CN110842953A - 机械手爪及具有该机械手爪的机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机械手爪及具有该机械手爪的机器人，包括手爪主体（1）、舵机（2）、第一爪（3）和第二爪（4）；舵机固定安装在手爪主体（1）内；第一爪固定连接在手爪主体（1）上；舵机的输出轴（202）上连接有连接件（7），连接件上设有连接轴（8），第二爪（4）转动连接在连接轴（8）上，连接轴（8）还安装有扭簧（9），扭簧（9）的一端与连接件（7）连接，扭簧（9）的另一端与第二爪（4）连接；舵机（2）运行带动第二爪（4）与第一爪（3）开或合。该机械手爪抓取效果好、与人交互安全性高、稳定性好且较容易匹配到机器人上。该机器人的机械手爪抓取效果好、与人交互安全性高、稳定性好且较容易匹配。

Description

机械手爪及具有该机械手爪的机器人

技术领域

本发明涉及一种智能机器人技术领域，更确切地说涉及一种机械手爪及具有该机械手爪的机器人。

背景技术

机器人手爪是可以实现类似人手功能的机器人部件。机器人手爪是用来握持工件或工具的部件，是重要的执行机构之一。根据机器人所握持的工件形状不同，手爪可以分为多种类型，主要可分为三类：机械手爪，又称为机械夹钳，包括2指、3指和变形指；特殊手爪，包括磁吸盘、焊枪等；通用手爪，包括2指到5指。其中2指的机械手爪使用较为广泛。目前市面上常见的机械手爪，主要是通过舵机、电机及丝杠、连杆结构，通过调整运动位置，达到抓取的功能。上述现有技术的机械手爪存在以下缺陷：

（1）同样尺寸、但重量不同的物体，抓取效果不好。原因是无论是电机还是结构，均为刚性，物体也是刚体，两个刚体接触，相当于“硬”碰“硬”，产生的力就是固定的，所有重量不同的物体，抓取效果不好。

（2）与人交互及安全性差。原因是由于实现原理是通过位移，固定到位，所有在与人交互时，会出现卡死、反馈不及时、对用户造成伤害，安全性差。

（3）稳定性差，电机及设备要求高。原因是为了实现抓取目的，导致结构复杂，将其他方位的转动进行方向变化，可以明显的看出，以上两种结构上都存在一定的缺陷，无法保证产品的稳定性，并且由于抓取的力根源在于电机提供，即电机堵转锁死，对电机本身性能要求高，寿命大大减少。

（4）不适用于机器人。原因是由于结构复杂，尺寸要求、电机要求，导致整体大小无法匹配给类型的机器人，特别是小型人形机器人。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种机械手爪，该机械手爪抓取效果好、与人交互安全性高、稳定性好且较容易匹配到机器人上。

本发明的技术解决方案是，提供一种具有以下结构的机械手爪，包括手爪主体、舵机、第一爪和第二爪；所述的舵机固定安装在所述的手爪主体内；所述的第一爪固定连接在所述的手爪主体上；所述的舵机的输出轴上连接有连接件，所述的连接件上设有连接轴，所述的第二爪转动连接在所述的连接轴上，所述的连接轴还安装有扭簧，所述的扭簧的一端与所述的连接件连接，所述的扭簧的另一端与所述的第二爪连接；所述的舵机运行带动所述的第二爪与第一爪开或合。

采用以上结构后，本发明的机械手爪，与现有技术相比，具有以下优点：

由于本发明的机械手爪的连接轴上安装有扭簧，舵机转动给连接件提供相同的初始力和扭矩，在扭簧位置这个力和扭矩进行储存和转换，使得机械手爪可以抓取轻的物体，也可以抓取重的物体。并且由于扭簧的存在，使得舵机输出可以很稳定，不会出现因大扭矩导致舵机高负荷工作减少寿命和破坏稳定性。并且，这种立刻调节，对于产品的安全性具有很好的提升，特别是与人的交互。

作为改进，所述的手爪主体包括固定架，所述的舵机固定安装在所述的固定架内。

作为改进，所述的固定架上固定连接有安装盖，所述的第一爪固定连接在所述的安装盖的端部上。

作为改进，所述的舵机包括机体，所述的机体内安装有马达，所述的马达的输出轴的两端分别露在所述的机体的两侧壁外；所述的输出轴的两端分别连接有第一转盘和第二转盘；所述的连接件的两端均设有凸耳，两个凸耳分别固定连接在所述的第一转盘和第二转盘上；所述的连接轴连接在两个所述的凸耳之间。

作为改进，所述的第二爪靠近所述的连接件的一端的两侧均设有轴套，两个所述的轴套分别铰接在所述的连接轴的两端；所述的扭簧位于两个所述的轴套之间。

作为改进，所述的扭簧的一端固定在所述的连接件上，所述的第二爪靠近所述的连接轴的一端上设有插槽，所述的扭簧的另一端插接在所述的插槽内。

作为改进，所述的第一爪包括第一爪体，所述的第一爪体远离固定端的一端设有至少两个第一手指，相邻的第一手指之间设有第一手指槽；所述的第二爪包括第二爪体，所述的第二爪体远离铰接端的一端设有至少两个第二手指，相邻的第二手指之间设有第二手指槽；所述的第一爪与第二爪合起来时，所述的第一手指插入在所述的第二手指槽内，所述的第二手指插入在所述的第一手指槽内。

本发明要解决的另一技术问题是，提供一种机器人，该机器人的机械手爪抓取效果好、与人交互安全性高、稳定性好且较容易匹配。

本发明的技术解决方案是，提供一种具有以下结构的机器人，包括机身，还包括上述结构的机械手爪，所述的机械手爪设有两个，两个所述的机械手爪分别设于所述的机身的两侧。

采用以上结构后，本发明的机器人，与现有技术相比，具有以下优点：

由于本发明的机器人的机械手爪的连接轴上安装有扭簧，舵机转动给连接件提供相同的初始力和扭矩，在扭簧位置这个力和扭矩进行储存和转换，使得机械手爪可以抓取轻的物体，也可以抓取重的物体。并且由于扭簧的存在，使得舵机输出可以很稳定，不会出现因大扭矩导致舵机高负荷工作减少寿命和破坏稳定性。并且，这种立刻调节，对于产品的安全性具有很好的提升，特别是与人的交互。

附图说明

图1为本发明的机械手爪的立体结构示意图。

图2为本发明的机械手爪去掉安装盖后的立体结构示意图。

图3为本发明的机械手爪去掉安装盖后的另一角度的立体结构示意图。

图4为本发明的机械手爪的剖视结构示意图。

图中所示：1、手爪主体，101、固定架，102、安装盖，2、舵机，201、机体，202、输出轴，3、第一爪，301、第一爪体，302、第一手指，303、第一手指槽，4、第二爪，401、轴套，402、插槽，403、第二爪体，404、第二手指，405、第二手指槽，5、第一转盘，6、第二转盘，7、连接件，701、凸耳，702、缺口，8、连接轴，9、扭簧。

具体实施方式

为了更好得理解本申请，将参考附图对本申请的各个方面做出更详细的说明。应理解，这些详细说明只是对本申请的示例性实施方式的描述，而非以任何方式限制本申请的范围。在说明书全文中，相同的附图标号指代相同的元件。

在附图中，为了便于说明，已稍微夸大了物体的厚度、尺寸和形状。附图仅为示例而非严格按比例绘制。

还应理解的是，用语“包含”“包括”、“具有”、“包含”、“包含有”，当在本说明书中使用时表示存在所述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件，但不排除存在或附加有一个或多个其他特征、整体、步骤、步骤、操作、元件、部件和/或它们的组合。此外，当诸如“…至少一个”的表述出现在所列特征的列表之后时，修饰整个所列特征，而不是修改列表中的单独元件。

如图1和图2所示，本发明的机械手爪包括手爪主体1、舵机2、第一爪3和第二爪4。

所述的手爪主体1包括固定架101及安装盖102。所述的舵机2安装在固定架101上且所述的固定架101通过螺钉固定在所述的舵机2上。所述的安装盖102盖于所述的固定架101和舵机2外，所述的安装盖102与所述的固定架101之间通过螺钉固定连接，且所述的安装盖102盖于所述的固定架101和舵机2外，所述的安装盖102起装饰盖的作用。

所述的第一爪3固定连接在所述的安装盖102的端部上。所述的第一爪3包括第一爪体301，所述的第一爪体301远离固定端的一端设有至少两个第一手指302，相邻的第一手指302之间设有第一手指槽303；本具体实施例中，所述的第一手指302有三个，三个第一手指302之间设有两个第一手指槽303。

所述的舵机2包括机体201，所述的机体201内安装有马达，所述的马达的输出轴202的两端分别露在所述的机体201的两侧壁外。所述的输出轴202的两端分别连接有第一转盘5和第二转盘6，所述的第一转盘5和第二转盘6与输出轴202之间可以紧配合或用其他方式进行固定。马达运行带动所述的动力输出202轴转动，进而带动第一转盘5和第二转盘6转动。所述的第一转盘5和第二转盘6之间设有连接件7。所述的连接件7的两端均设有凸耳701，所述的凸耳701大致呈三角形状。所述的凸耳701靠近所述的输出轴202或转轴的一边设有缺口702，两个凸耳701分别通过螺钉固定在第一转盘5和第二转盘6上且输出轴202和转轴分别容置在对应的缺口702内。两个凸耳701与缺口702相对的角之间固定连接有连接轴8，所述的连接轴8与所述的连接件7相互平行。

所述的第二爪403靠近所述的连接件7的一端的两侧均设有轴套401，两个所述的轴套401分别铰接在所述的连接轴8的两端上，所述的第二爪4能绕所述的连接轴8转动。所述的连接轴8上套有扭簧9且该扭簧9位于两个所述的轴套401之间。所述的扭簧9的一端折弯固定连接在所述的连接件7上。所述的第二爪4靠近所述的连接轴8的一端上设有插槽402，所述的扭簧9的另一端插接在所述的插槽402内。所述的扭簧9使第二爪4能够更加靠近第一爪3。

所述的第二爪4包括第二爪体403，所述的第二爪体403远离铰接端的一端设有至少两个第二手指404，相邻的第二手指之间设有第二手指槽405；本具体实施例中，所述的第二手指404有两个，两个第二手指404之间设有一个第二手指槽405。所述的第一爪3与所述的第二爪4合起来时，所述的中间的第一手指302插入在所述的第二手指槽405内，所述的第二手指404一一对应地插入在两个第一手指槽303内。

本发明的机械手爪工作原理如下：

舵机2运行带动连接件7朝远离第一爪3方向运动，使第二爪4与第一爪3分开；当第一爪3与第二爪4之间抓取物体后，舵机2的马达反转，使连接件7向第一爪3方向转动，从而带动第二爪4逐渐靠拢第一爪3，当第一爪3和第二爪4逐渐抓牢物体时，扭簧9会根据物体的重量来调节第二爪4与第一爪3的握紧力，使得第一爪3和第二爪4能够更加稳定地拿取物体。整个运行过程中，舵机2为机械手爪提供位移输出，提供初始力和扭矩；扭簧9将舵机提供的初始力和扭矩进行储存和转换。

本发明还提供一种机器人，包括机身，所述的机身的两侧均设有手臂，所述的手臂上安装有上述的机械手爪。

Claims (8)

1.一种机械手爪，其特征在于：包括手爪主体（1）、舵机（2）、第一爪（3）和第二爪（4）；所述的舵机（2）固定安装在所述的手爪主体（1）内；所述的第一爪（3）固定连接在所述的手爪主体（1）上；所述的舵机（2）的输出轴（202）上连接有连接件（7），所述的连接件（7）上设有连接轴（8），所述的第二爪（4）转动连接在所述的连接轴（8）上，所述的连接轴（8）还安装有扭簧（9），所述的扭簧（9）的一端与所述的连接件（7）连接，所述的扭簧（9）的另一端与所述的第二爪（4）连接；所述的舵机（2）运行带动所述的第二爪（4）与第一爪（3）开或合。

2.根据权利要求1所述的机械手爪，其特征在于：所述的手爪主体（1）包括固定架（101），所述的舵机（2）固定安装在所述的固定架（101）内。

3.根据权利要求2所述的机械手爪，其特征在于：所述的固定架（101）上固定连接有安装盖（102），所述的第一爪（3）固定连接在所述的安装盖（102）的端部上。

4.根据权利要求2所述的机械手爪，其特征在于：所述的舵机（2）包括机体（201），所述的机体（201）内安装有马达，所述的马达的输出轴（202）的两端分别露在所述的机体（201）的两侧壁外；所述的输出轴（202）的两端分别连接有第一转盘（5）和第二转盘（6）；所述的连接件（7）的两端均设有凸耳（701），两个凸耳（701）分别固定连接在所述的第一转盘（5）和第二转盘（6）上；所述的连接轴（8）连接在两个所述的凸耳（701）之间。

5.根据权利要求4所述的机械手爪，其特征在于：所述的第二爪（4）靠近所述的连接件（7）的一端的两侧均设有轴套（401），两个所述的轴套（401）分别铰接在所述的连接轴（8）的两端；所述的扭簧（9）位于两个所述的轴套（401）之间。

6.根据权利要求5所述的机械手爪，其特征在于：所述的扭簧（9）的一端固定在所述的连接件（7）上，所述的第二爪（4）靠近所述的连接轴（8）的一端上设有插槽（402），所述的扭簧（9）的另一端插接在所述的插槽（402）内。

7.根据权利要求1所述的机械手爪，其特征在于：所述的第一爪（3）包括第一爪体（301），所述的第一爪体（301）远离固定端的一端设有至少两个第一手指（302），相邻的第一手指（302）之间设有第一手指槽（303）；所述的第二爪（4）包括第二爪体（403），所述的第二爪体（403）远离铰接端的一端设有至少两个第二手指（404），相邻的第二手指（404）之间设有第二手指槽（405）；所述的第一爪（3）与第二爪（4）合起来时，所述的第一手指（302）插入在所述的第二手指槽（405）内，所述的第二手指（404）插入在所述的第一手指槽（303）内。

8.一种机器人，包括机身，其特征在于：还包括如权利要求1至7任何一项所述的机械手爪，所述的机械手爪设有两个，两个所述的机械手爪分别设于所述的机身的两侧。

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