CN110000802A - 一种向心闭合式夹持机械爪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种向心闭合式夹持机械爪，可自主控制或通过设置参数来实现自动抓取。包括固定机架导轨，所述固定机架导轨下端与舵盘同轴固连，所述舵盘与舵机输出轴同轴固连，所述舵机与固定机架导轨相连接；舵盘的四角分别与连杆一端铰接，连杆的另一端与夹爪铰接，夹爪又接合在导轨上，四个夹爪等角度布置在舵机输出轴的四个方向上。本发明结构简易，控制方法简单，可移植性高；张角通过控制可以稳定抓取球形物件，且不改变物件的形状。且发明的设计时充分考虑到零件的磨损问题，方便更换零件。

Description

一种向心闭合式夹持机械爪

技术领域

本发明涉及机器人末端夹持技术，特别是一种向心闭合式夹持机械爪。

背景技术

在机器人领域中，机械夹持装置可完成各类分拣、搬运等工作，因此机器人的末端夹持系统的设计尤为重要。

中国专利CN 206982703 U提出一种舵机控制、通过齿轮传动的二指合拢型机械爪，声明中提出可实现夹持小型球体的效果，但在实际应用中夹持效果不太理想，球状物体会脱落；且齿轮与爪体一体结构，齿轮磨损后需更换整个夹持爪体。

现有的多数夹持机械爪多为二指在二维平面做开合运动完成放置、夹持物体的效果，对于一些球形物体夹持能力差。由此，设计一个球类物体夹持效果好、传动简单的夹持机械爪尤为重要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种向心闭合式夹持机械爪，解决了现有传统机械爪死点问题，以及抓取球形物块的难题。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种向心闭合式夹持机械爪，包括舵机固定架、舵盘、舵机、P根导轨、M个夹爪和N根连杆，P=N=M，M≥3。

舵机固定架包括底板和两块侧板，两块侧板对称固定在底板的底面两侧，舵机固定在两块侧板上；舵机固定架的底板和舵机之间设有舵盘，舵机的输出轴与舵盘的中心固连；P根导轨均匀分布在底板顶面，导轨一端固定在底板上，另一端伸出底板，每根导轨上设有一个夹爪，N根连杆均匀分布在舵盘上，每根连杆一端与舵盘转动连接，另一端与夹爪转动连接，工作时通过舵机带动舵盘和连杆运动，进而带动夹爪同步做向心或离心运动。

本发明与现有技术相比，其显著优点在于：

（1）结构简单，易于实现。

（2）采用舵机控制，控制方法简单，可移植性较高。

（3）张角通过控制可以稳定抓取球形物块，能够在稳定抓取的条件下不影响物块的形状。

附图说明

图1为本发明一种向心闭合式夹持机械爪的俯视图。

图2为本发明一种向心闭合式夹持机械爪的主视图。

图3为本发明一种向心闭合式夹持机械爪的立体图。

图4为本发明一种向心闭合式夹持机械爪的夹爪导轨配合放大图。

图5为本发明一种向心闭合式夹持机械爪的夹爪的局部放大图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

结合图1到图3，一种向心闭合式夹持机械爪，包括舵机固定架6、舵盘4、舵机5、P根导轨1、M个夹爪2和N根连杆3，P=N=M，M≥3。

舵机固定架6包括底板和两块侧板，两块侧板对称固定在底板的底面两侧，舵机5通过螺栓固定在两块侧板上。舵机固定架6的底板和舵机5之间设有舵盘4，舵机5的输出轴与舵盘4的中心固连。P根导轨1均匀分布在底板顶面，导轨1一端固定在底板上，另一端伸出底板，每根导轨1上设有一个夹爪2，N根连杆3均匀分布在舵盘4上，每根连杆3一端与舵盘4转动连接，另一端与夹爪2转动连接。

工作时通过舵机5驱动夹爪2同步做向心或离心运动，相对于普通机械爪，本发明具有足够大的张角，可实现对球形物块的稳定抓取。

导轨1的截面为T形、楔形或工字型，减小高度方向上的形变量，保证夹爪2在导轨1上滑动的稳定。

夹爪2的根部设有与导轨1截面形状匹配的通孔，如图4和图5所示。

所述位于舵机固定架6上的P根导轨1的端部通过固定块使得相邻的两根导轨1之间连接，固定块并与舵机固定架6连接，增加了导轨1和舵机固定架6的稳定性，减小了因受力不当造成的导轨1损坏的可能性。

N根连杆3的运动轨迹共面。

所述夹爪2头部呈楔形，便于夹起物块。

工作过程：

一所述向心闭合式夹持机械爪在准备夹持物件之前，M个夹爪2分别位于导轨1的外端。当准备夹持物件时（如小球），驱动舵机5使之正负转动0°到80°（根据舵盘4、连杆3和夹爪2所在导轨1的情况，0°到80°可满足夹爪2从导轨1的外端运动到内端），带动舵盘4和连杆3转动，进而M个夹爪2同步向心运动，夹持物件。通过夹爪2楔形把物件稳定夹持在夹爪2内。当准备释放物件时，驱动舵机5反向转动0°到80°，舵盘4带动连杆3将夹爪2推离中心，M个夹爪2同步作离心运动，释放物块。在夹持或释放物件时，舵机5驱动舵盘4，带动连杆3使夹爪2运动时，不会出现卡死的情况。是由于本发明设计舵机5（舵盘4）为主动件，消除了机构运动时存在的死点问题。

实施例1

结合图1到图3，一种向心闭合式夹持机械爪，包括四根导轨1、四个夹爪2、四根连杆3、正方形舵盘4、舵机5和舵机固定架6。

舵机固定架6包括底板和两块侧板，两块侧板对称固定在底板的底面两侧，舵机5通过螺栓固定在两块侧板上。舵机固定架6的底板和舵机5之间设有舵盘4，舵机5的输出轴与舵盘4的中心固连。四根导轨1均匀分布在底板顶面，导轨1一端固定在底板上，另一端伸出底板，每根导轨1上均设有一个夹爪2，四根连杆3均匀分布舵盘4的四角上，每根连杆3一端与舵盘4通过销钉和套筒铰接，另一端与夹爪2也通过销钉和套筒铰接。

工作时通过舵机5驱动夹爪2同步做向心或离心运动，相对于普通机械爪，本发明具有足够大的张角，可实现对球形物块的稳定抓取。

导轨1的截面为T形，减小高度方向上的形变量，保证夹爪2在导轨1上滑动的稳定。

夹爪2的根部设有与导轨1截面形状匹配的通孔，如图4和图5所示。

所述位于舵机固定架6上的四根导轨1的端部通过固定块使得相邻的两根导轨1之间连接，固定块并与舵机固定架6连接，增加了导轨1和舵机固定架6的稳定性，减小了因受力不当造成的导轨1损坏的可能性。

四根连杆3的运动轨迹共面。

所述夹爪2头部呈楔形，便于夹起物块。

工作过程：

一所述向心闭合式夹持机械爪在准备夹持物件之前，四个夹爪2分别位于导轨1的外端。当准备夹持物件时（如小球），驱动舵机5使之正负转动0°到80°（根据舵盘4、连杆3和夹爪2所在导轨1的情况，0°到80°可满足夹爪2从导轨1的外端运动到内端），带动舵盘4和连杆3转动，进而四个夹爪2同步向心运动，夹持物件。通过夹爪2楔形把物件稳定夹持在夹爪2内。当准备释放物件时，驱动舵机5反向转动0°到80°，舵盘4带动连杆3将夹爪2推离中心，四个夹爪2同步作离心运动，释放物块。在夹持或释放物件时，舵机5驱动舵盘4，带动连杆3使夹爪2运动时，不会出现卡死的情况。是由于本发明设计舵机5（舵盘4）为主动件，消除了机构运动时存在的死点问题。

本发明的优点在于：在满足现有机械爪的功能上，结构简易，控制方法简单，可移植性高；张角通过控制可以稳定抓取球形物件，且不改变物件的形状。应用领域广，可靠性更强。且发明的设计时充分考虑到零件的磨损问题，方便更换零件。

Claims (5)

1.一种向心闭合式夹持机械爪，其特征在于：包括舵机固定架（6）、舵盘（4）、舵机（5）、P根导轨（1）、M个夹爪（2）和N根连杆（3），P=N=M，M≥3；

舵机固定架（6）包括底板和两块侧板，两块侧板对称固定在底板的底面两侧，舵机（5）固定在两块侧板上；舵机固定架（6）的底板和舵机（5）之间设有舵盘（4），舵机（5）的输出轴与舵盘（4）的中心固连；P根导轨（1）均匀分布在底板顶面，导轨（1）一端固定在底板上，另一端伸出底板，每根导轨（1）上设有一个夹爪（2），N根连杆（3）均匀分布在舵盘（4）上，每根连杆（3）一端与舵盘（4）转动连接，另一端与夹爪（2）转动连接，工作时通过舵机（5）带动舵盘（4）和连杆（3）运动，进而带动夹爪（2）同步做向心或离心运动。

2.根据权利要求1所述的向心闭合式夹持机械爪，其特征在于：导轨（1）的截面为T形、楔形或工字型，减小高度方向上的形变量，保证夹爪（2）在导轨（1）上滑动的稳定。

3.根据权利要求1所述的向心闭合式夹持机械爪，其特征在于：夹爪（2）的根部设有与导轨（1）截面形状匹配的通孔，头部呈楔形。

4.根据权利要求1所述的向心闭合式夹持机械爪，其特征在于：位于舵机固定架（6）上的P根导轨（1）的端部通过固定块使得相邻的两根导轨（1）之间连接，固定块并与舵机固定架（6）连接。

5.根据权利要求1所述的向心闭合式夹持机械爪，其特征在于：N根连杆（3）的运动轨迹共面。