CN112497244A - 一种多维度关节机械手 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种多维度关节机械手，其包括安装箱、多个设置在安装箱外侧的抱杆、多个滑动连接在安装箱上的滑杆以及设置在安装箱内的调节装置；所述抱杆包括固定板、铰接在固定板上的主活动板以及设置在固定板上用于带动主活动板转动的驱动装置；多个所述滑杆分别与多个固定板固定连接，所述调节装置可同时带动所有滑杆滑动，使多个抱杆同时做靠近或远离安装箱一侧的移动。本申请具有增加机械手适用的抓取范围的效果。

Description

一种多维度关节机械手
技术领域
本申请涉及机械手的领域，尤其是涉及一种多维度关节机械手。
背景技术
目前，商业服务机器人被广泛应用于商场、餐厅、银行或者办公场所中，主要用于为人们提供问题解答、送取物品或者辅助办公等工作。机械手使机器人结构中重要部位之一，其主要模仿人手的某些功能动作，用以按照固定程序做抓取、搬运物件或操作工具。
目前，机械手大都是针对所要抓取的不同的物体进行单独设计，只能适用于抓取其所设计需求的物体，发明人认为机械手存在有所能抓取物体的范围较小的缺陷。
发明内容
为了增加机械手适用的抓取范围，本申请提供一种多维度关节机械手。
本申请提供的一种多维度关节机械手采用如下的技术方案：
一种多维度关节机械手，包括安装箱、多个设置在安装箱外侧的抱杆、多个滑动连接在安装箱上的滑杆以及设置在安装箱内的调节装置；
所述抱杆包括固定板、铰接在固定板上的主活动板以及设置在固定板上用于带动主活动板转动的驱动装置；
多个所述滑杆分别与多个固定板固定连接，所述调节装置可同时带动所有滑杆滑动，使多个抱杆同时做靠近或远离安装箱一侧的移动。
通过采用上述技术方案，多个固定板和活动抱杆用于夹持物体，调节装置使多个抱杆的间距可根据物体的大小进行调整，同时也能够直接控制多个抱杆移动将物体夹持在多个抱杆之间；驱动装置还能够调整活动抱杆与固定板之间的夹角，使抱杆的整体形状可根据物体进行调整，也能够通过控制驱动装置带动多个主活动板将物体抱起，同样起到抓取的功能，从而提高了机械手的抓取范围，使具有该机械手的商业服务机器人更加适用于多种场合中，为使用者带来更好的使用效果。
可选的，所述调节装置包括滑动连接在安装箱内的锥块、以及带动锥块沿其自身轴线方向滑动的第一驱动件；
所述锥块位于多个滑杆之间，所述滑杆远离抱杆的一端均抵接在锥块的锥面上，每一个所述滑杆上均设置有使滑杆保持向锥块一侧施加压力的弹性件。
通过采用上述技术方案，第一驱动件带动锥块滑动的过程中，会改变滑杆与锥块的接触点距离锥块轴线的间距，当接触点与轴线间距变大时，推动滑杆向远离锥块的一侧滑动，即多个抱杆之间的间距变大；反之，接触点与轴线间距变小时，弹性件则带动滑杆向锥块一侧滑动，使多个抱杆之间的间距变小。
可选的，所述滑杆靠近锥块的一端还转动连接有滑轮，所述滑轮抵接在锥块的锥面上。
通过采用上述技术方案，滑轮可以减小滑杆与锥块之间的摩擦力，使锥块和滑杆的移动更加顺畅。
可选的，所述弹性件设置为弹簧，所述滑杆靠近锥块的一端固设有挡盘，所述弹簧固设在挡盘与安装箱内侧壁之间。
通过采用上述技术方案，当滑杆带动挡盘做远离锥块一侧的滑动时，使弹簧压缩，使弹簧蓄力，为滑杆提供一个朝向锥块一侧的反作用力，保证锥块反向移动时滑杆能够复位。
可选的，所述锥块沿自身轴向的一端固设有导向杆，所述导向杆贯穿安装箱的侧壁与其滑移连接。
通过采用上述技术方案，导向杆为锥块的滑动提供导向作用，保证锥块移动的顺畅和稳定性。
可选的，所述导向杆的横截面呈正n边形设置，n≥3。
通过采用上述技术方案，使导向杆无法绕自身轴线转动，即锥块在滑动过程中也无法沿自身轴线转动。
可选的，所述主活动板远离固定板的一端还铰接有副活动板，所述主活动板上也设置有驱动装置，所述主活动板上的驱动装置用于带动副活动板转动。
通过采用上述技术方案，副活动板、主活动板以及固定板之间可以形成的形状更多，进一步增加机械手可抓取工件和物体的范围。
可选的，所述驱动装置包括第二驱动件、固设在主活动板上的驱动杆以及设置在第二驱动件与驱动杆之间的连杆；所述第二驱动件安装在固定板上，所述连杆的一端与第二驱动件铰接、另一端与驱动杆铰接，所述第二驱动件可带动连杆的一端在固定板上滑动。
通过采用上述技术方案，使第二驱动件连杆的一端滑动，使连杆的另一端带动驱动杆移动，由于驱动杆受到主活动板的限制，使驱动杆只能沿主活动板和固定板铰接处转动，从而实现带动主活动板转动的功能。
可选的，所述固定板和主活动板上均设置有保护罩，所述驱动装置位于对应的保护罩内。
通过采用上述技术方案，保护罩对驱动装置起到保护作用，防止杂物进入驱动装置内，保证驱动装置运作时的稳定性。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
1.多个抱杆的间距可以根据所需抓取物体的大小改变，还能直接通过多个抱杆的相对滑动夹持物体，并且可以根据所需抓取的物体形状来改变主活动板和固定板之间的角度，使机械手能够抓取更多不同形状的物体；
2.通过副活动板增加整个抱杆的灵活程度，副活动板、主活动板以及固定板可形成的形状更多，进一步增加机械手可抓取物体的范围；
3.采用锥块滑动的方式实现多个抱杆间距的调节功能，结构简单使用，便于控制。
附图说明
图1是本申请实施例中机械手的结构示意图。
图2是表示安装箱内部结构的剖视图。
图3是表示安装箱内部调节装置的局部剖视图。
图4是表示抱杆结构的局部爆炸图。
附图标记说明：1、安装箱；2、滑杆；21、滑轮；22、弹簧；23、限位盘；3、抱杆；31、固定板；32、主活动板；33、副活动板；34、驱动装置；341、第二驱动件；342、驱动杆；343、连杆；4、调节装置；41、锥块；42、导向杆；43、第一驱动件；5、保护罩。
具体实施方式
以下结合附图1-4对本申请作进一步详细说明。
本申请实施例公开一种多维度关节机械手。参照图1，机械手包括安装箱1，安装箱1呈内部中空的圆柱体设置；安装箱1内设置有多个滑杆2，滑杆2也呈圆柱体设置，且滑杆2沿安装箱1的径向设置，多个滑杆2沿安装箱1的周向均匀间隔分布，滑杆2贯穿安装箱1周向的侧壁与其滑移连接；安装箱1的外侧设置有多个抱杆3，抱杆3的数量与滑杆2的数量一致，每一个抱杆3均与对应的滑杆2伸出安装箱1的一端连接，使抱杆3可以跟随滑杆2一同滑动；在安装箱1内还设置有调节装置4，调节装置4可以带动多个滑杆2同步滑动，即带动多个抱杆3同步做靠近或远离安装箱1一侧的滑动。
其中，参照图1，抱杆3包括固定板31、主活动板32和副活动板33，固定板31、主活动板32和副活动板33均呈长方形板设置，固定板31与滑杆2固定连接，且固定板31沿安装箱1的轴向设置，固定板31远离滑杆2的一端延伸至安装箱1的一侧；主活动板32铰接在固定板31远离滑杆2的一端，副活动板33铰接在主活动板32远离固定板31的一端，使主活动板32和副活动板33均可以做靠近或远离安装箱1轴线一侧的转动。
参照图1，固定板31和主活动板32上均设置有驱动装置34，固定板31上的驱动装置34用于带动主活动板32转动，主活动板32上的驱动装置34用于带动副活动板33转动。通过驱动装置34可以调整主活动板32、副活动板33和固定板31之间的夹角，使抱杆3的整体形状可以根据所需夹持物体的形状而变化，也能够通过主活动板32和副活动板33向上转动将物体向上夹持在多个抱杆3之间。
机械手在抓取物体时，先根据物体的大小使用调整装置调整三个抱杆3之间的间距，再根据物体的形状去调整每一个抱杆3的形状，使机械手能够抓取不同形状大小的物体，提高机械手的抓取范围。
参照图2和图3，调节装置4包括设置在安装箱1内的锥块41，锥块41呈圆锥状设置，且锥块41的轴线与安装箱1的轴线重合，锥块41的尖端朝向副活动板33一侧并与安装箱1的内侧壁间隔设置；锥块41远离其尖端的一端固设有导向杆42，导向杆42的横截面呈正六边形设置，导向杆42的轴线与锥块41的轴线重合，且导向杆42贯穿安装箱1的端壁后与其滑移连接，使锥块41只能在安装箱1内沿自身轴向滑动；锥块41位于三个滑杆2之间，滑杆2远离抱杆3的一端抵接在锥块41上，且滑杆2上还设置有弹性件，弹性件使滑杆2保持向锥块41一侧施加压力；调节装置4还包括第一驱动件43，第一驱动件43用于带动导向杆42和锥块41滑动。
调整多个抱杆3的间距时，启动第一驱动件43，使第一驱动件43带动锥块41滑动，在锥块41滑动的过程中，滑杆2与锥块41的接触点距离锥块41轴线的间距会随之改变，当接触点与轴线间距变大时，推动滑杆2向远离锥块41的一侧滑动，即多个抱杆3之间的间距变大；反之，接触点与轴线间距变小时，弹性件则带动滑杆2向锥块41一侧滑动，使多个抱杆3之间的间距变小，控制方式简单方便。
参照图3，第一驱动件43可以是电动推杆，也可以使用气缸或者液压缸等直线运动结构；本实施例中第一驱动件43选择电动推杆，电动推杆采用电控，具有便于控制，移动精度高的优点，电动推杆的缸体固设在安装箱1的外侧壁上，导向杆42延伸至安装箱1外侧的一端与电动推杆的活塞杆固定连接，使电动推杆能够带动锥块41滑动。
参照图2和图3，为了减小锥块41滑动时与滑杆2产生的摩擦力，在滑杆2靠近锥块41的一端还转动连接有滑轮21，滑轮21抵接在锥块41的锥面上，使锥块41滑动时带动滑轮21在锥面上滚动，提高锥块41和滑杆2滑动的顺畅性。
参照图2和图3，弹性件设置为弹簧22，滑杆2靠近锥块41的一端固设有限位盘23，限位盘23的直径大于滑杆2的直径，滑轮21转动连接在限位盘23远离滑杆2的一侧，弹簧22套设在滑杆2上，弹簧22的一端与限位盘23固定连接、另一端与安装箱1的内侧壁固定连接，且弹簧22始终处于压缩状态，从而推动限位盘23和滑杆2，使滑杆2保持对锥块41施加压力的状态。当滑杆2带动挡盘做远离锥块41一侧的滑动时，弹簧22压缩蓄力，为滑杆2提供一个朝向锥块41一侧的反作用力，保证锥块41反向移动时滑杆2能够复位。
固定板31上的驱动装置34和主活动板32上的驱动装置34相同，此处以固定板31上的驱动装置34为例进行介绍。
参照图4，驱动装置34包括安装在固定板31上的第二驱动件341、固设在主活动板32靠近固定板31一端的驱动杆342以及设置在第二驱动件341和驱动杆342之间的连杆343，第二驱动件341、驱动杆342和连杆343均位于固定板31远离安装箱1轴线的一侧；驱动杆342远离主活动板32的一端向靠近固定板31一侧倾斜，连杆343的一端与第二驱动件341铰接，使第二驱动件341可以带动连杆343沿着固定板31的长度方向滑动。
通过控制第二驱动件341连杆343移动，连杆343移动时，会带动驱动杆342随之移动，但由于驱动杆342受到主活动板32的限制而无法滑动，只能带动主活动板32转动，从而实现主活动板32和固定板31的角度调节。
同理，参照图4，主活动板32上的驱动装置34中的第二驱动件341固设在主活动板32上、驱动杆342固设在副活动板33上，实现主活动板32和副活动板33的角度调节。
第二驱动件341与第一驱动件43相同，也可以采用电动推杆、气缸或液压缸等直线运动机构，本实施例中同样采用电动推杆，使连杆343远离驱动杆342的一端与电动推杆铰接即可。
并且，参照图1和图4，固定板31和主活动板32上均设置有保护罩5，驱动装置34均位于对应的保护罩5内，防止杂物进入驱动装置34内，保证驱动装置34运作时的稳定性。
本申请实施例一种多维度关节机械手的实施原理为：通过调节多个抱杆3的间距来使机械手可以适用于不同大小的物体，通过两个驱动装置34调整固定板31、主活动板32和副活动板33相互之间的角度，来改变整个抱杆3的形状，使抱杆3能够根据所需夹持物体的不同而变化，从而使机械手可以抓取的物体范围较大，提高了机械手的实用性。将该机械手运用到商业服务机器人上，可以使机器人能够根据需求抓取更多中类型的物体，使机器人能够适用于更多种不同的工作环境场合，给使用者带来更好的使用效果。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种多维度关节机械手，其特征在于：包括安装箱(1)、多个设置在安装箱(1)外侧的抱杆(3)、多个滑动连接在安装箱(1)上的滑杆(2)以及设置在安装箱(1)内的调节装置(4)；
所述抱杆(3)包括固定板(31)、铰接在固定板(31)上的主活动板(32)以及设置在固定板(31)上用于带动主活动板(32)转动的驱动装置(34)；
多个所述滑杆(2)分别与多个固定板(31)固定连接，所述调节装置(4)可同时带动所有滑杆(2)滑动，使多个抱杆(3)同时做靠近或远离安装箱(1)一侧的移动。
2.根据权利要求1所述的一种多维度关节机械手，其特征在于：所述调节装置(4)包括滑动连接在安装箱(1)内的锥块(41)、以及带动锥块(41)沿其自身轴线方向滑动的第一驱动件(43)；
所述锥块(41)位于多个滑杆(2)之间，所述滑杆(2)远离抱杆(3)的一端均抵接在锥块(41)的锥面上，每一个所述滑杆(2)上均设置有使滑杆(2)保持向锥块(41)一侧施加压力的弹性件。
3.根据权利要求2所述的一种多维度关节机械手，其特征在于：所述滑杆(2)靠近锥块(41)的一端还转动连接有滑轮(21)，所述滑轮(21)抵接在锥块(41)的锥面上。
4.根据权利要求2所述的一种多维度关节机械手，其特征在于：所述弹性件设置为弹簧(22)，所述滑杆(2)靠近锥块(41)的一端固设有挡盘，所述弹簧(22)固设在挡盘与安装箱(1)内侧壁之间。
5.根据权利要求2所述的一种多维度关节机械手，其特征在于：所述锥块(41)沿自身轴向的一端固设有导向杆(42)，所述导向杆(42)贯穿安装箱(1)的侧壁与其滑移连接。
6.根据权利要求3所述的一种多维度关节机械手，其特征在于：所述导向杆(42)的横截面呈正n边形设置，n≥3。
7.根据权利要求1所述的一种多维度关节机械手，其特征在于：所述主活动板(32)远离固定板(31)的一端还铰接有副活动板(33)，所述主活动板(32)上也设置有驱动装置(34)，所述主活动板(32)上的驱动装置(34)用于带动副活动板(33)转动。
8.根据权利要求1所述的一种多维度关节机械手，其特征在于：所述驱动装置(34)包括第二驱动件(341)、固设在主活动板(32)上的驱动杆(342)以及设置在第二驱动件(341)与驱动杆(342)之间的连杆(343)；所述第二驱动件(341)安装在固定板(31)上，所述连杆(343)的一端与第二驱动件(341)的活塞杆铰接、另一端与驱动杆(342)铰接。
9.根据权利要求7所述的一种多维度关节机械手，其特征在于：所述固定板(31)和主活动板(32)上均设置有保护罩(5)，所述驱动装置(34)位于对应的保护罩(5)内。
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