CN111687871A - 一种电磁驱动的机器人多关节组合抓手 - Google Patents

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    • B25J15/0246—Gripping heads and other end effectors servo-actuated actuated by an electromagnet

Abstract

本发明公开了一种电磁驱动的机器人多关节组合抓手，包括多个外形呈长方体形状、内部中空的关节线圈以及固定连接在关节线圈宽度方向一侧侧壁上的组合片，相邻组合片转动连接，关节线圈宽度方向一端的端部内壁上下各开设有一条沿长度方向的滑槽，另一端的端部嵌设有挡板，关节线圈内设置有制动滑块、弹簧、刚体曲带、永磁体，制动滑块卡入滑槽中，弹簧两端分别顶住滑块和关节线圈内壁，刚体曲带并行设置有两条，刚体曲带的一端与挡板固定，连接板插入两条刚体曲带之间，刚体曲带的内壁上均匀设置一排三角齿，三角齿与卡舌啮合。本发明通过组合片将多个关节线圈进行串联组合，构成仿生机械手，可实现多角度弯曲运动，能够实现对不规则物体的抓取。

Description

一种电磁驱动的机器人多关节组合抓手
技术领域
本发明涉及一种机器人抓手，具体涉及一种电磁驱动的机器人多关节组合抓手，属于工业机器人技术领域。
背景技术
目前，机器人抓手具有多种不同的驱动方式，如电动机驱动、液压驱动、气压驱动以及智能材料驱动。电动机驱动应用较早，适应范围广泛，但是抓手的多角度弯曲需要配备较多的电动机，结构设计难以简化；液压与气压驱动能够使抓手产生灵活的弯曲角度，但是需要配备相应复杂的液压与气压设备，成本较高，不易集成化处理且驱动滞后时间较长；智能材料驱动发展不是很成熟，对工业高效率、高强度的应用还存在问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种电磁驱动的机器人多关节组合抓手，结构简单，能实现多角度弯曲来抓取物体。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种电磁驱动的机器人多关节组合抓手，包括底座，还包括多个外形呈长方体形状、内部中空的关节线圈以及固定连接在所述关节线圈宽度方向一侧侧壁上的组合片，相邻组合片之间转动连接，所述关节线圈宽度方向一端的端部内壁上下各开设有一条沿长度方向的滑槽，所述关节线圈宽度方向另一端的端部嵌设有挡板，所述关节线圈内设置有制动滑块、弹簧、刚体曲带、永磁体，所述制动滑块包括一体成型的上支撑部分、卡舌和下支撑部分，上支撑部分和下支撑部分对称固定在卡舌两侧且分别卡在所述滑槽中，所述永磁体嵌入所述滑槽中，且永磁体与所述关节线圈的内壁之间保持一定距离，所述卡舌的中心位置通过连接板与所述永磁体固定连接，所述弹簧的两端分别顶住所述制动滑块与所述关节线圈内壁，所述刚体曲带的一端与相邻关节线圈的挡板固定连接，刚体曲带的另一端为自由端，刚体曲带并行设置有两条，所述连接板插入上下两条刚体曲带之间，刚体曲带靠近制动滑块一侧的内壁上均匀设置一排三角齿，所述三角齿与所述卡舌啮合，多个所述关节线圈分成串联的两组并对称连接在所述底座的两侧。
作为本发明进一步优选的技术方案，所述刚体曲带的弯曲弧度小于90度。
作为本发明进一步优选的技术方案，所述永磁体为矩形永磁体。
作为本发明进一步优选的技术方案，所述关节线圈至少设置6个。
作为本发明进一步优选的技术方案，相邻组合片之间通过折页转动连接。
作为本发明进一步优选的技术方案，所述挡板的长和高分别与关节线圈内壁的长和高相匹配。
与现有技术相比，本发明的一种电磁驱动的机器人多关节组合抓手，结构简单，通过组合片将多个关节线圈进行串联组合，分别控制各个关节线圈的磁场变化，可实现机器人抓手的多角度弯曲运动；多个关节线圈的串联组合可构成仿生机械手，能够实现对不规则物体的抓取；利用制动机构可对相邻关节线圈之间的弯曲变化进行自锁，保持各个关节的弯曲运动，有效完成机器人的抓取任务。
附图说明
图1是本发明实施例中的两个关节线圈串联图；
图2是本发明实施例中的两个关节线圈横向剖面图；
图3是本发明实施例中的单个关节线圈纵向剖面图；
图4是本发明实施例中的制动机构结构示意图；
图5是本发明实施例中的挡板与刚体曲带结构示意图；
图6是本发明实施例中的两组关节线圈弯曲组合图；
图7是多个关节线圈组合抓手示意图；
图8是多个关节线圈组合抓手抓物示意图；
图中：1、关节线圈Ⅰ；1’-关节线圈Ⅱ；2-连接片；3-弹簧；4-制动滑块；4-1-滑块上支撑部分；4-2-滑块下支撑部分；4-3-卡舌；5-刚体曲带；5-1-下刚体曲带；5-2-上刚体曲带；5-3-三角齿；6连接板；7-矩形永磁体；8-挡板；9-滑槽；10-底座。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1、图7所示，本发明提供的一种电磁驱动的机器人多关节组合抓手，包括底座10，还包括六个外形呈长方体形状、内部中空的关节线圈，六个关节线圈串联成两组，并对称连接在底座10的两侧。以两个关节线圈的连接为例进行说明，即关节线圈Ⅰ1和关节线圈Ⅱ1’，还包括固定连接在关节线圈Ⅰ1和关节线圈Ⅱ1’宽度方向一侧侧壁上的组合片2，相邻组合片2之间通过折页转动连接，从而使关节线圈Ⅰ1和关节线圈Ⅱ1’可进行180度的旋转。
关节线圈Ⅰ1和关节线圈Ⅱ1’的结构相同，以关节线圈Ⅱ1’为例，如图2、图3所示，关节线圈Ⅱ1’宽度方向一端的端部内壁上下各开设有一条沿长度方向的滑槽9，关节线圈Ⅱ1’宽度方向另一端的端部嵌设有挡板8，作为优选，所述挡板8的长和高分别与关节线圈Ⅱ1’内壁的长和高相匹配。关节线圈Ⅱ1’内设置有制动滑块4、弹簧3、刚体曲带5、永磁体。
如图2、图4所示，该制动滑块4分为三部分：上支撑部分4-1、下支撑部分4-2，中间位置为卡舌4-3，三个部分一体成型。上支撑部分4-1、下支撑部分4-2对称固定在卡舌4-3两侧且分别卡在上下两条滑槽9内，使制动滑块4能够在关节线圈Ⅱ1’的滑槽9内滑动。本实施例采用矩形永磁体7，所述矩形永磁体7嵌入所述滑槽9中，且矩形永磁体7与所述关节线圈Ⅱ1’的内壁之间保持一定距离。所述卡舌4-3的中心位置通过连接板6与所述矩形永磁体7固定连接，所述弹簧3的两端分别顶住所述制动滑块4与所述关节线圈Ⅱ1’内壁。
如图1、图5所示，所述刚体曲带5设置有两条，即上刚体曲带5-2、下刚体曲带5-1，两条刚体曲带结构相同，弯曲弧度小于90度。关节线圈Ⅱ1’中的刚体曲带5的一端与关节线圈Ⅰ1的挡板8固定连接，刚体曲带5的另一端为自由端。上刚体曲带5-2、下刚体曲带5-1并行插入制动机构中，且上刚体曲带5-2、下刚体曲带5-1之间设有导向槽，所述连接板6插入导向槽中，并可在导向槽中往复滑动。上刚体曲带5-2、下刚体曲带5-1靠近制动滑块4一侧的内壁上分别均匀设有一排三角齿5-3，三角齿5-3可与制动滑块4上的卡舌4-3啮合，如图2、图6所示。
以关节线圈Ⅰ1和关节线圈Ⅱ1’的运动变化为例，初始时刻线圈内通入较小的同向电流，关节线圈Ⅰ1和关节线圈Ⅱ1’产生相同的空间磁场，能够相互吸引并整体保持平行。此时，矩形永磁体7受到指向关节线圈Ⅱ1’内壁的磁力和弹簧3的拉力作用，受力平衡且保持初始位置基本不变，如图7所示。当需要抓取物体时，相邻关节线圈之间需要弯曲变化，在本实施例中关节线圈Ⅰ1和关节线圈Ⅱ1’通入较大的反向电流，关节线圈Ⅰ1和关节线圈Ⅱ1’产生相反的空间磁场并发生排斥现象。此时，两关节线圈的一端与铰接的连接片2固定连接，不会发生分离；两关节线圈的另一端没有固定连接，会发生分离，即两线圈发生相对弯曲运动。在两关节线圈发生弯曲运动时，矩形永磁体7受到指向关节线圈Ⅱ1’内壁的磁力大于弹簧3的拉力作用，使得矩形永磁体7带动滑块4向边缘滑动，卡舌4-3与刚体曲带5上的三角齿5-3啮合，该啮合能够保证关节线圈单向弯曲运动，锁定抓取物而不会脱落，如图8所示。当需要释放物体时，关节线圈Ⅰ1和关节线圈Ⅱ1’通入较小的同向电流，矩形永磁体7受到弹簧3的拉力大于磁力，带动滑块4恢复到初始位置；同时，两关节线圈也会在磁场的相互吸引作用下恢复至相对平行的位置。

Claims (6)

1.一种电磁驱动的机器人多关节组合抓手，包括底座，其特征在于，还包括多个外形呈长方体形状、内部中空的关节线圈以及固定连接在所述关节线圈宽度方向一侧侧壁上的组合片，相邻组合片之间转动连接，所述关节线圈宽度方向一端的端部内壁上下各开设有一条沿长度方向的滑槽，所述关节线圈宽度方向另一端的端部嵌设有挡板，所述关节线圈内设置有制动滑块、弹簧、刚体曲带、永磁体，所述制动滑块包括一体成型的上支撑部分、卡舌和下支撑部分，上支撑部分和下支撑部分对称固定在卡舌两侧且分别卡在所述滑槽中，所述永磁体嵌入所述滑槽中，且永磁体与所述关节线圈的内壁之间保持一定距离，所述卡舌的中心位置通过连接板与所述永磁体固定连接，所述弹簧的两端分别顶住所述制动滑块与所述关节线圈内壁，所述刚体曲带的一端与相邻关节线圈的挡板固定连接，刚体曲带的另一端为自由端，刚体曲带并行设置有两条，所述连接板插入上下两条刚体曲带之间的导向槽中，刚体曲带靠近制动滑块一侧的内壁上均匀设置一排三角齿，所述三角齿与所述卡舌啮合，多个所述关节线圈分成串联的两组并对称连接在所述底座的两侧。
2.根据权利要求1所述的一种电磁驱动的机器人多关节组合抓手，其特征在于，所述刚体曲带的弯曲弧度小于90度。
3.根据权利要求1所述的一种电磁驱动的机器人多关节组合抓手，其特征在于，所述永磁体为矩形永磁体。
4.根据权利要求1所述的一种电磁驱动的机器人多关节组合抓手，其特征在于，所述关节线圈至少设置6个。
5.根据权利要求1所述的一种电磁驱动的机器人多关节组合抓手，其特征在于，相邻组合片之间通过折页转动连接。
6.根据权利要求1所述的一种电磁驱动的机器人多关节组合抓手，其特征在于，所述挡板的长和高分别与关节线圈内壁的长和高相匹配。
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