CN112692863A - 一种可自动调节间距的软体手爪夹具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可自动调节的软体手爪夹具，包括三个软体手爪、滑槽、软体手爪固定件、连杆、滑槽固定盘、运动圆盘、舵机固定盘、滑动件、支撑柱、舵机、电源组件、控制模块、气管和软体手爪控制器。通过舵机正反转带动中圆盘的顺时针和逆时针转动，使软体手爪在滑槽内由外向内运动和由内向外运动。相比于现有的软体手爪以及使用该软体手爪进行夹持和抓取的夹具，本发明不仅可以实现对柔软、易碎物体的抓取同时又不会对物体造成伤害，而且对于不同形状、不同尺寸的物体进行抓取时可以做到自动调节软体手爪间的间距，节约了人力，使得抓取和夹持作业变得加的简单和高效。

Description

一种可自动调节间距的软体手爪夹具

技术领域

本发明属于软体机器人技术领域，具体涉及一种可自动调节的软体手爪夹具。

背景技术

在工业、医疗及诸多领域中，机械臂的末端主要通过连接真空吸盘或者刚性结构的手爪来进行一些抓取任务。但在抓取过程中，刚性结构的手爪其力度很难控制，对于柔软、易碎的物体会造成损坏。真空吸盘对于一些表面粗糙的物体也难以通过吸附进行抓取。在实际的应用中，这两种抓取方式都存在着较大的局限性。

针对上述问题，现有的软体手爪以及使用该手爪进行夹持和抓取的夹具虽然能够实现对柔软、易碎物体的抓取同时又不会对物体造成损伤，但对于不同尺寸、不同形状的物体进行抓取时并不能做到自动调节，多采用人工调节的方式。此种方式浪费人力，并且对于不同的物体抓取时多次调节使得操作过程繁琐。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种可自动调节间距的软体手爪夹具。

本发明所要解决的问题：提供一种可多角度调节、手爪间距可调并且可自动调节的夹具。对不同形状、不同尺寸的物体进行夹持和抓取，节约了人力，适应性更广。

一种可自动调节的软体手爪夹具，包括三个软体手爪、滑槽、软体手爪固定件、连杆、滑槽固定盘、运动圆盘、舵机固定盘、滑动件、支撑柱、舵机、电源组件、控制模块、气管和软体手爪控制器。

所述的舵机固定在舵机固定盘上，舵机固定盘随舵机一同转动，所述的软体手爪固定在软体手爪固定件的下端。所述的软体手爪固定件的上端设置在滑槽内；所述的软体手爪内部设置有气腔和气道，软体手爪的顶端留有连接气管的气道口，所述的气管一端连接气道口，另一端穿过软体手爪固定件和滑槽，连接软体手爪控制器。所述的滑槽的一端固定在滑槽固定盘边缘。所述的连杆一端与软体手爪固定件固定，另一端连接滑动件。所述的滑动件设置在运动圆盘的弧形滑动轨道中，所述的运动圆盘的中心设置有圆盘柱，所述的圆盘柱穿过滑槽固定盘中心设置的圆孔后连接舵机固定盘。所述的运动圆盘上设置有三条弧形滑动轨道，所述的弧形滑动轨道以运动圆盘圆心呈圆周整列排布，弧形滑动轨道的一端靠近运动圆盘圆心，另一端靠近运动圆盘的边缘。所述的电源组件连接舵机给舵机供电。所述的控制模块连接舵机，控制舵机的运动状态。

所述的舵机上的齿轮通过热熔胶与舵机固定盘粘接。

所述的舵机采用JX6221数字舵机，通过脉宽调制控制转子位置。

所述的滑槽前端设置有两个圆形孔，通过支撑柱与滑槽固定盘固定，滑槽上方设置有镂空区域，供气管穿过，滑槽内部设置能够让软体手爪固定件滑动的空间。

所述的软体手爪固定件与滑槽内部空间相配合，软体手爪固定件的下端固定软体手爪，上端在滑槽内部滑动，软体手爪固定件的一侧连接连杆。

所述的连杆位于运动圆盘的上表面，一端设置有一个圆形孔，滑动件穿过圆形孔，连杆能够以滑动件为圆心转动，连杆另一端设置有两个圆形孔与软体手爪固定件固定。

所述的滑槽固定盘边缘处设置有弧形槽，滑槽通过穿过弧形槽的支撑柱与滑槽固定盘相连，滑槽固定盘中心留设置有圆形孔，与运动圆盘的圆盘柱相配合。当夹取的物品形状不规则时，通过调节支撑柱在弧形槽中的位置，调整滑槽之间的角度，以控制软体手爪的位置，便于夹取。

所述的滑动件为圆心设有螺孔的圆柱体，通过螺栓将滑动件与连杆相连接，并在运动圆盘的弧形滑动轨道内滑动。滑动件采用3D打印技术加工成型。

所述的电源组件输出电压为34V，经过稳压芯片输出6V的工作电压，用于给舵机供电。

所述的控制模块为控制板，主控芯片采用STM32系列单片机。

一种可自动调节间距的软体手爪夹具的工作过程，具体如下：

当各个组件和软体手爪平放时，三个软体手爪两两之间成120度，支撑夹具本体。当进行抓取作业时，针对不同的物体，软体手爪进行运动。软体手爪控制器中的气泵通过气管与软体手爪相连，通过电磁阀控制软体手爪的进出气道。当给软体手爪充气时，软体手爪的气腔发生形变从而带动软体手爪的底部弯曲进行物体的抓取。当给软体手爪抽气时，软体手爪恢复到初始态从而实现放下物体的功能。

抓取动作：通过控制模块控制舵机正转，带动与其固定的舵机固定盘顺时针转动，舵机固定盘与运动圆盘的圆盘柱固定，因此运动圆盘也将顺时针运动，产生与滑槽固定盘的相对运动，但运动圆盘的转动圆心不变。运动圆盘的顺时针运动使得运动圆盘中的滑动件沿弧形滑动轨道向运动圆盘中心运动，带动连杆向内运动，从而带动软体手爪固定件在滑槽内由外向内运动，三个软体手爪间的距离变小。

释放动作：通过控制模块控制舵机反转，带动与其固定的舵机固定盘逆时针转动，舵机固定盘与运动圆盘的圆盘柱固定，因此运动圆盘也会逆时针运动，产生与滑槽固定盘的相对运动，但运动圆盘的转动圆心不变。运动圆盘的逆时针运动使得运动圆盘中的滑动件沿弧形滑动轨道向运动圆盘边缘运动，带动连杆带动向外运动，从而带动软体手爪固定件在滑槽内由内向外运动，三个软体手爪间的距离变大。

本发明有益效果如下：

相比于现有的软体手爪以及使用该软体手爪进行夹持和抓取的夹具，本发明不仅可以实现对柔软、易碎物体的抓取同时又不会对物体造成伤害，而且对于不同形状、不同尺寸的物体进行抓取时可以做到自动调节软体手爪间的间距，节约了人力，使得抓取和夹持作业变得加的简单和高效。

附图说明

图1为本发明实施例结构示意图；

图2为本发明实施例软体手爪固定件结构示意图；

图3为本发明实施例滑槽结构示意图；

图4为本发明实施例运动圆盘结构示意图；

图5为本发明实施例连杆结构示意图；

图6为本发明实施例滑槽固定盘结构示意图；

图7为本发明实施例舵机固定盘结构示意图；

图8为本发明实施例软体手爪结构示意图；

图中：1-舵机、2-舵机固定盘、3-滑槽固定盘、4-运动圆盘、5-滑动件、6-滑槽、7-连杆、8-软体手爪固定件、9-软体手爪、10-支撑柱。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，一种可自动调节的软体手爪夹具，包括三个软体手爪9、滑槽6、软体手爪固定件8、连杆7、滑槽固定盘3、运动圆盘4、舵机固定盘2、滑动件5、支撑柱10、舵机1、电源组件、控制模块、气管和软体手爪控制器。(图中电源组件、控制模块、气管和软体手爪控制器未具体画出)

舵机1固定在舵机固定盘2上，舵机固定盘2随舵机1一同转动，软体手爪9固定在软体手爪固定件8的下端。软体手爪固定件8的上端设置在滑槽6内；软体手爪9内部设置有气腔和气道，软体手爪9的顶端留有连接气管的气道口，气管一端连接气道口，另一端穿过软体手爪固定件8和滑槽6，连接软体手爪控制器。滑槽6的一端固定在滑槽固定盘3边缘。连杆7一端与软体手爪固定件8固定，另一端连接滑动件5。滑动件5设置在运动圆盘4的弧形滑动轨道中，运动圆盘4的中心设置有圆盘柱，圆盘柱穿过滑槽固定盘3中心设置的圆孔后连接舵机固定盘2。运动圆盘4上设置有三条弧形滑动轨道，弧形滑动轨道以运动圆盘4圆心呈圆周整列排布，弧形滑动轨道的一端靠近运动圆盘4圆心，另一端靠近运动圆盘4的边缘。电源组件连接舵机1给舵机1供电。控制模块连接舵机1，控制舵机1的运动状态。

图4为本发明实施例运动圆盘结构示意图；

图8为本发明实施例软体手爪结构示意图；

舵机1上的齿轮通过热熔胶与舵机1固定盘粘接。

舵机1采用JX6221数字舵机，通过脉宽调制控制转子位置。JX6221数字舵机的工作电压为6V～8.4V，最大转角为300°，速度0.12sec/60°，失速力矩25.2kg.cm。

支撑柱10的材料为绝缘塑料，型号为(M3*11+6)。

如图3所示，滑槽6前端设置有两个圆形孔，通过支撑柱10与滑槽固定盘3固定，滑槽6上方设置有镂空区域，供气管穿过，滑槽6内部设置能够让软体手爪固定件8滑动的空间。滑槽6采用3D打印技术加工成型。

软体手爪固定件8与滑槽6内部空间相配合，软体手爪固定件8的下端固定软体手爪9，上端在滑槽6内部滑动，软体手爪固定件8的一侧连接连杆7。软体手爪固定件8采用3D打印技术加工成型。

图2为本发明实施例软体手爪固定件结构示意图；

如图5所示，连杆7位于运动圆盘4的上表面，一端设置有一个圆形孔，滑动件5穿过圆形孔，连杆7能够以滑动件5为圆心转动，连杆7另一端设置有两个圆形孔与软体手爪固定件8固定。

如图6所示，滑槽固定盘3边缘处设置有弧形槽，滑槽6通过穿过弧形槽的支撑柱10与滑槽固定盘3相连，滑槽固定盘3中心留设置有圆形孔，与运动圆盘4的圆盘柱相配合。当夹取的物品形状不规则时，通过调节支撑柱10在弧形槽中的位置，调整滑槽6之间的角度，以控制软体手爪9的位置，便于夹取。

滑动件5为圆心设有螺孔的圆柱体，通过螺栓将滑动件5与连杆7相连接，并在运动圆盘4的弧形滑动轨道内滑动。滑动件7采用3D打印技术加工成型。

图7为本发明实施例舵机固定盘结构示意图；

电源组件输出电压为34V，经过稳压芯片输出6V的工作电压，用于给舵机1供电。

控制模块为控制板，主控芯片采用STM32系列单片机，利用USB口进行供电和通信。

一种可自动调节间距的软体手爪夹具的工作过程，具体如下：

当各个组件和软体手爪9平放时，三个软体手爪9两两之间成120度，支撑夹具本体。当进行抓取作业时，针对不同的物体，软体手爪9进行运动。软体手爪控制器中的气泵通过气管与软体手爪9相连，通过电磁阀控制软体手爪9的进出气道。当给软体手爪9充气时，软体手爪9的气腔发生形变从而带动软体手爪9的底部弯曲进行物体的抓取。当给软体手爪9抽气时，软体手爪9恢复到初始态从而实现放下物体的功能。

抓取动作：通过控制模块控制舵机1正转，带动与其固定的舵机固定盘2顺时针转动，舵机固定盘2与运动圆盘4的圆盘柱固定，因此运动圆盘4也将顺时针运动，产生与滑槽固定盘3的相对运动，但运动圆盘4的转动圆心不变。运动圆盘4的顺时针运动使得运动圆盘4中的滑动件5沿弧形滑动轨道向运动圆盘4中心运动，带动连杆7向内运动，从而带动软体手爪固定件8在滑槽6内由外向内运动，三个软体手爪9间的距离变小。

释放动作：通过控制模块控制舵机1反转，带动与其固定的舵机固定盘2逆时针转动，舵机固定盘2与运动圆盘4的圆盘柱固定，因此运动圆盘4也会逆时针运动，产生与滑槽固定盘3的相对运动，但运动圆盘4的转动圆心不变。运动圆盘4的逆时针运动使得运动圆盘4中的滑动件5沿弧形滑动轨道向运动圆盘4边缘运动，带动连杆7带动向外运动，从而带动软体手爪固定件8在滑槽6内由内向外运动，三个软体手爪9间的距离变大。

Claims (10)

1.一种可自动调节的软体手爪夹具，其特征在于，包括三个软体手爪、滑槽、软体手爪固定件、连杆、滑槽固定盘、运动圆盘、舵机固定盘、滑动件、支撑柱、舵机、电源组件、控制模块、气管和软体手爪控制器；

所述的舵机固定在舵机固定盘上，舵机固定盘随舵机一同转动，所述的软体手爪固定在软体手爪固定件的下端；所述的软体手爪固定件的上端设置在滑槽内；所述的软体手爪内部设置有气腔和气道，软体手爪的顶端留有连接气管的气道口，所述的气管一端连接气道口，另一端穿过软体手爪固定件和滑槽，连接软体手爪控制器；所述的滑槽的一端固定在滑槽固定盘边缘；所述的连杆一端与软体手爪固定件固定，一端连接滑动件；所述的滑动件设置在运动圆盘的弧形滑动轨道中，所述的运动圆盘的中心设置有圆盘柱，所述的圆盘柱穿过滑槽固定盘中心设置的圆孔后连接舵机固定盘；所述的运动圆盘上设置有三条弧形滑动轨道，所述的弧形滑动轨道以运动圆盘圆心呈圆周整列排布，弧形滑动轨道的一端靠近运动圆盘圆心，另一端靠近运动圆盘的边缘；所述的电源组件连接舵机给舵机供电；所述的控制模块连接舵机，控制舵机的运动状态。

2.根据权利要求1所述的一种可自动调节的软体手爪夹具，其特征在于，所述的滑槽前端设置有两个圆形孔，通过支撑柱与滑槽固定盘固定，滑槽上方设置有镂空区域，供气管穿过，滑槽内部设置能够让软体手爪固定件滑动的空间。

3.根据权利要求2所述的一种可自动调节的软体手爪夹具，其特征在于，所述的软体手爪固定件与滑槽内部空间相配合，软体手爪固定件的下端固定软体手爪，上端在滑槽内部滑动，软体手爪固定件的一侧连接连杆；软体手爪固定件采用3D打印技术加工成型。

4.根据权利要求3所述的一种可自动调节的软体手爪夹具，其特征在于，所述的连杆位于运动圆盘的上表面，一端设置有一个圆形孔，滑动件穿过圆形孔，连杆能够以滑动件为圆心转动，连杆另一端设置有两个圆形孔与软体手爪固定件固定。

5.根据权利要求4所述的一种可自动调节的软体手爪夹具，其特征在于，所述的滑槽固定盘边缘处设置有弧形槽，滑槽通过穿过弧形槽的支撑柱与滑槽固定盘相连，滑槽固定盘中心留设置有圆形孔，与运动圆盘的圆盘柱相配合；当夹取的物品形状不规则时，通过调节支撑柱在弧形槽中的位置，调整滑槽之间的角度，以控制软体手爪的位置，便于夹取。

6.根据权利要求5所述的一种可自动调节的软体手爪夹具，其特征在于，所述的滑动件为圆心设有螺孔的圆柱体，通过螺栓将滑动件与连杆相连接，并在运动圆盘的弧形滑动轨道内滑动。

7.根据权利要求1-6任意所述的一种可自动调节的软体手爪夹具，其特征在于，所述的舵机上的齿轮通过热熔胶与舵机固定盘粘接。

8.根据权利要求1-6任意所述的一种可自动调节的软体手爪夹具，其特征在于，所述的舵机采用JX6221数字舵机。

9.根据权利要求1-6任意所述的一种可自动调节的软体手爪夹具，其特征在于，所述的电源组件输出电压为34V，经过稳压芯片输出6V的工作电压，用于给舵机供电。

10.根据权利要求1-6任意所述的一种可自动调节的软体手爪夹具，其特征在于，所述的控制模块为控制板，主控芯片采用STM32系列单片机。

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