CN113291790B - 一种自适应抓取机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自适应抓取机构，包括：基座、动力源结构、多个传动结构、多个抓取结构，传动结构包括传动轴，传动轴转动连接有第二传动轮、第三传动轮以及第四传动轮，第二传动轮与动力源结构传动连接，第二传动轮与第三传动轮之间连接有第一弹性件；抓取结构包括回转轴、抓取件以及抓取头，抓取头与抓取件可拆卸地连接，回转轴与第四传动轮传动连接。通过第二传动轮与第三传动轮之间连接有第一弹性件，以弹性扭力拉动抓取结构，实现了自适应待抓取物体的位置姿态，具有自动调心的优点，通过抓取件转动连接及设置可拆卸地抓取头，实现针对不同物体的抓取，具有高效、快捷、灵活性强、适用各种不同形状的物体抓取的优点。

Description

一种自适应抓取机构

技术领域

本发明涉及机械抓取技术领域，特别是涉及一种自适应抓取机构。

背景技术

随着我国经济的快速发展，物流行业的发展愈发迅速。在国民购买力持续上升的情况下，物流行业中的货物搬运朝着自动化、智能化方向发展，各种智能控制算法等先进技术广泛应用于货物的搬运。搬运包括有效抓取和快速运输。提升搬运效率有利于加快物流速度，提升物流行业的服务水平。

常用的抓取机构有货叉式、手指式、柔性手指三种。货叉式结构形式类似于叉车，由于结构形式的限制，一般用于搬运辊道输送机上的货物；手指式大多是气动设备生产厂家的气动手指，一般用于搬运小型物料；柔性手指能够适应不同的物料外形，灵活性更强。

对于常用的物料搬运、抓取，上述三种机构相对而言有着一定的不足。货叉式由于自身机构形式的限制，需要将货叉伸入货物下方，对于堆码好的货物进行搬运时会发生干涉。手指式使用气动力，但是如果货物放置时在垂直方向上稍有摆动，由于气动力的压力较大，会使货物与地面发生摩擦，容易损坏货物。柔性手指由于材料等的限制，不宜搬运较重的货物。

发明内容

本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，为此，本发明提出一种自适应抓取机构，包括：基座；

动力源结构，固设在所述基座上；

传动结构，固设在所述基座上，所述传动结构包括传动轴，所述传动轴转动连接有第二传动轮，所述传动轴固定连接有第三传动轮以及第四传动轮，所述第二传动轮与所述动力源结构通过卷绕绳索传动连接，所述第二传动轮与所述第三传动轮之间连接有第一弹性件，以带动所述传动轴旋转，进而带动所述第四传动轮旋转，所述传动结构设有多个；

抓取结构，用于抓取物体，所述抓取结构与所述基座滑动连接，所述抓取结构包括回转轴以及抓取件，所述抓取件的一侧与所述回转轴转动连接，另一侧转动连接有抓取头，所述抓取头与所述抓取件可拆卸地连接，所述回转轴与所述第四传动轮通过卷绕绳索传动连接，使得所述抓取结构指向所述物体移动，所述抓取结构设有多个。

有益效果：通过第二传动轮与第三传动轮之间连接有第一弹性件，以弹性扭力拉动抓取结构，实现了自适应待抓取物体的位置姿态，具有自动调心的优点，通过抓取件转动连接及设置可拆卸地抓取头，实现针对不同物体的抓取，具有高效、快捷、灵活性强、适用各种不同形状的物体抓取的优点。

在本发明的一些实施例中，所述抓取件包括第一抓取部以及第二抓取部，所述第一抓取部的一端与所述第二抓取部的一端固接，所述第一抓取部与所述第二抓取部之间具有夹角，以夹抱抓取所述物体。

在本发明的一些实施例中，所述抓取头设有至少两个，所述第一抓取部的另一端与所述第二抓取部的另一端均转动连接有所述抓取头。

在本发明的一些实施例中，所述抓取结构还包括第一固定件，所述回转轴与所述抓取件设置在所述第一固定件上，所述基座与所述第一固定件之间设有滑动组件，所述滑动组件的两侧分别与所述基座与所述第一固定件固接，使得所述第一固定件与所述基座滑动连接。

在本发明的一些实施例中，所述滑动组件包括第一滑轨以及滑槽件，所述第一滑轨穿插卡接于所述滑槽件的滑槽，所述第一滑轨与所述基座固接，所述滑槽件与所述第一固定件固接。

在本发明的一些实施例中，所述第一固定件的两侧设有第二固定件，所述回转轴与所述抓取件位于两侧的所述第二固定件之间，两侧的所述第二固定件之间具有间距，以限制所述抓取件的转动角度。

在本发明的一些实施例中，所述基座上还固设有第三固定件，所述抓取结构还包括第二滑轨，所述第二滑轨的一端与所述第三固定件固接，另一端与所述第一固定件滑动连接，所述第二滑轨套接有第二弹性件，所述第二弹性件位于所述第一固定件和所述第三固定件之间，所述第三固定件与所述抓取结构的数量相同。

在本发明的一些实施例中，所述第一固定件设有滑孔，所述第二滑轨穿过所述滑孔与所述第一固定件滑动连接。

在本发明的一些实施例中，所述第二弹性件为压簧。

在本发明的一些实施例中，所述第一弹性件为扭簧。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的总装结构示意图；

图2是本发明的简化总装结构示意图；

图3是本发明抓取结构的结构示意图；

图4是图2的A向局部示意图。

图中：基座100、动力源结构200、第一传动轮210、传动结构300、传动轴310、第二传动轮320、第三传动轮330、第四传动轮340、第一弹性件350、抓取结构400、第一固定件410、滑孔411、第二固定件420、抓取件430、第一抓取部431、第二抓取部432、抓取头440、抓取面441、滑动组件450、第一滑轨451、滑槽件452、第二滑轨460、回转轴470、第三固定件500、顶丝600。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。

需要理解的是，本文中，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“内”、“外”、“顶”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。本文中，若有术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。本文中，如果有描述到“若干”、“多个”，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。

参照图1至图4，本发明提出一种自适应抓取机构，包括：基座100、动力源结构200、传动结构300以及抓取结构400。动力源结构200、传动结构300以及抓取结构400均设在基座100上，动力源结构200以及至少部分传动结构300固设于基座100的一侧，抓取结构400位于相对的另一侧且与基座100滑动连接。

进一步地，动力源结构200包括驱动件以及第一传动轮210。优选地，驱动件为电机。驱动件与第一传动轮210固定连接，驱动件驱动第一传动轮210旋转。

传动结构300包括传动轴310，传动轴310穿过基座100的通孔，传动轴310与基座100的通过之间设有轴承，以实现传动轴310在基座100上可自由旋转。传动轴310转动连接有第二传动轮320，优选地，第二传动轮320与传动轴310之间设有轴承，以实现第二传动轮320的转动。传动轴310还固定连接有第三传动轮330以及第四传动轮340，优选地，第三传动轮330与第四传动轮340，通过键销固定连接，或者通过第三传动轮330与第四传动轮340设置的D型孔与传动轴310的D型部固定连接，以实现第三传动轮330、第四传动轮340与传动轴310同步的旋转。

第二传动轮320与动力源结构200的第一传动轮210通过卷绕绳索传动连接，第二传动轮320与第三传动轮330之间连接有第一弹性件350，第一弹性件350的两端分别抵接第三传动轮330和第四传动轮340，以弹性扭力的传输带动传动轴310旋转，进而带动第四传动轮340旋转。优选地，第一弹性件350为扭簧。通过设置第一弹性件350，实现了传动轮之间扭力针对不同力的需求进行弹性输出。优选地，第四传动轮340与抓取结构400在基座100上位于同一侧，以便于第四传动轮340与抓取结构400传动连接。通过第一弹性件350对传动轮的扭力进行弹性输出，当待抓取的物体偏位时，可将物体通过弹性力逐步调整到合适的位置，具有自适应待抓取物体位置姿态和自动调心的作用。

抓取结构400用于抓取物体，抓取结构400包括第一固定件410、回转轴470以及抓取件430，回转轴470的两端具有螺纹，回转轴470通过螺母固定在第一固定件410上，抓取件430设置在第一固定件410上，抓取件430的一侧与回转轴470转动连接，另一侧转动连接有抓取头440，抓取头440与抓取件430可拆卸地连接。优选地，抓取件430与回转轴470之间设有轴承，通过轴承实现转动连接。优选地，抓取头440与抓取件430通过销钉连接，抓取头440与抓取件430之间设有轴承，以实现抓取头440的转动和可拆卸更换。回转轴470与第四传动轮340通过卷绕绳索传动连接，使得抓取结构400指向物体移动。

进一步地，抓取件430包括第一抓取部431以及第二抓取部432，第一抓取部431的一端与第二抓取部432的一端固接，第一抓取部431与第二抓取部432之间具有夹角，以夹抱抓取物体。优选地，抓取头440设有至少两个，第一抓取部431的另一端与第二抓取部432的另一端均转动连接有抓取头440。当待抓取的物体形状各异时，通过抓取头440的转动，从而实现自适应对不同物体的抓取。

在本发明其他一些的实施例中，抓取件430上设有顶丝600，拧紧顶丝600时，顶丝600的一端抵接抓取头440与抓取件430连接的销钉，以实现对抓取头440的固定，拧松顶丝600则解除对抓取头440的固定，抓取头440可转动。进一步地，抓取头440具有与物体接触的抓取面441，抓取面441可为弧形等任意形状。通过设置多个具有不同形状抓取面441的抓取头440，更换不同的抓取头440以实现对不同物体的抓取，适应各种物体形状。

第一固定件410的两侧设有第二固定件420，回转轴470与抓取件430位于两侧的第二固定件420之间，两侧的第二固定件420之间具有间距，以限制抓取件430的转动角度，防止抓取件430转动角度过大而不能抓取物体的风险。优选地，第二固定件420通过螺母与第一固定件410固接。

基座100与第一固定件410之间设有滑动组件450，滑动组件450的两侧分别与基座100与第一固定件410固接，使得第一固定件410与基座100滑动连接。进一步地，滑动组件450包括第一滑轨451以及滑槽件452，第一滑轨451穿插卡接于滑槽件452的滑槽，第一滑轨451与基座100固接，滑槽件452与第一固定件410固接。

基座100上还固设有第三固定件500，抓取结构400还包括第二滑轨460，第二滑轨460的一端与第三固定件500固接，另一端与第一固定件410滑动连接，第二滑轨460套接有第二弹性件，第二弹性件位于第一固定件410和第三固定件500之间。优选地，第二弹性件为压簧。优选地，第一弹性件350的刚度系数大于第二弹性件的刚度系数。进一步地，第一固定件410设有滑孔411，第二滑轨460穿过滑孔411与第一固定件410滑动连接。

继续参照图1，传动结构300、抓取结构400以及第三固定件500均设有多个且数量相同。优选地，传动结构300、抓取结构400以及第三固定件500均设有四个，基座100为矩形板，四个传动结构300、抓取结构400以及第三固定件500均布在矩形基座100的四个角，以实现对物体的抓取。优选地，本发明自适应抓取机构整体采用金属材料制作。

本发明的工作原理：启动动力源结构200，驱动件驱动第一传动轮210正向旋转，通过卷绕的绳索带动第二传动轮320旋转，由于第二传动轮320与传动轴310不是固定的，此时第二传动轮320的旋转不能带动传动轴310的旋转。第二传动轮320通过与第三传动轮330之间设置的第一弹性件350，通过压缩第一弹性件350，将旋转的扭力弹性的传输给第三传动轮330，由于第三传动轮330、第四传动轮340与传动轴310固定连接，则第三传动轮330带动传动轴310旋转，从而进一步带动第四传动轮340旋转，第四传动轮340通过卷绕的绳索拉动抓取结构400。第一固定件410上设置的滑槽件452在第一滑轨451的轨道方向滑移，同时，第一固定件410上的滑孔411沿着第二滑轨460的轨道方向滑移，以使得抓取结构400朝指向待抓取物体的方向移动，此时，第二弹性件为压缩状态。抓取结构400缓慢向待抓取物体移动靠近，由于抓取件430可转动而且由第二固定件420限制了转动角度范围，不会产生较大的误差，当抓取结构400接触待抓取物体时，抓取件430根据物体的行传缓慢转动，自适应的达到最适宜抓取物体的角度，当待抓取的物体偏位时，可将物体通过弹性力逐步调整到合适的位置，具有自适应待抓取物体位置姿态和自动调心的作用，从而实现抓取结构400的闭合抓取。抓取结构400移动的距离通过第三固定件500限制，也可通过计算并控制动力源结构200启动的时间与对应抓取结构400移动的距离来实现。当将物体提起后，在第一弹性件350的弹力作用下，抓取结构400进一步闭合，使抓取件430实现对物体的完全贴合。

放下物体时，驱动件驱动第一传动轮210反向旋转，抓取结构400逐渐打开，第一弹性件350开始恢复原始状态，由于第一弹性件350的刚度大于第二弹性件的刚度，因此第一弹性件350接近恢复原始状态时，第二弹性件开始恢复，第一固定件410被弹开，使抓取结构400张开，从而完成放下物体。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种自适应抓取机构，其特征在于，包括：

基座；

动力源结构，固设在所述基座上；

传动结构，固设在所述基座上，所述传动结构包括传动轴，所述传动轴转动连接有第二传动轮，所述传动轴固定连接有第三传动轮以及第四传动轮，所述第二传动轮与所述动力源结构通过卷绕绳索传动连接，所述第二传动轮与所述第三传动轮之间连接有第一弹性件，以带动所述传动轴旋转，进而带动所述第四传动轮旋转，所述传动结构设有多个；

抓取结构，用于抓取物体，所述抓取结构与所述基座滑动连接，所述抓取结构包括回转轴以及抓取件，所述抓取件的一侧与所述回转轴转动连接，另一侧转动连接有抓取头，所述抓取头与所述抓取件可拆卸地连接，所述回转轴与所述第四传动轮通过卷绕绳索传动连接，使得所述抓取结构指向所述物体移动，所述抓取结构设有多个。

2.根据权利要求1所述的自适应抓取机构，其特征在于：所述抓取件包括第一抓取部以及第二抓取部，所述第一抓取部的一端与所述第二抓取部的一端固接，所述第一抓取部与所述第二抓取部之间具有夹角，以夹抱抓取所述物体。

3.根据权利要求2所述的自适应抓取机构，其特征在于：所述抓取头设有至少两个，所述第一抓取部的另一端与所述第二抓取部的另一端均转动连接有所述抓取头。

4.根据权利要求1至3任一项所述的自适应抓取机构，其特征在于：所述抓取结构还包括第一固定件，所述回转轴与所述抓取件设置在所述第一固定件上，所述基座与所述第一固定件之间设有滑动组件，所述滑动组件的两侧分别与所述基座与所述第一固定件固接，使得所述第一固定件与所述基座滑动连接。

5.根据权利要求4所述的自适应抓取机构，其特征在于：所述滑动组件包括第一滑轨以及滑槽件，所述第一滑轨穿插卡接于所述滑槽件的滑槽，所述第一滑轨与所述基座固接，所述滑槽件与所述第一固定件固接。

6.根据权利要求4所述的自适应抓取机构，其特征在于：所述第一固定件的两侧设有第二固定件，所述回转轴与所述抓取件位于两侧的所述第二固定件之间，两侧的所述第二固定件之间具有间距，以限制所述抓取件的转动角度。

7.根据权利要求4所述的自适应抓取机构，其特征在于：所述基座上还固设有第三固定件，所述抓取结构还包括第二滑轨，所述第二滑轨的一端与所述第三固定件固接，另一端与所述第一固定件滑动连接，所述第二滑轨套接有第二弹性件，所述第二弹性件位于所述第一固定件和所述第三固定件之间，所述第三固定件与所述抓取结构的数量相同。

8.根据权利要求7所述的自适应抓取机构，其特征在于：所述第一固定件设有滑孔，所述第二滑轨穿过所述滑孔与所述第一固定件滑动连接。

9.根据权利要求7所述的自适应抓取机构，其特征在于：所述第二弹性件为压簧。

10.根据权利要求4所述的自适应抓取机构，其特征在于：所述第一弹性件为扭簧。

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