CN111716383B - 机械爪及工业机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种机械爪及工业机器人。机械爪，包括壳体，壳体内设有用于动力输出的传动轮组、伸出至壳体外并用于相互配合抓取物品的第一爪臂组件和第二爪臂组件、以及处于传动轮组与第一爪臂组件之间的用于传递扭矩的飞轮组件，第一爪臂组件与第二爪臂组件采用齿轮啮合连接以实现同步向内运动抓取物品或同步向外运动释放物品，飞轮组件与第一爪臂组件传动连接，传动轮组驱动飞轮组件运动并由飞轮组件带动第一爪臂组件运动，进而实现第一爪臂组件和第二爪臂组件之间的抓取动作或释放动作，飞轮组件上设有用于第一爪臂组件与第二爪臂组件之间的抓取力大于预定值时使飞轮组件与传动轮组和/或第一爪臂组件临时脱离的扭矩保护机构。
Description
技术领域
本发明涉及机械人抓取技术领域，特别地，涉及一种机械爪。此外，本发明还涉及一种包括上述机械爪的工业机器人。
背景技术
机械爪，又称机器人手爪，一种可以实现类似于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。
根据所需要握持的工件形状不同，机器人手爪可以分为多种类型，包括：机器手爪，又称机器夹钳，包括2指、3指或变形指；带有磁吸盘、焊枪等的特殊手爪；通用手爪，包括2指到5指。
对于具有抓取功能的机器人手爪，针对于不同的抓取对象需要设定特定的抓取力度，力度过大容易造成能耗损失同时也容易使抓取对象破损，而力度过小容易导致抓取稳定性变差进而导致掉落。因此机器人手爪的抓取力度的精确控制，是本领域的一个技术难点。
现有技术中，对于机器人手爪的抓取力度的精确控制，一般采用传感器与电气控制，而采用该方式，结构复杂，成本高昂，并且一旦某个传感器或者电气部分出现故障，容易导致抓取力度时控，造成工件的损伤，严重的容易造成周边及周边人员的损伤。
发明内容
本发明提供了一种机械爪及工业机器人，以解决现有技术中，采用电气控制机械人手爪的抓取力度，结构复杂、成本高、故障率高的技术问题。
根据本发明的一个方面，提供一种机械爪，包括壳体，壳体内设有用于动力输出的传动轮组、伸出至壳体外并用于相互配合抓取物品的第一爪臂组件和第二爪臂组件、以及处于传动轮组与第一爪臂组件之间的用于传递扭矩的飞轮组件，第一爪臂组件与第二爪臂组件采用齿轮啮合连接以实现同步向内运动抓取物品或同步向外运动释放物品，飞轮组件与第一爪臂组件传动连接，传动轮组驱动飞轮组件运动并由飞轮组件带动第一爪臂组件运动，进而实现第一爪臂组件和第二爪臂组件之间的抓取动作或释放动作，飞轮组件上设有用于第一爪臂组件与第二爪臂组件之间的抓取力大于预定值时使飞轮组件与传动轮组和/或第一爪臂组件临时脱离的扭矩保护机构。
进一步地，第一爪臂组件包括转动连接于壳体内的第一爪轴以及固定于第一爪轴上并随第一爪轴转动的第一爪臂单元，多个第一爪臂单元沿第一爪轴的轴向间隔排布；第二爪臂组件包括转动连接于壳体内的第二爪轴以及固定于第二爪轴上并随第二爪轴转动的第二爪臂单元，多个第二爪臂单元沿第二爪轴的轴向间隔排布；第一爪臂单元与第二爪臂单元一一对应布设。
进一步地，飞轮组件包括转动连接于壳体内的飞轮轴以及固接于飞轮轴上的飞轮单元，多个飞轮单元沿飞轮轴的轴向间隔排布；飞轮单元与第一爪臂单元一一对应布设且传动连接。
进一步地，飞轮单元包括固接在飞轮轴上的盘体以及环绕于盘体外的齿轮环，传动轮组传动连接在飞轮轴和/或盘体上，齿轮环的外环齿与第一爪臂单元啮合连接；扭矩保护机构包括由齿轮环的内环面沿径向向内延伸的第一环形台阶边和第一限位件、由盘体的外缘面沿径向向外延伸的第二环形台阶边以及处于第二环形台阶边与第一限位件之间的第一弹性件，第一环形台阶边与第二环形台阶边采用平面齿啮合或锥面齿啮合，第一环形台阶边与第一限位件沿齿轮环的轴向间隔布设且间隔距离大于第二环形台阶边的最大厚度，以限制齿轮环相对于盘体的轴向移动范围并使齿轮环与盘体之间留有使齿轮环脱开与盘体的啮合连接的活动空间。
进一步地，飞轮单元包括固接在飞轮轴上的盘体以及环绕于盘体外的齿轮环，传动轮组传动连接在飞轮轴和/或盘体上，齿轮环的外环齿与第一爪臂单元啮合连接；扭矩保护机构包括沿盘体的径向开设于盘体边缘部位的容纳槽、转动连接与容纳槽内的棘爪以及处于容纳槽内的用于弹性顶抵在棘爪上的第二弹性件，齿轮环的内环面设有内环齿，棘爪的悬挑端设有连接齿段；第二弹性件弹性顶抵在棘爪上，以使棘爪向盘体外转动并抵靠在齿轮环的内环面上，进而使棘爪上的连接齿段与齿轮环的内环齿啮合连接。
进一步地，扭矩保护机构设置有多组，多组扭矩保护机构沿盘体的周向均匀间隔布设。
进一步地，传动轮组包括电机、与电机的动力输出端连接的传动轴以及固接于传动轴上并处于壳体内的传动齿轮单元，多个传动齿轮单元沿传动轴的轴向间隔排布，各传动齿轮单元分别传动连接于飞轮组件的不同位置，以实现均衡传递扭矩。
进一步地，电机的动力输出端设有扭矩传感器，扭矩传感器电连接控制装置，控制装置电连接电机，通过控制装置启动电机并控制电机正向运转以驱动机械爪抓取物品或反向运转以驱动机械爪释放物品，机械爪抓取物品的抓取力大于预设值进而触动扭矩保护机构以使第一爪臂组件临时脱离飞轮组件的动力输出端，通过扭矩传感器感应到电机输出端脱力而使得扭矩增大并向控制装置输出电信号进而控制电机停机。
进一步地，壳体上设有用于第一爪臂组件和第二爪臂组件同步向外运动进行释放动作时分别限制第一爪臂组件和第二爪臂组件向外张开范围的限位板，限位板表面覆盖有缓冲层。
根据本发明的另一方面，还提供了工业机器人，其包括上述机械爪。
本发明具有以下有益效果：
本发明机械爪，采用纯机械方式进行抓取以及抓取力度控制。第一爪臂组件与第二爪臂组件之间通过啮合连接，传动轮组通过飞轮组件驱使第一爪臂组件和第二爪臂组件中的一个运动，进而实现第一爪臂组件和第二爪臂组件彼此之间相对闭合运动或张开运动进而实现抓取动作或释放动作；飞轮组件上设有扭矩保护机构，通过扭矩保护机构实现飞轮组件与传动轮组和/或第一爪臂组件的脱离，第一爪臂组件与第二爪臂组件之间抓取力大小的预设值通过扭矩保护机构利用弹性伸缩原理以纯机械方式实现设定，当抓取力大于预设值时利用扭矩保护机构使飞轮组件与传动轮组和/或第一爪臂组件临时脱离，进而避免作用到物品上的抓取力过大。本机械爪采用纯机械方式实现抓取力的控制，结构简单，成本低，抓取力度易于控制；并且有纯机械方式实现抓取力的控制，结构稳定性好，故障率低。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明优选实施例的机械爪的结构示意图之一；
图2是本发明优选实施例的机械爪的结构示意图之二；
图3是本发明优选实施例的机械爪的结构示意图之三。
图例说明：
1、壳体；101、限位板；2、传动轮组；201、电机；202、传动轴；203、传动齿轮单元；3、第一爪臂组件；301、第一爪轴；302、第一爪臂单元；4、第二爪臂组件；401、第二爪轴；402、第二爪臂单元；5、飞轮组件；501、飞轮轴；502、飞轮单元；5021、盘体；5022、齿轮环；6、扭矩保护机构；601、第一环形台阶边；602、第一限位件；603、第二环形台阶边；604、第一弹性件；605、容纳槽；606、棘爪；607、第二弹性件。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由下述所限定和覆盖的多种不同方式实施。
图1是本发明优选实施例的机械爪的结构示意图之一；图2是本发明优选实施例的机械爪的结构示意图之二；图3是本发明优选实施例的机械爪的结构示意图之三。
如图1、图2和图3所示，本实施例的机械爪，包括壳体1，壳体1内设有用于动力输出的传动轮组2、伸出至壳体1外并用于相互配合抓取物品的第一爪臂组件3和第二爪臂组件4、以及处于传动轮组2与第一爪臂组件3之间的用于传递扭矩的飞轮组件5，第一爪臂组件3与第二爪臂组件4采用齿轮啮合连接以实现同步向内运动抓取物品或同步向外运动释放物品，飞轮组件5与第一爪臂组件3传动连接，传动轮组2驱动飞轮组件5运动并由飞轮组件5带动第一爪臂组件3运动，进而实现第一爪臂组件3和第二爪臂组件4之间的抓取动作或释放动作，飞轮组件5上设有用于第一爪臂组件3与第二爪臂组件4之间的抓取力大于预定值时使飞轮组件5与传动轮组2和/或第一爪臂组件3临时脱离的扭矩保护机构6。本发明机械爪，采用纯机械方式进行抓取以及抓取力度控制。第一爪臂组件3与第二爪臂组件4之间通过啮合连接，传动轮组2通过飞轮组件5驱使第一爪臂组件3和第二爪臂组件4中的一个运动，进而实现第一爪臂组件3和第二爪臂组件4彼此之间相对闭合运动或张开运动进而实现抓取动作或释放动作；飞轮组件5上设有扭矩保护机构6，通过扭矩保护机构6实现飞轮组件5与传动轮组2和/或第一爪臂组件3的脱离，第一爪臂组件3与第二爪臂组件4之间抓取力大小的预设值通过扭矩保护机构6利用弹性伸缩原理以纯机械方式实现设定，当抓取力大于预设值时利用扭矩保护机构6使飞轮组件5与传动轮组2和/或第一爪臂组件3临时脱离，进而避免作用到物品上的抓取力过大。反之，当抓取力小于预设值时利用扭矩保护机构6使飞轮组件5与传动轮组2和/或第一爪臂组件3恢复连接，进而避免作用到物品上的抓取力过小。本机械爪采用纯机械方式实现抓取力的控制，结构简单，成本低，抓取力度易于控制；并且有纯机械方式实现抓取力的控制，结构稳定性好，故障率低。可选地，传动轮组2、第一爪臂组件3、第二爪臂组件4、飞轮组件5的转动轴均平行布设。可选地，通过扭矩保护机构6的弹性保护控制输出至第一爪臂组件3的扭矩，进而控制第一爪臂组件3与第二爪臂组件4之间的抓取力，由于扭矩保护机构6采用弹力实现扭矩保护，扭矩在传递过程中会瞬时断开又瞬时连接(即扭矩保护的区间范围，抓取力预定值周围的控制区间范围)，会形成一定的抓取抖动，为了避免抓取抖动对抓取物品的稳定性影响，可以在第一爪臂组件3和/或第二爪臂组件4的抓取面上布设弹性缓冲垫，以克服该问题；或者待抓取的物品本身具有一定弹性时也可以不布设弹性缓冲垫。可选地，弹性缓冲垫可以采用软质橡胶垫、软质塑胶垫、软质海绵垫、绒布垫等等。可选地，扭矩保护机构6采用弹簧件与齿啮合连接相结合的方式进行力矩保护，通过弹簧件的弹力压迫作用形成齿啮合连接关系，当扭矩过大时(力矩传递时的阻力过大时)，作用到齿啮合位置并形成与弹力的反作用，进而使啮合连接关系暂时性的脱开，进而力矩传递过程断开，以保护物品不被抓坏；当扭矩过小时(力矩传递时的阻力过小时)，作用到齿啮合位置并形成与弹力的反作用减小，进而使啮合连接关系恢复，进而力矩传递过程恢复连接，以避免抓取力过小而使得物品掉落。可选地，扭矩保护机构6设置为多组，各扭矩保护机构6上的齿啮合连接彼此形成齿啮合相位差，当部分扭矩保护机构6的齿啮合连接脱开时，至少有一组扭矩保护机构6的齿啮合连接是保持连接状态的，进而保持一定的抓取力，又使得传递的力矩减小，进而达到稳定抓取物品且抓取力恰当的目的；多组扭矩保护机构6共同与抓取力预定值相匹配，即各组扭矩保护机构6的弹簧件的弹力之和与抓取力的最大值相匹配，至少一组扭矩保护机构6的弹簧件的弹力与抓取力的最小值相匹配。
如图3所示，本实施例中，第一爪臂组件3包括转动连接于壳体1内的第一爪轴301以及固定于第一爪轴301上并随第一爪轴301转动的第一爪臂单元302，多个第一爪臂单元302沿第一爪轴301的轴向间隔排布。第二爪臂组件4包括转动连接于壳体1内的第二爪轴401以及固定于第二爪轴401上并随第二爪轴401转动的第二爪臂单元402，多个第二爪臂单元402沿第二爪轴401的轴向间隔排布。第一爪臂单元302与第二爪臂单元402一一对应布设。采用第一爪臂单元302与第二爪臂单元402一一对应布设，并且第一爪臂单元302与第二爪臂单元402之间采用齿轮啮合连接，使得每一组第一爪臂单元302与第二爪臂单元402均能够成组并以组为单位单独的进行同步抓取动作或同步释放动作。可选地，第一爪臂单元302包括固接于第一爪轴301上的第一爪齿轮单元以及由第一爪齿轮单元边缘沿径向向壳体1外延伸的第一臂单元。可选地，第二爪臂单元402包括固接于第二爪轴401上的第二爪齿轮单元以及由第二爪齿轮单元边缘沿径向向壳体1外延伸的第二臂单元。可选地，第一臂单元上用于抓取的一侧设置为锯齿面，或者第一臂单元上用于抓取的一侧的表面附着有毛毡层或橡胶层。可选地，第二臂单元上用于抓取的一侧设置为锯齿面，或者第二臂单元上用于抓取的一侧的表面附着有毛毡层或橡胶层。可选地，第一臂单元的自由端朝向第二臂单元方向弯曲，和/或第二臂单元的自由端朝向第一臂单元方向弯曲。可选地，第一爪齿轮单元与第二爪齿轮单元处于同一平面上并齿啮合连接；且第一臂单元与第二臂单元处于同一平面上，呈同一平面上的相对布设。可选地，第一爪齿轮单元与第二爪齿轮单元处于同一平面上并齿啮合连接；且第一臂单元与第二臂单元处于不同平面，呈相对交错布设。可选地，第一臂单元包括多个指节，相邻指节之间通过铰接轴连接且相邻指节之间设有指间气缸，通过指间气缸控制各指节的弯曲程度。可选地，第二臂单元包括多个指节，相邻指节之间通过铰接轴连接且相邻指节之间设有指间气缸，通过指间气缸控制各指节的弯曲程度。
如图3所示，本实施例中，飞轮组件5包括转动连接于壳体1内的飞轮轴501以及固接于飞轮轴501上的飞轮单元502，多个飞轮单元502沿飞轮轴501的轴向间隔排布。飞轮单元502与第一爪臂单元302一一对应布设且传动连接。各飞轮单元502分别通过其上的扭矩保护机构6对相对应的第一爪臂单元302进行抓取力的控制，每一个第一爪臂单元302均具有独立的机械式抓取力控制系统，在抓取物品时均能够以预设的抓取力抓取物品，进而确保抓取物品的稳定性且避免对物品表面造成破坏。
如图3所示，本实施例中，飞轮单元502包括固接在飞轮轴501上的盘体5021以及环绕于盘体5021外的齿轮环5022，传动轮组2传动连接在飞轮轴501和/或盘体5021上，齿轮环5022的外环齿与第一爪臂单元302啮合连接。扭矩保护机构6包括由齿轮环5022的内环面沿径向向内延伸的第一环形台阶边601和第一限位件602、由盘体5021的外缘面沿径向向外延伸的第二环形台阶边603以及处于第二环形台阶边603与第一限位件602之间的第一弹性件604，第一环形台阶边601与第二环形台阶边603采用平面齿啮合或锥面齿啮合，第一环形台阶边601与第一限位件602沿齿轮环5022的轴向间隔布设且间隔距离大于第二环形台阶边603的最大厚度，以限制齿轮环5022相对于盘体5021的轴向移动范围并使齿轮环5022与盘体5021之间留有使齿轮环5022脱开与盘体5021的啮合连接的活动空间。第一环形台阶边601与第二环形台阶边603之间采用平面齿啮合连接或者锥面齿啮合连接；即：第一环形台阶边601的一侧表面设有周向均匀布设的平面齿或锥面齿，第二环形台阶边603的侧表面设有与第一环形台阶边601上的平面齿或锥面齿相匹配的齿啮合结构，进而使得第一环形台阶边601与第二环形台阶边603贴合时形成平面齿配合或锥面齿配合。齿轮环5022上的第一限位件602通过第一弹性件604将盘体5021的第二环形台阶边603顶压在第一环形台阶边601上，进而使得盘体5021与齿轮环5022之间通过平面齿啮合连接或锥面齿啮合连接；通过传动轮组2驱使盘体5021转动，盘体5021带动齿轮环5022转动，齿轮环5022带动第一爪臂单元302运动，第一爪臂单元302与第二爪臂单元402同步运动抓取物品或释放物品；当第一爪臂单元302与第二爪臂单元402同步运动抓取物品施加的抓取力大于预定值时，齿轮环5022转动受到的阻力(阻力来源于第一爪臂单元302与第二爪臂单元402相对抓取时物品表面形成的反作用力)通过平面齿或锥面齿传递至第一弹性件604，并克服第一弹性件604的弹性压力进而使得第一弹性件604压缩且第一环形台阶边601与第二环形台阶边603临时脱开，即：使得齿轮环5022上第一环形台阶边601与盘体5021的第二环形台阶边603之间的啮合连接克服第一弹性件604的弹性压力而临时脱开，从而使的第一爪臂单元302与第二爪臂单元402之间的抓取力降低并使抓取时受到的阻力(抓取时物品表面产生的反作用力)与第一弹性件604的弹性力趋于平衡。抓取力的预定值由第一弹性件604施加在第一限位件602与第一环形台阶边601之间的弹性力控制。另，上述扭矩保护机构6对于第一爪臂单元302与第二爪臂单元402的释放张开运动也可以进行保护，即第一爪臂单元302与第二爪臂单元402张开时会与壳体1接触而形成张开的阻力，该阻力大于预设值时通过平面齿或锥面齿传递至第一弹性件604，并克服第一弹性件604的弹性压力进而使得第一弹性件604压缩且第一环形台阶边601与第二环形台阶边603临时脱开，从而使的第一爪臂单元302与第二爪臂单元402张开力降低并使张开时受到的阻力(张开时壳体1表面产生的反作用力)与第一弹性件604的弹性力趋于平衡。可选地，盘体5021与齿轮环5022之间设置有多组扭矩保护机构6，多组扭矩保护机构6沿盘体5021的周向等间距间隔排布，相邻两组扭矩保护机构6之间具有齿轮相位差，以使各扭矩保护机构6分别进行扭矩保护时，有至少一组扭矩保护机构6的齿轮是保持啮合连接的，以确保抓取物品时的稳定性。多组扭矩保护机构6共同与抓取力预定值相匹配，即各组扭矩保护机构6的弹簧件的弹力之和与抓取力的最大值相匹配，至少一组扭矩保护机构6的弹簧件的弹力与抓取力的最小值相匹配。
如图1和图2所示，本实施例中，飞轮单元502包括固接在飞轮轴501上的盘体5021以及环绕于盘体5021外的齿轮环5022，传动轮组2传动连接在飞轮轴501和/或盘体5021上，齿轮环5022的外环齿与第一爪臂单元302啮合连接。扭矩保护机构6包括沿盘体5021的径向开设于盘体5021边缘部位的容纳槽605、转动连接与容纳槽605内的棘爪606以及处于容纳槽605内的用于弹性顶抵在棘爪606上的第二弹性件607，齿轮环5022的内环面设有内环齿，棘爪606的悬挑端设有连接齿段。第二弹性件607弹性顶抵在棘爪606上，以使棘爪606向盘体5021外转动并抵靠在齿轮环5022的内环面上，进而使棘爪606上的连接齿段与齿轮环5022的内环齿啮合连接。盘体5021、齿轮环5022、扭矩保护机构6三者处于同一平面上，盘体5021与齿轮环5022之间通过扭矩保护机构6连接，具体地：扭矩保护机构6包括容纳槽605、棘爪606和第二弹性件607，第二弹性件607与棘爪606沿盘体5021的周向排布并分别处于容纳槽605的两端，第二弹性件607的第一端卡接于容纳槽605的第一端，棘爪606的第一端铰接装配在容纳槽605的第二端，第二弹性件607的第二端固定在棘爪606的侧壁面上且弹性顶抵在棘爪606的侧壁面上以使得棘爪606的第二端抵靠在齿轮环5022的内环齿上，进而使棘爪606第二端的连接齿段与齿轮环5022的内环齿啮合连接，从而使盘体5021与齿轮环5022构成传动连接结构，传动轮组2驱使飞轮轴501带动盘体5021转动，盘体5021带动齿轮环5022转动，齿轮环5022带动第一爪臂单元302转动，进而实现第一爪臂单元302与第二爪臂单元402同步运动抓取物品或释放物品。当第一爪臂单元302与第二爪臂单元402之间的抓取力，或者第一爪臂单元302和第二爪臂单元402张开时的张开力，大于预设值时，多余的作用力会克服第二弹性件607的弹性力，使得棘爪606朝向第二弹性件607转动，进而使得棘爪606的连接齿段临时脱离齿轮环5022的内环齿，即盘体5021与齿轮环5022之间的传动连接临时脱开，从而达到减弱抓取力或张开力的目的；同时会迫使抓取力或张开力与第二弹性件607的弹性力慢慢趋于平衡，进而实现以预定的抓取力抓取物品，或者以预定的张开力张开。抓取力的预设值以及张开力的预设值通过第二弹性件607的弹性力调节。可选地，盘体5021与齿轮环5022之间设置有多组扭矩保护机构6，多组扭矩保护机构6沿盘体5021的周向等间距间隔排布，相邻两组扭矩保护机构6之间具有齿轮相位差，以使各扭矩保护机构6分别进行扭矩保护时，有至少一组扭矩保护机构6的齿轮是保持啮合连接的，以确保抓取物品时的稳定性。多组扭矩保护机构6共同与抓取力预定值相匹配，即各组扭矩保护机构6的弹簧件的弹力之和与抓取力的最大值相匹配，至少一组扭矩保护机构6的弹簧件的弹力与抓取力的最小值相匹配。
如图1和图2所示，本实施例中，扭矩保护机构6设置有多组，多组扭矩保护机构6沿盘体5021的周向均匀间隔布设。优选地，在盘体5021与齿轮环5022之间间隔均匀的布设三组扭矩保护机构6、四组扭矩保护机构6或五组扭矩保护机构6，以确保盘体5021与齿轮环5022之间的传动稳定性以及传动力传递的均衡性。
如图2和图3所示，本实施例中，传动轮组2包括电机201、与电机201的动力输出端连接的传动轴202以及固接于传动轴202上并处于壳体1内的传动齿轮单元203，多个传动齿轮单元203沿传动轴202的轴向间隔排布，各传动齿轮单元203分别传动连接于飞轮组件5的不同位置，以实现均衡传递扭矩。可选地，传动齿轮单元203与盘体5021一一对应布设并彼此啮合连接，既能够保证扭矩的均衡传递；同时通过传动齿轮单元203和第一爪臂单元302共同啮合连接和支撑飞轮单元502，也能够确保整个飞轮单元502的连接稳定性。
本实施例中，电机201的动力输出端设有扭矩传感器，扭矩传感器电连接控制装置，控制装置电连接电机201，通过控制装置启动电机201并控制电机201正向运转以驱动机械爪抓取物品或反向运转以驱动机械爪释放物品，机械爪抓取物品的抓取力大于预设值进而触动扭矩保护机构6以使第一爪臂组件3临时脱离飞轮组件5的动力输出端，通过扭矩传感器感应到电机201输出端脱力而使得扭矩增大时向控制装置输出电信号进而控制电机201停机；机械爪张开时碰触到壳体1，也是同样的原理控制电机201停机。使得机械爪在稳定抓取物品时，或者稳定张开时，电机201能够实现自动停机，进而避免不必要的能源损耗。
如图1所示，本实施例中，壳体1上设有用于第一爪臂组件3和第二爪臂组件4同步向外运动进行释放动作时分别限制第一爪臂组件3和第二爪臂组件4向外张开范围的限位板101，限位板101表面覆盖有缓冲层。
本实施例的工业机器人，其包括上述机械爪。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种机械爪，包括壳体(1)，
所述壳体(1)内设有用于动力输出的传动轮组(2)、伸出至所述壳体(1)外并用于相互配合抓取物品的第一爪臂组件(3)和第二爪臂组件(4)、以及处于所述传动轮组(2)与所述第一爪臂组件(3)之间的用于传递扭矩的飞轮组件(5)，
所述第一爪臂组件(3)与所述第二爪臂组件(4)采用齿轮啮合连接以实现同步向内运动抓取物品或同步向外运动释放物品，所述飞轮组件(5)与所述第一爪臂组件(3)传动连接，
所述传动轮组(2)驱动所述飞轮组件(5)运动并由所述飞轮组件(5)带动所述第一爪臂组件(3)运动，进而实现所述第一爪臂组件(3)和所述第二爪臂组件(4)之间的抓取动作或释放动作，
其特征在于，
所述飞轮组件(5)上设有用于所述第一爪臂组件(3)与所述第二爪臂组件(4)之间的抓取力大于预定值时使所述飞轮组件(5)与所述传动轮组(2)和/或所述第一爪臂组件(3)临时脱离的扭矩保护机构(6)；
所述第一爪臂组件(3)包括转动连接于所述壳体(1)内的第一爪轴(301)以及固定于所述第一爪轴(301)上并随所述第一爪轴(301)转动的第一爪臂单元(302)，多个所述第一爪臂单元(302)沿所述第一爪轴(301)的轴向间隔排布；
所述第二爪臂组件(4)包括转动连接于所述壳体(1)内的第二爪轴(401)以及固定于所述第二爪轴(401)上并随所述第二爪轴(401)转动的第二爪臂单元(402)，多个所述第二爪臂单元(402)沿所述第二爪轴(401)的轴向间隔排布；
所述第一爪臂单元(302)与所述第二爪臂单元(402)一一对应布设；
所述飞轮组件(5)包括转动连接于所述壳体(1)内的飞轮轴(501)以及固接于所述飞轮轴(501)上的飞轮单元(502)，多个所述飞轮单元(502)沿所述飞轮轴(501)的轴向间隔排布；
所述飞轮单元(502)与所述第一爪臂单元(302)一一对应布设且传动连接。
2.根据权利要求1所述的机械爪，其特征在于，
所述飞轮单元(502)包括固接在所述飞轮轴(501)上的盘体(5021)以及环绕于所述盘体(5021)外的齿轮环(5022)，所述传动轮组(2)传动连接在所述飞轮轴(501)和/或所述盘体(5021)上，所述齿轮环(5022)的外环齿与所述第一爪臂单元(302)啮合连接；
所述扭矩保护机构(6)包括由所述齿轮环(5022)的内环面沿径向向内延伸的第一环形台阶边(601)和第一限位件(602)、由所述盘体(5021)的外缘面沿径向向外延伸的第二环形台阶边(603)以及处于所述第二环形台阶边(603)与所述第一限位件(602)之间的第一弹性件(604)，
所述第一环形台阶边(601)与所述第二环形台阶边(603)采用平面齿啮合或锥面齿啮合，
所述第一环形台阶边(601)与所述第一限位件(602)沿所述齿轮环(5022)的轴向间隔布设且间隔距离大于所述第二环形台阶边(603)的最大厚度，以限制所述齿轮环(5022)相对于所述盘体(5021)的轴向移动范围并使所述齿轮环(5022)与所述盘体(5021)之间留有使所述齿轮环(5022)脱开与所述盘体(5021)的啮合连接的活动空间。
3.根据权利要求1所述的机械爪，其特征在于，
所述飞轮单元(502)包括固接在所述飞轮轴(501)上的盘体(5021)以及环绕于所述盘体(5021)外的齿轮环(5022)，所述传动轮组(2)传动连接在所述飞轮轴(501)和/或所述盘体(5021)上，所述齿轮环(5022)的外环齿与所述第一爪臂单元(302)啮合连接；
所述扭矩保护机构(6)包括沿所述盘体(5021)的径向开设于所述盘体(5021)边缘部位的容纳槽(605)、转动连接与所述容纳槽(605)内的棘爪(606)以及处于所述容纳槽(605)内的用于弹性顶抵在所述棘爪(606)上的第二弹性件(607)，所述齿轮环(5022)的内环面设有内环齿，所述棘爪(606)的悬挑端设有连接齿段；
所述第二弹性件(607)弹性顶抵在所述棘爪(606)上，以使所述棘爪(606)向所述盘体(5021)外转动并抵靠在所述齿轮环(5022)的内环面上，进而使所述棘爪(606)上的连接齿段与齿轮环(5022)的内环齿啮合连接。
4.根据权利要求3所述的机械爪，其特征在于，
所述扭矩保护机构(6)设置有多组，多组所述扭矩保护机构(6)沿所述盘体(5021)的周向均匀间隔布设；
所述传动轮组(2)、所述第一爪臂组件(3)、所述第二爪臂组件(4)、所述飞轮组件(5)的转动轴均平行布设。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的机械爪，其特征在于，
所述传动轮组(2)包括电机(201)、与所述电机(201)的动力输出端连接的传动轴(202)以及固接于传动轴(202)上并处于所述壳体(1)内的传动齿轮单元(203)，
多个所述传动齿轮单元(203)沿所述传动轴(202)的轴向间隔排布，各所述传动齿轮单元(203)分别传动连接于所述飞轮组件(5)的不同位置，以实现均衡传递扭矩。
6.根据权利要求5所述的机械爪，其特征在于，
所述电机(201)的动力输出端设有扭矩传感器，扭矩传感器电连接控制装置，控制装置电连接电机(201)，
通过控制装置启动所述电机(201)并控制所述电机(201)正向运转以驱动机械爪抓取物品或反向运转以驱动机械爪释放物品，机械爪抓取物品的抓取力大于预设值进而触动所述扭矩保护机构(6)以使所述第一爪臂组件(3)临时脱离所述飞轮组件(5)的动力输出端，通过扭矩传感器感应到所述电机(201)输出端脱力而使得扭矩增大并向控制装置输出电信号进而控制所述电机(201)停机。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的机械爪，其特征在于，
所述壳体(1)上设有用于所述第一爪臂组件(3)和所述第二爪臂组件(4)同步向外运动进行释放动作时分别限制所述第一爪臂组件(3)和所述第二爪臂组件(4)向外张开范围的限位板(101)，
所述限位板(101)表面覆盖有缓冲层。
8.一种工业机器人，其特征在于，包括权利要求1至7中任一项所述的机械爪。
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