CN110340930A - 可锁止的恒力夹持机械手末端执行器装置 - Google Patents

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CN110340930A CN201810280642.XA CN201810280642A CN110340930A CN 110340930 A CN110340930 A CN 110340930A CN 201810280642 A CN201810280642 A CN 201810280642A CN 110340930 A CN110340930 A CN 110340930A
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李娜
姜海勇
徐宏发
赵起超
赵子桂
赵磊
高松岩
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Abstract

一种可锁止的恒力夹持机械手末端执行器装置。包括两个主要结构：两个夹持手指和恒力可锁止机构。其中可旋转手指与凸轮轴相连，凸轮轴另一侧与锁止构件相连，凸轮轴与锁止构件间连接压力弹簧，锁止构件固定在机架上。可滑动手指通过滑块与导轨连接，可实现来回移动，导轨固定在机架上。装置采用牵引绳手动牵引，牵引绳一侧通过凸轮轴与锁止构件上弧形轨道的配合间隙与滑块相连。拉动绳子牵引滑块带动可滑动手指夹住目标物，目标物触动可旋转手指后，可旋转手指克服压力弹簧作用，带动凸轮轴转动，凸轮轴与锁止构件上的弧形轨道配合，通过摩擦将牵引绳卡住构成锁止机构。此时两个手指对目标物的夹持力保持不变，实现对操作对象的恒力无损夹持。

Description

可锁止的恒力夹持机械手末端执行器装置
技术领域
本发明涉及一种末端执行器装置，尤其是涉及一种能够具有可锁止机构的恒力夹持机械手末端执行器装置。
背景技术
在自动化采收或机械化包装过程中，针对诸如浆果、蛋类、玻璃器皿等容易损伤操作对象，常不可避免会产生夹持损伤。由于这些操作对象的表面压溃力很小，因此对机械手的夹持过程中力控制要求十分严格。同时还应严格控制夹取作用时间，避免作用时间过长造成的二次渐进损伤。比如草莓，机械手指作用在果实表面的抓取力不能大于1.5N/cm2，不超过3秒；成熟的梨，表面作用力不超过2.8N/cm2，作用时间不超过5秒；玻璃器皿类表面作用力不超过5.6~10 N/cm2。针对此要求，常见的抓取机械手一般通过采用传感器反馈力信号来进行力位控制，往往结构较复杂，价格昂贵，不易在市场上普遍推广；同时由于抓取过程需要反馈信号来进行力控制，抓取操作速度不高，夹取操作过程较长，极易对操作对象造成二次渐进损伤。因此设计结构简单、抓取效率高的机械手末端执行装置，成为易损类操作对象自动化抓取亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种手动绳牵引的恒力夹持机械手，是一套用于易损类操作对象的机械手爪，整个装置靠手动绳牵引驱动，以易损类操作对象抓取作业为目标进行设计，为了达到上述目的本发明采用的技术方案是：
本发明包括两个主要结构：两个夹持手指和恒力可锁止机构。其中一个手指一端可旋转，通过螺栓与凸轮轴相连，凸轮轴另一侧连接在锁止构件上，凸轮轴与锁止构件间连接压力弹簧，锁止构件固定在机架上。可旋转手指可带动凸轮轴旋转。另一个手指通过螺栓与滑块连接，滑块与导轨连接，可实现来回移动，导轨固定在机架上。滑动导柱从滑块顶端的孔穿过，两端分别与凸轮轴和机架固定连接，复位弹簧套在滑动导柱表面。装置采用牵引绳手动牵引，牵引绳一侧通过凸轮轴与锁止构件上弧形轨道的配合间隙与滑块相连。牵引绳另一侧绕过牵引导柱与外部手动装置相连，牵引导柱安装在机架的顶部。拉动绳子牵引滑块来带动可滑动手指夹住目标物，目标物触动可旋转手指后，可旋转手指克服压力弹簧作用力，带动凸轮轴转动，凸轮轴与锁止构件上的弧形轨道配合，通过摩擦将牵引绳卡住构成锁止机构。此时两个手指对目标物的夹持力保持不变，即使再牵动绳子也不会增大对目标物的夹持力，从而实现对操作对象的恒力无损夹持。松开牵引绳后，压力弹簧和复位弹簧分别将可旋转手指和可滑动手指复位。
本发明具有的有益效果是：运用具有可锁止机构的柔性机械手结构，实现快速抓取易损对象，而不需采用力传感器进行抓取力的检测与控制，有效提高抓取效率。本发明结构简单，操作容易，运动灵活，可用于易损类操作对象的快速抓取作业，配合机器人等其它定位装置可实现高效高可靠性的采摘或包装自动化作业。
附图说明
图1 是机械手末端执行器装置总装配图，图2是机械手末端执行器装置局部结构图。
图中：1.可旋转手指，2. 螺栓，3. 凸轮轴，4. 锁止构件，5. 牵引导柱，6. 牵引绳，7. 机架，8. 滑块，9. 螺栓，10. 可滑动手指，11. 压力弹簧，12. 复位弹簧，13. 滑动导柱，14. 导轨。
具体实施方式
如图 1、2所示，本发明实施例包括两个结构不同的夹持手指：可旋转手指(1)与凸轮轴(3)一端通过螺栓(2)连接在一起，凸轮轴(3)另一侧的转轴连接在锁止构件(4)上，凸轮轴(3)与锁止构件(4)间连接压力弹簧(11)，锁止构件(4)固定在机架(7)上。可滑动手指(10)通过螺栓(9)与滑块(8)连接，滑块(8)可在导轨(14)上来回滑动，导轨(14)固定在机架(7)上。滑动导柱(13) 从滑块(8)顶端的孔穿过，两端分别与凸轮轴(3)和机架(7)固定连接，复位弹簧(12)套在滑动导柱(13)表面。装置采用手动牵引绳(6)牵引，牵引绳(6)通过凸轮轴(3)与锁止构件(4)上弧形轨道的配合间隙与滑块(8)相连。牵引绳(6)绕过牵引导柱(5)与外部手动装置相连，牵引导柱(5)安装在机架(7)的顶部。
如图 1、2所示，工作时拉动牵引绳(6)，牵引绳(6)带动可滑动手指(10)向目标物移动，当接触目标物后，推动目标物与可旋转手指(1)接触，目标物挤压使可旋转手指(1)发生转动，可旋转手指克服压力弹簧(11)作用力，带动凸轮轴(3)转动，凸轮轴(3)与锁止构件(4)上的弧形轨道配合，通过摩擦将牵引绳(6)卡住构成锁止机构。此时可旋转手指(1)和可滑动手指(10)对目标物的夹持力保持不变，即使再牵动牵引绳(6)也不会增大对目标物的夹持力，从而实现对操作对象的恒力无损夹持。完成夹取动作后，可旋转手指(1)在压力弹簧(11)的作用下转动复位，带动凸轮轴(3)转动，凸轮轴(3)转轴脱离与锁止构件(4)的配合，可锁止机构解锁。可滑动手指(10)通过复位弹簧(12)作用复位。

Claims (2)

1.一种可锁止的恒力夹持机械手末端执行器装置，其特征在于：包括结构不同的两个手指，一个是在导轨上触发锁止机构的可旋转手指(1)，另一个是在导轨上平行滑动的手指(10)，可旋转手指(1)与凸轮轴(3)一端通过螺栓(2)连接在一起；凸轮轴(3) 另一侧连接在锁止构件(4)上，凸轮轴(3)与锁止构件(4)间连接压力弹簧(11)，锁止构件(4)固定在机架(7)上。
2.根据权利要求1所述的一种可锁止恒力夹持机械手末端执行器装置，其特征在于：可滑动手指(10)通过螺栓(9)与滑块(8)连接，滑块(8)与导轨(14)连接，导轨(14)固定在机架(7)上，滑动导柱(13) 从滑块(8)顶端的孔穿过，两端分别与凸轮轴(3)和机架(7)固定连接，复位弹簧(12)套在滑动导柱(13)表面，装置采用牵引绳(6)手动牵引，牵引绳(6)一侧通过凸轮轴(3)与锁止构件(4)上弧形轨道的配合间隙与滑块(8)相连，牵引绳(6)另一侧绕过牵引导柱(5)与外部手动装置相连，牵引导柱(5)安装在机架(7)的顶部。
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