CN110605733B

CN110605733B - 一种自适应夹指装置

Info

Publication number: CN110605733B
Application number: CN201911049590.6A
Authority: CN
Inventors: 孙拥军; 程勇; 郝志伟; 潘洪涛; 韩雨; 郑磊; 张俊; 赵文龙
Original assignee: Hefei Institutes of Physical Science of CAS
Current assignee: Hefei Institutes of Physical Science of CAS
Priority date: 2019-10-31
Filing date: 2019-10-31
Publication date: 2022-08-02
Anticipated expiration: 2039-10-31
Also published as: CN110605733A

Abstract

本发明公开了一种自适应夹指装置，包括有固定座，固定座上转动安装有并排间隔分布的第一手指、第二手指、第三手指和第四手指，所述第一、第二、第三和第四手指均包括有手指外筒，手指外筒左端部均固定封装有连接块，手指外筒右端均通过直线轴承套装有伸缩杆；所述第一和第二手指的伸缩杆外端之间以及第三和第四手指的伸缩杆外端之间分别联动安装有相互配合的夹指。本发明主要解决夹指在特殊情况下，允许夹指主动碰撞物体承载面且允许夹指在非垂直状态下抓取物体，同时在非垂直状态下时，夹指能够在被压缩状态下成功闭合实现抓取。

Description

一种自适应夹指装置

技术领域

本发明涉及一种主动碰撞承载面并实现抓取的夹指。特别是涉及一种自适应压缩伸长以及碰撞后通过滚动装置配合实现闭合的自适应夹指装置。

背景技术

现有的夹指均是非碰撞物体承载面情况下实现对物体的抓取，但当在特殊情况下，例如配合抓取的末端相机不能判断抓取时机或者物体过薄抓取时可能会产生碰撞以及承载面不平整或机械臂误差较大抓取时现有夹指抓取会存在风险或不能高效的实现抓取。

现有的机械夹指出于安全考虑均为不接触物体承载面的方式抓取目标物体。若承载面不平整或承载夹指的机械臂无法调整到垂直或接近垂直目标物的状态，很难将目标物成功夹取。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种自适应夹指装置，它可以在特殊情况下进行自动抓取，且能实现高效抓取。

本发明所采用的技术方案是：

一种自适应夹指装置，包括有固定座，固定座上转动安装有并排间隔分布的第一手指、第二手指、第三手指和第四手指；所述第一、第二、第三和第四手指均包括有手指外筒，手指外筒左端部均固定封装有连接块，所述连接块部位均转动安装在固定座上，手指外筒右端均通过直线轴承套装有伸缩杆，伸缩杆的内端均设有环形凸台，伸缩杆的外端均伸出手指外筒外；所述手指外筒的右侧环形内壁上均设有用于限位的环形台阶，所述手指外筒内位于连接块和伸缩杆之间均设有弹簧，弹簧挤压伸缩杆右移，伸缩杆的环形凸台均紧压在对应的环形台阶上；所述第一手指的连接块上设有一体的外凸的驱动块；所述第二和第三手指的连接块上分别设有相互啮合传动的齿轮；所述第一和第二手指的伸缩杆外端之间以及第三和第四手指的伸缩杆外端之间分别联动安装有相互配合的左、右夹指。

进一步的，所述左、右夹指均包括有夹持部以及用于与对应手指的伸缩杆外端联动安装的连接部，所述夹持部的末端外侧均转动安装有滚动装置。

进一步的，所述固定座上安装有驱动机构，所述驱动机构为气缸，气缸的活塞杆外端铰接在驱动块上。

进一步的，所述第二和第三手指的手指外筒上以及固定座顶面上分别位于第二、第三手指外侧的部位均设有弹簧固定销，所述第二手指与固定座顶面上位于第二手指外侧部位的弹簧固定销之间以及所述第三手指与固定座顶面上位于第三手指外侧部位的弹簧固定销之间均连接有复位弹簧。

进一步的，所述滚动装置为滚动轮。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明允许左、右夹指碰撞物体承载面抓取物体，可以在特殊情况下实现目标物体抓取同时允许本发明在非垂直目标物体的状态下抓取物体。

当垂直姿态抓取时，两边手指同时碰撞(也可不碰撞抓取)物体承载面，手指均被压缩，闭合时在末端滚动装置作用下实现闭合动作，抓取物体。

当本发明由于空间、姿态等原因不能垂直抓取物体时，本发明可以以一定角度实现抓取。当手爪以一定角度靠近物体时，其中一边的手指首先碰撞物体承载面并发生压缩，此时手爪可以继续下降，当另一边手爪到达可以抓取位置时，闭合手爪，碰撞承载面一边的手指慢慢伸长并在滚动装置作用下实现闭合动作，完成抓取物体。

附图说明

图1为本发明的俯视图；

图2为第一手指的结构示意图；

图3为第二手指的结构示意图；

图4为第三手指的结构示意图；

图5为第四手指的结构示意图；

图6为左夹指的结构示意图；

图7为固定座的结构示意图；

图8为本发明处于垂直抓取时的状态图；

图9为本发明处于斜向抓取时的状态图。

图中：第一手指1，第二手指2，第三手指3，第四手指4，固定座5，左夹指6、右夹指7、左滚轮装置8、右滚轮装置9、第1-4弹簧固定销10、11、12、13，手指外筒14，连接块15，直线轴承16，伸缩杆17，弹簧18，外凸的驱动块19，齿轮20，环形凸台21，环形台阶22，气缸24，复位弹簧25。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅为本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域的普通技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

参见附图1-2，一种自适应夹指装置，包括有固定座5，固定座5上转动安装有并排间隔分布的第一手指1、第二手指2、第三手指3、第四手指4；所述第一、第二、第三和第四手指1、2、3、4均包括有手指外筒14，手指外筒14右端部均固定封装有连接块15，所述连接块15部位均转动安装在固定座5上，手指外筒14右端均通过直线轴承16安装有伸缩杆17；伸缩杆17的内端均设有环形凸台21，伸缩杆17的外端均伸出手指外筒14外；所述手指外筒14的右侧环形内壁上设有用于限位的环形台阶22，所述手指外筒14内位于连接块15和伸缩杆17之间均设有弹簧18，弹簧18挤压伸缩杆17右移，伸缩杆17的环形凸台21均紧压在对应的环形台阶22上；所述第一手指1的连接块上设有一体的外凸的驱动块19；所述第二和第三手指的连接块上分别设有相互啮合传动的齿轮20；所述第一和第二手指的伸缩杆外端之间以及第三和第四手指的伸缩杆外端之间分别联动安装有相互配合的左、右夹指6、7。

所述固定座上安装有驱动机构，所述驱动机构为气缸24，气缸24的活塞杆外端铰接在驱动块19上。所述第二和第三手指的手指外筒上以及固定座顶面上分别位于第二、第三手指外侧的部位均设有第1-4弹簧固定销10、11、12、13，所述第二手指与固定座顶面上位于第二手指外侧部位的第1、3弹簧固定销10、12之间以及所述第三手指与固定座顶面上位于第三手指外侧部位的第2、4弹簧固定销11、13之间均连接有复位弹簧25。所述手爪的夹指触碰到承载面后，手指被压缩，当手指被压缩至某一提前设定好的位置时，内部的接近传感器产生信号给外部控制器，使手爪停止运动。当左、右手指需要抓取物品时，启动气缸，气缸活塞杆作用于第一手指的驱动块，使得第一手指以其自身连接块为中心顺时针转动。与此同时，第一手指的伸缩杆与左夹指联动，左夹指与第二手指的伸缩杆联动，迫使第二手指以其自身的连接块为中心顺时针转动。与此同时，第二手指和第三手指连接块上的齿轮啮合转动，迫使第三手指以其自身连接块为中心逆时针转动。与此同时，第三手指的伸缩杆与右夹指联动，右夹指与第四手指的伸缩杆联动，迫使第四手指以其自身连接块为中心逆时针转动。最终，左、右夹指在联动作用下闭合，实现了左、右手指夹持的目的。当需要左、右手指打开时，关闭气缸，气缸的活塞杆不再作用第一手指的驱动块，在位于所述第二和第三手指上的复位弹簧作用下使第二、第三手指以其自身的固定块为中心转动打开，同时，由于所述第一手指与第二手指联动，所述第三手指与第四手指联动，第一、第四手指会随第一第二手指同时打开，实现手爪的打开状态。

本发明在抓取物品时，采取主动碰撞物品承载面的方式，当垂直抓取时，四根手指同时碰撞承载面，四根手指内的弹簧在各个伸缩杆的压迫作用下同时被压缩，操纵左、右夹指闭合实现抓取。当倾斜抓取时，与倾斜下侧的夹指对应的两根手指被压缩，另一边夹指的两根手指未被压缩，当未被压缩的手指到达抓取位置时操纵左、右夹指闭合实现抓取。当手指碰撞承载面，在夹指闭合时，由末端的滚轮装置实现手指滑动，从而避免了因摩擦力或障碍物卡住左、右夹指无法闭合的情况。

当夹指成功抓取物品并提升离开承载面后，自适应手指在内部弹簧作用下伸长至原位。

尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，且应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

Claims

1.一种自适应夹指装置，其特征在于：包括有固定座，固定座上转动安装有并排间隔分布的第一手指、第二手指、第三手指和第四手指；

所述第一、第二、第三和第四手指均包括有手指外筒，手指外筒左端部均固定封装有连接块，所述连接块部位均转动安装在固定座上，手指外筒右端均通过直线轴承套装有伸缩杆，伸缩杆的内端均设有环形凸台，伸缩杆的外端均伸出手指外筒外；所述手指外筒的右侧环形内壁上设有用于限位的环形台阶，所述手指外筒内位于连接块和伸缩杆之间均设有弹簧，弹簧挤压伸缩杆右移，伸缩杆的环形凸台均紧压在对应的环形台阶上；所述第一手指的连接块上设有一体的外凸的驱动块；所述第二和第三手指的连接块上分别设有齿轮，齿轮相互啮合传动；所述第一和第二手指的伸缩杆外端之间联动安装有左夹指，第三和第四手指的伸缩杆外端之间联动安装有右夹指，左、右夹指之间相互配合；

所述固定座上安装有驱动机构，所述驱动机构为气缸，气缸的活塞杆外端铰接在驱动块上；

所述第二和第三手指的手指外筒上以及固定座顶面上分别位于第二、第三手指外侧的部位均设有弹簧固定销，所述第二手指与固定座顶面上位于第二手指外侧部位的弹簧固定销之间以及所述第三手指与固定座顶面上位于第三手指外侧部位的弹簧固定销之间均连接有复位弹簧。

2.根据权利要求1所述的一种自适应夹指装置，其特征在于：

所述左、右夹指均包括有夹持部以及用于与对应手指的伸缩杆外端联动安装的连接部，所述夹持部的末端外侧均转动安装有滚动装置。

3.根据权利要求2所述的一种自适应夹指装置，其特征在于：

所述滚动装置为滚动轮。

4.根据权利要求1所述的一种自适应夹指装置，其特征在于：

手爪的夹指触碰到承载面后，手指被压缩，当手指被压缩至某一提前设定好的位置时，内部的接近传感器产生信号给外部控制器，使手爪停止运动。

5.根据权利要求1所述的一种自适应夹指装置，其特征在于：

当左、右夹指需要抓取物品时，启动气缸，气缸活塞杆作用于第一手指的驱动块，使得第一手指以其自身连接块为中心顺时针转动；与此同时，第一手指的伸缩杆与左夹指联动，左夹指与第二手指的伸缩杆联动，迫使第二手指以其自身的连接块为中心顺时针转动；与此同时，第二手指和第三手指连接块上的齿轮啮合转动，迫使第三手指以其自身连接块为中心逆时针转动；与此同时，第三手指的伸缩杆与右夹指联动，右夹指与第四手指的伸缩杆联动，迫使第四手指以其自身连接块为中心逆时针转动；最终，左、右夹指在联动作用下闭合，实现了左、右夹指夹持的目的。

6.根据权利要求5所述的一种自适应夹指装置，其特征在于：

当需要左、右夹指打开时，关闭气缸，气缸的活塞杆不再作用第一手指的驱动块，在位于所述第二和第三手指上的复位弹簧作用下使第二、第三手指以其自身的固定块为中心转动打开，同时，由于所述第一手指与第二手指联动，所述第三手指与第四手指联动，第一、第四手指会随第二第三手指同时打开，实现手爪的打开状态。

7.根据权利要求2所述的一种自适应夹指装置，其特征在于：

在抓取物品时，采取主动碰撞物品承载面的方式，当垂直抓取时，四根手指同时碰撞承载面，四根手指内的弹簧在各个伸缩杆的压迫作用下同时被压缩，操纵左、右夹指闭合实现抓取。

8.根据权利要求7所述的一种自适应夹指装置，其特征在于：当倾斜抓取时，与倾斜下侧的夹指对应的两根手指被压缩，另一边夹指的两根手指未被压缩，当未被压缩的手指到达抓取位置时操纵左、右夹指闭合实现抓取；当手指碰撞承载面，在夹指闭合时，由末端的滚轮装置实现手指滑动，从而避免了因摩擦力或障碍物卡住左、右夹指无法闭合的情况；当夹指成功抓取物品并提升离开承载面后，自适应手指在内部弹簧作用下伸长至原位。