仅要满足夹紧力的要求，还实现自动定心作用，防止抓取过程中物体滑落。
附图说明
图1为本发明自适应圆柱体抓取手爪的示意图；
图2为中间夹持块的示意图；
图3为侧面夹持块的示意图；
图4为三个四杆机构的示意图。
其中，各部件的编号为：自适应变形机构100、连杆机构200、三个四杆机构300、双滑块机构400、曲柄滑块机构500、四杆机构600、机架1、第一连杆2、侧面滑块3、固定连杆4、第二连杆5、第一阻尼器6、中间滑块7、卡爪8、第二阻尼器9、侧面夹持块10、电磁铁11、安装孔12、中间夹持块13、导槽14、机架导柱15、滑块导柱16、中间滑套17、侧面滑套18、V型块主体19、V型块的两个边20、旋转副21。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本发明实施例提供一种自适应圆柱体抓取手爪，如图1所示，包括机架1和对称分布在机架1两侧的卡爪8，两个卡爪8通过对称的自适应变形机构100与机架1连接，其中：
自适应变形机构100包括中间滑块7和对称连接在中间滑块7两侧并与两侧的卡爪8连接的连杆机构200，中间滑块7与一侧的连杆机构200和卡爪8组成串联的三个四杆机构300，中间滑块7上设置有中间夹持块13，两侧的卡爪8上设置有侧面夹持块10，这样中间与两侧形成三个与圆柱体的接触点；
中间滑块7向中心移动，通过连杆机构200带动两侧的卡爪8向中心收缩，中间夹持块13和侧面夹持块10将圆柱体抱紧并完成定心。
本发明的自适应圆柱体抓取手爪连接在外部机械上使用，外部机械将本发明的手爪移动到相应的位置，此时中间滑块向中心下降，同时通过一系列连杆机构带动两侧手爪向中心收缩，三个夹持块将圆柱体抱紧并完成定心，抓取动作完成。本发明可以对圆柱体三个的方向施加圆周均布的夹紧力，这三个方向的力的大小基本相同，不仅要满足夹紧力的要求，还实现自动定心作用，防止抓取过程中物体滑落。
本发明的连杆机构可以有多种形式，只要在中间滑块向中心下降时带动两侧手爪向中心收缩即可，这里给出一个具体示例：
中间滑块7在一侧依次连接有第一连杆2、侧面滑块3、固定连杆4、第二连杆5和第一阻尼器6，第一阻尼器6与卡爪8连接。
其连接关系为：中间滑块7与第一连杆2铰接，第一连杆2上开设有导槽14，机架1上设置有机架导柱15，侧面滑块3上设置有滑块导柱16，机架导柱15和滑块导柱16位于导槽14内，第二连杆5与侧面滑块3铰接，固定连杆4固定在机架1上并与第二连杆5铰接，第一阻尼器6与第二连杆5铰接，卡爪8与第一阻尼器6和机架1铰接。
如图4所示，自适应变形机构的单侧部分为三个四杆机构300，三个四杆机构由双滑块四杆机构400、曲柄滑块四杆机构500和铰链四杆机构600串联而成，最末端的四杆机构的一根杆为卡爪，用于抱紧圆柱体，与卡爪相连的杆为第一阻尼器，可通过对第一阻尼器的调整来调整夹紧力，使圆柱体基本上承受均布等大的夹紧力。
在机架1上设置有中间滑套17和侧面滑套18，中间滑块7和侧面滑块3位于中间滑套17和侧面滑套18内。
固定连杆4与第二连杆5的铰接处位于第二连杆5与侧面滑块3和第一阻尼器6的两个铰接处之间，并且固定连杆4与第二连杆5的铰接处位置可调，可以通过调节固定连杆4的铰接位置来调节三个夹紧力的大小，使圆柱体基本上承受均布等大的夹紧力。
作为本发明的一种改进，如图2、3所示，中间夹持块13和侧面夹持块10均为可变夹角的V型块机构，可以使机构保持良好的对中性。V型块机构具体包括V型块主体19和两个边20，两个边20通过旋转副21与V型块主体19连接，并且两个边20在旋转副21之外的位置通过第二阻尼器9与V型块主体19连接；这样V型块机构实际上为两个对称分布的自调节四杆机构，可以通过第二阻尼器的调整来使其保持良好的对中性。
本发明中，中间滑块向中心移动的动力可以由电机、液压等动力机构提供，当被夹持圆柱体为导磁材料时，可以在中间夹持块13上还设置有电磁铁11，用于吸附和提供夹紧力。将手爪移动到相应的位置，此时电磁铁通电，中间滑块下降同时通过一系列连杆带动两侧手爪向中心收缩，三个可变V型块机构将圆柱体抱紧并完成定心，抓取动作完成。本发明采用电磁铁与自适应连杆机构相结合的方式，可以对圆柱体三个的方向施加圆周均布的夹紧力。
第一阻尼器6和第二阻尼器9优选为弹簧阻尼器。
在机架1上设置有用于与外部机械连接的安装孔12，将可以本发明的手爪安装于其他操作机械的末端。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种自适应圆柱体抓取手爪，其特征在于，包括机架和对称分布在所述机架两侧的卡爪，两个卡爪通过对称的自适应变形机构与所述机架连接，其中：
所述自适应变形机构包括中间滑块和对称连接在所述中间滑块两侧并与两侧的卡爪连接的连杆机构，所述中间滑块与一侧的连杆机构和卡爪组成串联的三个四杆机构，所述中间滑块上设置有中间夹持块，两侧的卡爪上设置有侧面夹持块；
所述中间滑块向中心移动，通过连杆机构带动两侧的卡爪向中心收缩，所述中间夹持块和侧面夹持块将圆柱体抱紧并完成定心；
所述中间滑块在一侧依次连接有第一连杆、侧面滑块、固定连杆、第二连杆和第一阻尼器，所述第一阻尼器与所述卡爪连接；
所述中间滑块与所述第一连杆铰接，所述第一连杆上开设有导槽，所述机架上设置有机架导柱，所述侧面滑块上设置有滑块导柱，所述机架导柱和滑块导柱位于所述导槽内，所述第二连杆与所述侧面滑块铰接，所述固定连杆固定在所述机架上并与所述第二连杆铰接，所述第一阻尼器与所述第二连杆铰接，所述卡爪与所述第一阻尼器和机架铰接；
所述固定连杆与所述第二连杆的铰接处位于所述第二连杆与所述侧面滑块和第一阻尼器的两个铰接处之间，并且所述固定连杆与所述第二连杆的铰接处位置可调；
通过调整第一阻尼器以及调节固定连杆与第二连杆的铰接位置来调节对圆柱体的三个方向施加的圆周均布的夹紧力的大小，使圆柱体承受均布等大的夹紧力。
2.根据权利要求1所述的自适应圆柱体抓取手爪，其特征在于，所述机架上设置有中间滑套和侧面滑套，所述中间滑块和侧面滑块位于所述中间滑套和侧面滑套内。
3.根据权利要求1或2所述的自适应圆柱体抓取手爪，其特征在于，所述中间夹持块和侧面夹持块均为可变夹角的V型块机构，所述V型块机构包括V型块主体和两个边，所述两个边通过旋转副与所述V型块主体连接，并且所述两个边在旋转副之外的位置通过第二阻尼器与所述V型块主体连接。
4.根据权利要求3所述的自适应圆柱体抓取手爪，其特征在于，所述中间夹持块上还设置有电磁铁。
5.根据权利要求3所述的自适应圆柱体抓取手爪，其特征在于，所述第一阻尼器和第二阻尼器为弹簧阻尼器。
6.根据权利要求1所述的自适应圆柱体抓取手爪，其特征在于，所述机架上设置有用于与外部机械连接的安装孔。
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