CN112706186B - 一种仿人手腕式机器人爪及其抓取方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种仿人手腕式机器人爪及其抓取方法。传统机械爪采用多动力、丝杆副等，耗时又耗能。本发明的电机套筒与爪盘固定；电机固定在电机套筒内，驱动卷绳轴；爪片包括四根杆；杆一两端分别与杆二和杆四的一端铰接，杆二和杆四另一端分别与杆三一端和杆三中部铰接；杆二与杆三铰接处设有扭簧一；杆四中部铰接两个定滑轮，且开设有安装孔一；爪片设有n个，每个爪片的安装孔一与爪盘的一个安装孔二通过螺栓和螺母连接；螺栓上套置有扭簧二；卷绳轴与n个爪片中杆一中部分别通过一根钢丝绳固定，每根钢丝绳依次绕过对应一个爪片的两个定滑轮。本发明用一个电机同时控制四个爪片，同步性好、定位精确高；爪片通过扭簧和弹性绳复位，效率高。

Description

一种仿人手腕式机器人爪及其抓取方法

技术领域

本发明属于机器人技术领域，具体涉及一种仿人手腕式机器人爪及其抓取方法。

背景技术

作为机器人与环境相互作用的最后环节和执行部件，机器人手爪既是一个主动感知工作环境信息的感知器，又是最后的执行器，是一个高度集成的、具有多种感知功能和智能化的机电系统。传统的机械爪很多采用多个电机带动不同的爪片，或者也有采用丝杆副等传动副，耗时间又耗能源，抓取过程中还会时常出现不同步脱落的现象。因此设计一种结构简单、同步性高、操作方便的机械爪很有必要。

发明内容

本发明的目的是提供一种仿人手腕式机器人爪及其抓取方法。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明一种仿人手腕式机器人爪，包括爪片、钢丝绳、电机套筒、电机、爪盘和卷绳轴；所述电机套筒的底部固定有爪盘；电机的壳体固定在电机套筒内，电机的输出轴与卷绳轴通过联轴器连接；所述的卷绳轴穿过爪盘的中心孔。所述的爪片包括杆一、杆二、杆三、杆四、扭簧一、扭簧二和销；杆一的两端分别与杆二和杆四的一端通过销铰接，杆二和杆四的另一端分别与杆三的一端和杆三的中部通过销铰接；杆二与杆三铰接处的销上套置有扭簧一；所述扭簧一的两端分别与杆二和杆三固定；杆三的另一端自由设置；杆四中部铰接有间距设置的两个定滑轮，且杆四中部开设有安装孔一；沿杆四长度方向，安装孔一位于两个定滑轮之间；n个爪片沿爪盘周向均布，n为偶数；每个爪片的杆四上安装孔一与爪盘对应位置的一个安装孔二通过螺栓和螺母连接；螺栓上套置有扭簧二，扭簧二的两端分别与杆四和爪盘固定。卷绳轴与n根钢丝绳的一端均固定，n根钢丝绳的另一端与n个爪片中杆一的中部分别固定，且每根钢丝绳依次绕过对应一个爪片的两个定滑轮。

优选地，每个爪片的杆二与杆一铰接位置均与电机套筒通过一根弹性绳连接，每个爪片的杆二与杆三铰接位置处与爪盘对应位置的一个安装孔二通过一根弹性绳连接。

优选地，所述电机套筒的顶部固定有连接块。

优选地，所述的杆一、杆二、杆三和杆四形成一个四边形。

该仿人手腕式机器人爪的抓取方法，具体如下：

电机正转带动卷绳轴，使钢丝绳在卷绳轴上缠绕，钢丝绳拉动杆四远离杆一的一端向内摆动，并拉动杆一向杆四靠拢；杆一经杆二带动杆三，使得杆三的自由端向内摆动，此时，压缩扭簧一、扭簧二和各弹性绳储存能量，n个爪片相互靠拢，抓取物体。需要释放物体时，电机反转，卷绳轴释放钢丝绳，此时，爪片的杆一、杆二、杆三和杆四在扭簧一、扭簧二以及各弹性绳的弹力作用下复位，n个爪片相互分离，物体被释放。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果：

本发明巧妙地用一个电机同时控制了四个爪片的运动，四个爪片同步性好、定位精确高、运动稳定、抓取灵活且方便，包络半径大，便于抓取，结构简单，不仅大大减轻了重量，还降低了造价；爪片通过扭簧和弹性绳复位，效率高。

附图说明

图1为本发明仿人手腕式机器人爪的结构示意图；

图2为本发明中爪片的结构示意图；

图3为本发明中电机的结构示意图；

图4为本发明中爪盘的结构示意图；

图5为本发明中卷绳轴的结构示意图；

图中：1、爪片，1-1、杆一，1-2、杆二，1-3、杆三，1-4、杆四，1-5、安装孔一，1-6、扭簧一，1-7、销，2、钢丝绳，3、连接块，4、电机套筒，5、电机，6、爪盘，6-1、安装孔二，7、卷绳轴。

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、2、3、4和5所示，一种仿人手腕式机器人爪，包括爪片1、钢丝绳2、连接块3、电机套筒4、电机5、爪盘6和卷绳轴7；电机套筒4顶部固定有连接块3，底部固定有爪盘6；电机5的壳体固定在电机套筒4内，电机5的输出轴与卷绳轴7通过联轴器连接；卷绳轴7穿过爪盘6的中心孔。如图2所示，爪片1包括杆一1-1、杆二1-2、杆三1-3、杆四1-4、扭簧一1-6、扭簧二和销1-7；杆一1-1的两端分别与杆二1-2和杆四1-4的一端通过销1-7铰接，杆二1-2和杆四1-4的另一端分别与杆三1-3的一端和杆三1-3的中部通过销1-7铰接；杆一1-1、杆二1-2、杆三1-3和杆四1-4形成一个四边形；杆二1-2与杆三1-3铰接处的销1-7上套置有扭簧一1-6；扭簧一1-6的两端分别与杆二1-2和杆三1-3固定；杆三1-3的另一端自由设置；杆四1-4中部铰接有间距设置的两个定滑轮，且杆四1-4中部开设有安装孔一1-5；沿杆四1-4长度方向，安装孔一1-5位于两个定滑轮之间；四个爪片1沿爪盘6周向均布，每个爪片1的杆四1-4上安装孔一1-5与爪盘6对应位置的一个安装孔二6-1通过螺栓和螺母连接；螺栓上套置有扭簧二，扭簧二的两端分别与杆四1-4和爪盘6固定。卷绳轴7与四根钢丝绳2一的一端均固定，四根钢丝绳2的另一端与四个爪片1中杆一1-1的中部分别固定，且每根钢丝绳2依次绕过对应一个爪片1的两个定滑轮；每个爪片1的杆二1-2与杆一1-1铰接位置均与电机套筒4通过一根弹性绳连接，每个爪片1的杆二1-2与杆三1-3铰接位置处与爪盘6对应位置的一个安装孔二6-1通过一根弹性绳连接。

该仿人手腕式机器人爪的抓取方法，具体如下：

电机5正转带动卷绳轴7，使钢丝绳2在卷绳轴7上缠绕，钢丝绳2拉动杆四1-4远离杆一1-1的一端向内摆动，并拉动杆一1-1向杆四1-4靠拢；杆一1-1经杆二1-2带动杆三1-3，使得杆三1-3的自由端向内摆动，此时，压缩扭簧一1-6、扭簧二和各弹性绳储存能量，四个爪片1相互靠拢，抓取物体。需要释放物体时，电机5反转，卷绳轴7释放钢丝绳2，此时，爪片1的杆一1-1、杆二1-2、杆三1-3和杆四1-4在扭簧一1-6、扭簧二以及各弹性绳的弹力作用下复位，四个爪片1相互分离，物体被释放。

本发明巧妙地用一个电机同时控制了四个爪片的运动，四个爪片同步性好、定位精确高、运动稳定、抓取灵活且方便，结构简单，不仅大大减轻了重量，还降低了造价。

Claims (4)

1.一种仿人手腕式机器人爪，包括爪片、电机套筒、电机和爪盘，其特征在于：还包括钢丝绳和卷绳轴；所述电机套筒的底部固定有爪盘；电机的壳体固定在电机套筒内，电机的输出轴与卷绳轴通过联轴器连接；所述的卷绳轴穿过爪盘的中心孔；所述的爪片包括杆一、杆二、杆三、杆四、扭簧一、扭簧二和销；杆一的两端分别与杆二和杆四的一端通过销铰接，杆二和杆四的另一端分别与杆三的一端和杆三的中部通过销铰接；杆二与杆三铰接处的销上套置有扭簧一；所述扭簧一的两端分别与杆二和杆三固定；杆三的另一端自由设置；杆四中部铰接有间距设置的两个定滑轮，且杆四中部开设有安装孔一；沿杆四长度方向，安装孔一位于两个定滑轮之间；n个爪片沿爪盘周向均布，n为偶数；每个爪片的杆四上安装孔一与爪盘对应位置的一个安装孔二通过螺栓和螺母连接；螺栓上套置有扭簧二，扭簧二的两端分别与杆四和爪盘固定；卷绳轴与n根钢丝绳的一端均固定，n根钢丝绳的另一端与四个爪片中杆一的中部分别固定，且每根钢丝绳依次绕过对应一个爪片的两个定滑轮；

该仿人手腕式机器人爪进行抓取的方法具体如下：

电机正转带动卷绳轴，使钢丝绳在卷绳轴上缠绕，钢丝绳拉动杆四远离杆一的一端向内摆动，并拉动杆一向杆四靠拢；杆一经杆二带动杆三，使得杆三的自由端向内摆动，此时，压缩扭簧一、扭簧二和各弹性绳储存能量，n个爪片相互靠拢，抓取物体；需要释放物体时，电机反转，卷绳轴释放钢丝绳，此时，爪片的杆一、杆二、杆三和杆四在扭簧一、扭簧二以及各弹性绳的弹力作用下复位，n个爪片相互分离，物体被释放。

2.根据权利要求1所述的一种仿人手腕式机器人爪，其特征在于：每个爪片的杆二与杆一铰接位置均与电机套筒通过一根弹性绳连接，每个爪片的杆二与杆三铰接位置处与爪盘对应位置的一个安装孔二通过一根弹性绳连接。

3.根据权利要求2所述的一种仿人手腕式机器人爪，其特征在于：所述电机套筒的顶部固定有连接块。

4.根据权利要求2所述的一种仿人手腕式机器人爪，其特征在于：所述的杆一、杆二、杆三和杆四形成一个四边形。

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