CN111993451B - 夹持组件及夹持装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种夹持组件及夹持装置，夹持组件包括驱动部及夹持部，驱动部开设有驱动腔及流体出入口，驱动腔通过流体出入口与外部连通；夹持部靠近驱动部的一侧设置有驱动膜片，夹持部包括至少两个夹爪，至少一个夹爪连接于驱动膜片，驱动膜片能够随驱动腔内流体的充放而变形，并带动连接于驱动膜片的夹爪运动，使得至少两个夹爪开闭。本发明提供的夹持组件，能够实现夹爪与被夹持物品之间的软接触，具有较高的适用性和通用性；夹持组件的内部结构简单，制作成本和使用成本都较低；并且驱动方式简单，适于在狭小的空间中工作，占地面积小，有利于产品向小型化发展。

Description

夹持组件及夹持装置

技术领域

本发明涉及柔性夹持领域，特别是涉及一种夹持组件及夹持装置。

背景技术

柔性夹持装置是一种区别于传统刚性夹持装置的新型执行装置，随着机器人技术的成熟，机器人应用已经开始从单一重复的作业方式向柔性化和高兼容性方向发展，机器人的末端执行机构也在向高柔性、高适应性、高可靠性方向发展。相较而言，由柔性材料制成的夹持装置在作为机器人执行器的时候，因其自身的材料与结构特性而对作业环境和作业对象具有更好的适应性，并且在人机协作的过程中发生碰撞可以更好地保护自身及协作人员的安全。

目前柔性的机器人执行器主要分为三种：1、刚性结构驱动且末端安装软材料缓冲，这种类型的柔性夹持装置适应性有限，只能通过缓冲的软材料做简单的适应，缺乏通用性；2、刚性结构驱动并通过电信号反馈实时夹持力，这种类型的柔性夹持装置通过实时读取力传感器，实现闭环夹持控制，精度高且可控，但是往往结构和控制都较为复杂，制作和维修成本高；3、利用柔性材料的变形特性，通过一组或多组气囊来驱动夹爪弯曲，具有较高的适应性和通用性，但这种类型的柔性夹持装置需要较大的工作空间，在狭小的空间里难以工作。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种夹持组件及夹持装置。

本发明提供一种夹持组件，包括相互连接的驱动部及夹持部，所述驱动部开设有驱动腔及流体出入口，所述驱动腔通过所述流体出入口与外部连通；

所述夹持部靠近所述驱动部的一侧设置有驱动膜片，所述夹持部包括至少两个夹爪，至少一个所述夹爪连接于所述驱动膜片，所述驱动膜片能够随所述驱动腔内流体的充放而变形，并带动连接于所述驱动膜片的所述夹爪运动，使得至少两个所述夹爪开闭；

所述夹爪的内部设置有填充物；或者，

所述夹爪上开设有多个肋槽，多个所述肋槽沿所述夹爪的长度方向排列设置；

所述夹爪靠近所述驱动腔的一端内凹并形成凹口，所述凹口连通于所述驱动腔，所述驱动膜片通过所述凹口的周壁连接于所述夹爪。

在本发明的一个实施例中，所述凹口靠近所述驱动膜片一侧的周壁形成内连接部，远离所述驱动膜片一侧的周壁形成外连接部，所述内连接部的厚度小于所述外连接部的厚度。

在本发明的一个实施例中，所述夹爪具有相互背离设置的内壁与外壁，至少两个所述夹爪的内壁能够在所述驱动膜片的带动下相互靠近并夹持物品；所述外壁在所述夹爪径向方向的厚度大于所述内壁在所述夹爪径向方向的厚度。

在本发明的一个实施例中，至少两个所述夹爪在所述驱动膜片上共圆设置。

在本发明的一个实施例中，所述驱动部包括端盖，所述端盖凸设有安装支架，所述夹持部套设所述安装支架，且所述端盖、所述安装支架及所述夹持部围合并形成所述驱动腔。

在本发明的一个实施例中，所述驱动部还包括固定件，所述固定件安装于所述端盖并连接于所述夹持部，且所述固定件能够将所述夹持部抵接至所述安装支架。

在本发明的一个实施例中，所述安装支架及固定件的横截面均为圆环形、方环形、椭圆环形或者圆角方环形。

在本发明的一个实施例中，所述驱动部与所述夹持部分体设置，且所述驱动部为刚性件，所述夹持部为柔性件。

在本发明的一个实施例中，所述驱动膜片为平板形；或者，

所述驱动膜片为向所述驱动部凹陷的弧形；或者，

所述驱动膜片为向所述夹持部凹陷的弧形。

本发明还提供一种夹持装置，包括流体接头以及上述的夹持组件，所述流体接头内开设有流体充放腔，所述流体充放腔通过所述流体出入口连通于所述驱动腔；

通过所述流体接头能够向所述驱动腔中充入流体，或者将流体从所述驱动腔内抽出。

本发明提供的夹持组件，能够实现夹爪与被夹持物品之间的软接触，具有较高的适用性和通用性；夹持组件的内部结构简单，制作成本和使用成本都较低；并且驱动方式简单，适于在狭小的空间中工作，占地面积小，有利于产品向小型化发展。

附图说明

图1为第一个实施方式中夹持装置的结构示意图；

图2为图1所示夹持组件的立体图；

图3为夹持装置在夹持状态下的结构示意图；

图4为夹持装置在张开状态下的结构示意图；

图5为图1所示夹持装置中A部的局部放大图；

图6为图1所示夹持装置中夹持面的局部结构放大图；

图7为图1所示夹持装置中B部的局部放大图；

图8为第二个实施方式中夹爪的结构示意图；

图9为第三个实施方式中夹爪的结构示意图。

100、夹持组件；10、驱动部；11、驱动腔；12、流体出入口；13、端盖；131、安装支架；14、固定件；20、夹持部；21、驱动膜片；211、内连接部；212、外连接部；22、夹爪；221、凹口；222、内壁；223、外壁；224、夹持面；2241、防滑纹；225、肋槽；200、夹持装置；210、流体接头；2101、流体充放腔。

具体实施方式

下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，当组件被称为“连接于”另一个组件，它可以直接连接于另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“固定于”另一个组件，它可以是直接固定在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“或/及”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1及图2，图1为第一个实施方式中夹持装置200的结构示意图；

图2为图1所示夹持组件100的立体图。

本发明提供一种夹持组件100，其用于夹持物品。本实施方式中，夹持组件100用于在工业生产设备中柔性夹持物品。可以理解，在其他实施方式中，夹持组件100还可以应用医疗器械、农业生产、物流运输等适用场合。

夹持组件100包括相互连接的驱动部10及夹持部20，驱动部10用于驱动夹持部20运动，使得夹持部20能够夹持或放开物品。

在本实施方式中，驱动部10与夹持部20分体设置，且驱动部10为刚性件，夹持部20为柔性件。可以理解，在其他实施方式中，驱动部10与夹持部20可以一体成型，且驱动部10与夹持部20均为柔性件；或者，夹持部20与驱动部10分体成型后，采用胶接等方式固定连接；只要能够实现夹持部20夹持或放开物品即可。

需要特别说明的是，本发明中所指的刚性件为不易弹性形变的材料加工而成的部件，如金属、塑料等；本发明中所指的柔性件为容易弹性形变的材料加工而成的部件，如橡胶、弹性高分子材料等。

驱动部10开设有驱动腔11及流体出入口12，驱动腔11通过流体出入口12与外部连通；驱动部10通过流体出入口12向驱动腔11内充放流体，使得驱动腔11中的压力增加或减小，从而驱动夹持部20夹持或松开物品。

在本发明中，流体优选为洁净的压缩空气。在其他实施方式中，流体也可以采用其他气体如氮气、二氧化碳、惰性气体等，还可以采用液体如水等实现驱动，可以根据实际的需求选择。

在其中一个实施方式中，驱动部10包括端盖13及固定件14，端盖13及固定件14均为刚性件，端盖13朝向夹持部20的一侧凸设有安装支架131，夹持部20利用其柔性件的特性套设在安装支架131上，使得夹持部20与安装支架131之间安装简便，且端盖13、安装支架131及夹持部20能够围合并形成密封的驱动腔11；固定件14安装于端盖13并连接于夹持部20，固定件14能够将夹持部20抵接至安装支架131，防止在使用过程中，夹持部20从安装支架131上脱落。

在本实施方式中，安装支架131和固定件14的横截面均为圆环形，夹持部20利用其自身的摩擦力套设并固定在安装支架131的外周壁上，固定件14能够与端盖13之间卡合固定，并将夹持部20压紧至安装支架131上，以保证驱动腔11的密封性。

可以理解，在其他实施方式中，夹持组件100也可以仅设置端盖13，安装支架131和固定件14的横截面也可以是其他形状的环形，如方环形、椭圆环形、圆角方环形等等；安装支架131也可以由多个凸块组合形成，不一定是连续的环形；固定件14也可以通过多个固定块卡合于端盖13；固定件14与端盖13之间以及固定件14与夹持部20之间也可以通过胶接等其他方式固定连接；只要夹持部20能够与驱动部10之前形成密封的驱动腔11，且夹持部20能够相对牢固地固定安装于驱动部10即可。

夹持部20靠近驱动部10的一侧设置有驱动膜片21，驱动膜片21为弹性件，夹持部20包括至少两个夹爪22，至少一个夹爪22连接于驱动膜片21，驱动膜片21能够随驱动腔11内流体的充放而变形，并带动连接于驱动膜片21的夹爪22运动，使得至少两个夹爪22开闭。

可以理解，驱动膜片21可以仅驱动其中一个夹爪22运动，使得该夹爪22靠近另外的夹爪22以实现夹持物品的目的；驱动膜片21也可以驱动部分或全部夹爪22运动，使得多个夹爪22相互靠近以实现夹持物品的目的。

请再次参阅图1，且一并参阅图3及图4，图3为夹持装置200在夹持状态下的结构示意图；图4为夹持装置200在张开状态下的结构示意图。为了方便说明，在本发明中，以三个夹爪22为例进行描述，但本发明提供的夹持组件100不限于三个夹爪22，也可以是两个或更多个。

本发明的夹持组件100的使用过程为：当需要夹持物品时，流体从流体出入口12中流出驱动腔11，随着流体的流出，驱动腔11内逐渐形成低压或负压状态，驱动膜片21向驱动腔11内部弯曲变形，并带动三个夹爪22运动，使得三个夹爪22相互靠拢并呈夹持状态；当需要松开物品时，流体从流体出入口12流入驱动腔11中，随着流体的流入，驱动腔11内逐渐形成高压状态，驱动膜片21向远离驱动腔11的一侧弯曲变形，并带动三个夹爪22运动，使得三个夹爪22相互分离并呈张开状态。在实际使用过程中，可以根据被夹持产品体积、质量、密度等参数决定三个夹爪22闭合或张开的幅度大小。

可以理解，在其他实施方式中，根据驱动腔11、驱动膜片21以及夹爪22的位置关系不同，也可能是，当驱动腔11内为抵压或负压时，夹爪22相互分离呈张开状态；驱动腔11内为高压时，夹爪22相互靠拢并呈夹持状态，只要驱动腔11内的流体能够带动驱动膜片21变形，驱动膜片21能带动夹爪22相互靠拢或相互分离，实现夹持和松掉物品的作用即可。

在其中一个实施方式中，驱动膜片21为平板形，能够均衡各夹爪22在打开或闭合时的转动幅度，并且加工成本低，便于推广使用。

可以理解，在其他实施方式中，如果无需平衡夹爪22在打开或闭合时的转动幅度，或者被夹持物品有特殊的需求，驱动膜片21也可以为向所述驱动部10凹陷的弧形，以增加夹爪22在闭合时的转动幅度；或者驱动膜片21为向所述夹持部20凹陷的弧形，以增加夹爪22在张开时的旋转幅度。当然，驱动膜片21还可以是部分结构向驱动部10凹陷，部分结构向夹持部20凹陷，以达到不同的夹持效果，可以根据实际工况选择。

请一并参阅图5，图5为图1所示夹持装置200中A部的局部放大图。

在其中一个实施方式中，夹爪22靠近驱动腔11的一端内凹并形成凹口221，即图5所示的方向中凹口221位于夹爪22的上部，凹口221连通于驱动腔11，驱动膜片21通过凹口221的周壁连接于夹爪22。如此设置，能够减小夹爪22在转动时所需要的动力，提高夹爪22的灵敏度。可以理解，在其他实施方式中，也可以不设置凹口221，只要能够通过驱动部10带动夹爪22运动即可。

在本实施方式中，凹口221靠近驱动膜片21一侧的周壁形成内连接部211，内连接部211用于连接驱动膜片21与夹爪22，内连接部211沿夹持装置200轴向方向(即图5所示方向中的竖直方向)的厚度由驱动膜片21一侧向夹爪22一侧逐渐变厚，避免了内连接部211厚度突变，增加了驱动膜片21在驱动夹爪22运动时的平顺性。

进一步的，凹口221远离驱动膜片21一侧的周壁形成外连接部212，为了保证驱动膜片21能够带动夹爪22转动较大的幅度，内连接部211的厚度小于外连接部212的厚度。如此设置，驱动膜片21在驱动部10的带动下产生形变时，内连接部211的厚度较小，驱动膜片21容易带动内连接部211具有较大幅度的转动，使得夹爪22更加灵活。可以理解，在其他实施方式中，若不考虑夹爪22的灵活性，内连接部211与外连接部212的厚度也可以相同；根据实际工况的不同，外连接部212的厚度也可以大于内连接部211的厚度。

在其中一个实施方式中，至少两个夹爪22在驱动膜片21上共圆设置，当驱动膜片21带动夹爪22运动时，每个夹爪22都向中部轴心方向靠拢，以夹持物品。如此设置，能够使得每个夹爪22的转动幅度较小，延长夹持组件100的使用寿命，缩短夹持物品所需要的时间。

可以理解，在其他实施方式中，也可以根据实际工况，将多个夹爪22设置成非共圆结构，使得其中一个或几个的夹爪22转动幅度较大，另外的夹爪22转动幅度较小，只要能够夹持和松开物品即可。

请一并参阅图6，图6为图1所示夹持装置200中夹持面224的局部结构放大图。

在其中一个实施方式中，夹爪22包括夹持面224，夹持面224上设有防滑纹2241。如此设置，能够增加夹爪22与被夹持物品之间的摩擦力，防止夹爪22在夹持物品时，物品从多个夹爪22中间掉落。

作为优选，防滑纹2241为波浪形或条纹形。当然，防滑纹2241也可以是其他形状，只要能够起到防滑效果即可。

可以理解，若被夹持物品本身的摩擦系数较大，或者被夹持物品相对容易固定时，夹持面224也可以不设置防滑纹2241；或者夹持面224本身材料的摩擦系数较大时，也可以不设置防滑纹2241；只要夹持面224能够起到良好的夹持作用即可。

在其中一个实施方式中，夹爪22靠近驱动部10一端的尺寸大于远离驱动部10一端的尺寸，夹爪22沿其转动平面的横截面的形状为梯形或V形，且夹爪22的夹持面224以及夹爪22相对背离夹持面224的外表面均呈长方形或梯形。如此设置，既能够保证夹爪22的灵活性，又能够增加夹持面224与被夹持物品之间的接触面积，保证夹持状态的力度。

请再次参阅图1至图4，且一并参阅图7至图9，图7为图1所示夹持装置200中B部的局部放大图；图8为第二个实施方式中夹爪22的结构示意图；图9为第三个实施方式中夹爪22的结构示意图。

图7至图9列举了几种夹爪22的结构，图7所示的夹爪22上开设有多个肋槽225，多个肋槽225沿夹爪22的长度方向排列设置；图8所示的夹爪22为实心结构；图9所示的夹爪22为空心结构，且驱动腔11连通至夹爪22的内部。根据被夹持物品和实际工况的不同，当需要较高的夹持精度时，可以选择实心结构的夹爪22；当需要得到较好的包覆效果时，可以选择空心结构的夹爪22；当需要良好的夹持通用性时，可以选择带有肋槽225结构的夹爪22。

可以理解，在其他实施方式中，夹爪22也可以先成型为空心结构，然后再向夹爪22中放入填充物，也可以形成实心的夹爪22结构；肋槽225也可以沿夹爪22的宽度方向排列，以适应不同的工况需求。

另外，在本实施方式中，肋槽225是连通于外部的，在成型时，可以先制作出实心的夹爪22，然后在夹爪22上开设多个肋槽225。在其他实施方式中，肋槽225也可以设置在夹爪22内部，肋槽225的周壁能够起到支撑夹爪22的作用。

在其中一个实施方式中，例如当夹爪22为空心结构或夹爪22上设置有肋槽225时，夹爪22具有相互背离设置的内壁222与外壁223，至少两个夹爪22的内壁222能够在驱动膜片21的带动下相互靠近并夹持物品；外壁223在夹爪22径向方向(即图1中的水平方向)的厚度大于内壁222在夹爪22径向方向的厚度。如此设置，驱动膜片21在带动夹爪22运动时具有良好的驱动效果，并且外壁223较厚能够保护夹爪22的内部结构，延长夹爪22的使用寿命。

本发明还提供一种夹持装置200，包括流体接头210以及上述的夹持组件100，流体接头210内开设有流体充放腔2101，流体充放腔2101通过流体出入口12连通于驱动腔11；通过流体接头210能够向驱动腔11中充入流体，或者将流体从驱动腔11内抽出。

本发明提供的夹持组件100，能够实现夹爪22与被夹持物品之间的软接触，具有较高的适用性和通用性；夹持组件100的内部结构简单，制作成本和使用成本都较低；并且驱动方式简单，适于在狭小的空间中工作，占地面积小，有利于产品向小型化发展。

以上所述实施方式的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施方式中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

本技术领域的普通技术人员应当认识到，以上的实施方式仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上实施方式所作的适当改变和变化都落在本发明要求保护的范围内。

Claims (10)

1.一种夹持组件，其特征在于，包括相互连接的驱动部(10)及夹持部(20)，所述驱动部(10)开设有驱动腔(11)及流体出入口(12)，所述驱动腔(11)通过所述流体出入口(12)与外部连通；

所述夹持部(20)靠近所述驱动部(10)的一侧设置有驱动膜片(21)，所述夹持部(20)包括至少两个夹爪(22)，至少一个所述夹爪(22)连接于所述驱动膜片(21)，所述驱动膜片(21)能够随所述驱动腔(11)内流体的充放而变形，并带动连接于所述驱动膜片(21)的所述夹爪(22)运动，使得至少两个所述夹爪(22)开闭；所述夹爪(22)具有相互背离设置的内壁(222)与外壁(223)，所述夹爪(22)上开设有多个肋槽(225)，所述肋槽(225)设置于所述夹爪(22)内部，所述肋槽(225)的周璧支撑所述夹爪(22)的所述内壁(222)和所述外壁(223)，多个所述肋槽(225)沿所述夹爪(22)的长度方向排列设置。

2.根据权利要求1所述的夹持组件，其特征在于，所述夹爪(22)靠近所述驱动腔(11)的一端内凹并形成凹口(221)，所述凹口(221)连通于所述驱动腔(11)，所述驱动膜片(21)通过所述凹口(221)的周壁连接于所述夹爪(22)。

3.根据权利要求2所述的夹持组件，其特征在于，所述凹口(221)靠近所述驱动膜片(21)一侧的周壁形成内连接部(211)，远离所述驱动膜片(21)一侧的周壁形成外连接部(212)，所述内连接部(211)的厚度小于所述外连接部(212)的厚度。

4.根据权利要求1所述的夹持组件，其特征在于，至少两个所述夹爪(22)的所述内壁(222)能够在所述驱动膜片(21)的带动下相互靠近并夹持物品；所述外壁(223)在所述夹爪(22)径向方向的厚度大于所述内壁(222)在所述夹爪(22)径向方向的厚度。

5.根据权利要求1所述的夹持组件，其特征在于，至少两个所述夹爪(22)在所述驱动膜片(21)上共圆设置。

6.根据权利要求1所述的夹持组件，其特征在于，所述驱动部(10)包括端盖(13)，所述端盖(13)凸设有安装支架(131)，所述夹持部(20)套设所述安装支架(131)，且所述端盖(13)、所述安装支架(131)及所述夹持部(20)围合并形成所述驱动腔(11)。

7.根据权利要求6所述的夹持组件，其特征在于，所述驱动部(10)还包括固定件(14)，所述固定件(14)安装于所述端盖(13)并连接于所述夹持部(20)，且所述固定件(14)能够将所述夹持部(20)抵接至所述安装支架(131)。

8.根据权利要求1所述的夹持组件，其特征在于，所述驱动部(10)与所述夹持部(20)分体设置，且所述驱动部(10)为刚性件，所述夹持部(20)为柔性件。

9.根据权利要求1所述的夹持组件，其特征在于，所述驱动膜片(21)为平板形；或者，

所述驱动膜片(21)为向所述驱动部(10)凹陷的弧形；或者，

所述驱动膜片(21)为向所述夹持部(20)凹陷的弧形。

10.一种夹持装置，其特征在于，包括流体接头(210)以及如权利要求1 ～ 9 任意一项所述的夹持组件(100)，所述流体接头(210)内开设有流体充放腔(2101)，所述流体充放腔(2101)通过所述流体出入口(12)连通于所述驱动腔(11)；

通过所述流体接头(210)能够向所述驱动腔(11)中充入流体，或者将流体从所述驱动腔(11)内抽出。

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