CN113715050B - 一种仿鲨鱼嘴全包络柔性机器人夹爪 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种仿鲨鱼嘴全包络柔性机器人夹爪，包括安装座、驱动结构、仿生夹套和若干爪部，驱动结构设置于安装座的其中一侧，仿生夹套和各爪部设置于安装座的另一侧，各爪部的其中一端铰接安装座，驱动结构驱动连接各爪部，驱动结构用于驱动各爪部同时靠近或远离安装座竖向的中轴线；仿生夹套竖向设置，仿生夹套背离安装座的一侧呈敞口，且仿生夹套的内壁面设置若干固定齿；各爪部围绕仿生夹套设置，各爪部分别连接仿生夹套的外壁面，各爪部用于驱动仿生夹套的敞口处张口并包络物体后回缩，以使各固定齿抵接物体的表面。本发明提出技术方案中通过仿生夹套和各爪部的配合，使得夹爪可以抓取各种形状和大小的物体。

Description

一种仿鲨鱼嘴全包络柔性机器人夹爪

技术领域

本发明涉及机械臂技术领域，特别涉及一种仿鲨鱼嘴全包络柔性机器人夹爪。

背景技术

传统的刚性夹爪抓取物体，其特点是刚度高，精度大且易于操作控制，但是传统的刚性夹爪仅限于抓取规整和硬度较高的物体，对于异形和软硬不一的物体抓取能力较差，需要转动异形的物体的角度以供刚性夹爪抓取，并且一些软硬不一的物体在抓取过程中还有可能出现划损。

软体机械手的广泛应用各种流水线中，软体机械手虽然能够抓取柔软物体，适应各种形状的物体，但是抓取力度较小，不能抓取重物，并且软体机械手也只能抓取一些较小的物体，对于大型的物体也不能进行抓取。因此，需要提供一种仿鲨鱼嘴全包络柔性机器人夹爪用于对各种形状和大小的物体进行抓取。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种仿鲨鱼嘴全包络柔性机器人夹爪，旨在用于对各种形状和大小的物体进行抓取。

为实现上述目的，本发明提出的技术方案是：

一种仿鲨鱼嘴全包络柔性机器人夹爪，包括安装座、驱动结构、仿生夹套和若干爪部，所述驱动结构设置于所述安装座的其中一侧，所述仿生夹套和各所述爪部设置于所述安装座的另一侧，各所述爪部的其中一端铰接所述安装座，所述驱动结构驱动连接各所述爪部，所述驱动结构用于驱动各所述爪部同时靠近或远离所述安装座竖向的中轴线；所述仿生夹套竖向设置，所述仿生夹套背离所述安装座的一侧呈敞口，且所述仿生夹套的内壁面设置若干固定齿；各所述爪部围绕所述仿生夹套设置，各所述爪部分别连接所述仿生夹套的外壁面，各所述爪部用于驱动所述仿生夹套的敞口处张口并包络物体后回缩，以使各所述固定齿抵接物体的表面。

优选的，所述仿生夹套包括沿所述仿生夹套周向依次连接柔性片，相邻两所述柔性片之间的夹角为锐角，且各所述柔性片平行于所述仿生夹套竖向的中轴线；各所述柔性片靠近所述仿生夹套竖向的中轴线的一侧设置若干所述固定齿，各所述固定齿沿竖向方向依次间隔设置。

优选的，所述仿生夹套靠近所述安装座的一侧为封闭端。

优选的，所述仿生夹套的外壁面设置若干连接端，各所述连接端沿所述仿生夹套的周向间隔设置，且各所述连接端靠近所述仿生夹套的敞口处设置；各所述爪部远离所述安装座的一端分别铰接一所述连接端。

优选的，所述驱动结构包括气缸和法兰，所述气缸设置于所述安装座背离所述仿生夹套的一侧，所述法兰横向设置于所述安装座和所述仿生夹套之间，所述气缸的输出端穿过所述安装座连接所述法兰，所述法兰背离所述安装座的一侧和各所述爪部之间通过连接件连接。

优选的，所述连接件包括连接柱和两连接球头，所述连接柱的其中一端和其中一所述连接球头铰接，所述连接柱的另一端和另一所述连接球头铰接，其中一所述连接球头设置于所述法兰，另一所述连接球头设置于所述爪部。

优选的，所述连接件的数量等于所述爪部的数量。

优选的，所述法兰背离所述安装座的一侧竖向设置弹力弹簧，所述弹力弹簧的其中一端连接所述法兰，所述弹力弹簧的另一端连接所述仿生夹套。

与现有技术相比，本发明至少具备以下有益效果：

在仿生夹套的内壁面设置若干固定齿，透过各爪部是仿生夹套的敞口张开，以使仿生夹套将待抓取物体包络，再通过各固定齿抵接待待抓取物体的外壁面抵接，增加仿生夹套和待抓取物体的摩擦力，通过仿生夹套和各爪部的配合，使得夹爪可以抓取各种形状和大小的物体。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明一种仿鲨鱼嘴全包络柔性机器人夹爪一实施例的结构示意图；

图2为仿生夹套的结构示意图；

图3为图2仰视的结构示意图；

图4为图2另一个视角的结构示意图。

附图标号说明：

1-安装座；11-爪部；

2-驱动结构；21-气缸；22-法兰；23-连接件；24-连接柱；25-连接球头；26-弹力弹簧；

3-仿生夹套；31-柔性片；32-固定齿；33-连接端；

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后……）仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提出一种仿鲨鱼嘴全包络柔性机器人夹爪。

如图1至图4所示的一种仿鲨鱼嘴全包络柔性机器人夹爪，包括安装座1、驱动结构2、仿生夹套3和若干爪部11，驱动结构2设置于安装座1的其中一侧，仿生夹套3和各爪部11设置于安装座1的另一侧，各爪部11的其中一端铰接安装座1，驱动结构2驱动连接各爪部11，驱动结构2用于驱动各爪部11同时靠近或远离安装座1竖向的中轴线；仿生夹套3竖向设置，仿生夹套3背离安装座1的一侧呈敞口，且仿生夹套3的内壁面设置若干固定齿32；各爪部11围绕仿生夹套3设置，各爪部11分别连接仿生夹套3的外壁面，各爪部11用于驱动仿生夹套3的敞口处张口并包络物体后回缩，以使各固定齿32抵接物体的表面。

具体的，固定齿32为锥形齿，使得仿生夹套3可以模拟鲨鱼嘴（鲨鱼嘴满口密布牙齿，能一口咬住食物，牙齿的咬压均匀密布），确保能够抓取不同形状和大小的物体；并且由于仿鲨鱼嘴的仿生夹套3对物体的全包络，能够紧密稳定地抓取物体，确保抓取力度，保证不掉落。

具体的，设置四爪部11，各爪部11沿仿生夹套3的周向间隔设置，且相邻爪部11之间沿仿生夹套3周向的角度差为90°，使得各爪部11更好的张开仿生夹套3的敞口处。

具体的，各爪部11开设若干通孔，各通孔用于爪部11的轻量化设计。

在仿生夹套3的内壁面设置若干固定齿32，透过各爪部11是仿生夹套3的敞口张开，以使仿生夹套3将待抓取物体包络，再通过各固定齿32抵接待待抓取物体的外壁面抵接，增加仿生夹套3和待抓取物体的摩擦力，通过仿生夹套3和各爪部11的配合，使得夹爪可以抓取各种形状和大小的物体。

仿生夹套3包括沿仿生夹套3周向依次连接柔性片31，相邻两柔性片31之间的夹角为锐角，且各柔性片31平行于仿生夹套3竖向的中轴线；各柔性片31靠近仿生夹套3竖向的中轴线的一侧设置若干固定齿32，各固定齿32沿竖向方向依次间隔设置。各柔性片31连接成仿生夹套3，且相邻柔性片31之间呈锐角，这样增加了敞口处的张开面积，并且降低了形变的概率。

具体的，仿生夹套3为硅胶套，且各柔性片31和各固定齿32一体浇筑成型，这样确保了仿生夹套3的牢固性。

仿生夹套3靠近安装座1的一侧为封闭端。

仿生夹套3的外壁面设置若干连接端33，各连接端33沿仿生夹套3的周向间隔设置，且各连接端33靠近仿生夹套3的敞口处设置；各爪部11远离安装座1的一端分别铰接一连接端33。连接端33和爪部11铰接，方便了仿生夹套3和爪部11的连接，方便各爪部11张开仿生夹套3的敞口处。

具体的，连接端33的数量和爪部11的数量相等。

具体的，设置四连接端33，各连接端33沿仿生夹套3的周向间隔设置，且相邻爪部11之间沿仿生夹套3周向的角度差为90°。

驱动结构2包括气缸21和法兰22，气缸21设置于安装座1背离仿生夹套3的一侧，法兰22横向设置于安装座1和仿生夹套3之间，气缸21的输出端穿过安装座1连接法兰22，法兰22背离安装座1的一侧和各爪部11之间通过连接件23连接。气缸21用于驱动法兰22竖向移动，以使气缸21驱动各爪部11张开或合拢，气缸21为较成熟的产品，控制精准，且无需太大的功率输出就可以包括各爪部11配合仿生夹套3生产较大的爪力。相对于现在使用于刚性夹爪和软体机械手的电控系统，结构简单，且成本低廉。

连接件23包括连接柱24和两连接球头25，连接柱24的其中一端和其中一连接球头25铰接，连接柱24的另一端和另一连接球头25铰接，其中一连接球头25设置于法兰22，另一连接球头25设置于爪部11。

具体的，连接柱24远离爪部11的连接球头25位于法兰22背离安装座1的一侧，连接柱24远离法兰22的连接球头25位于爪部11面向仿生夹套3的一侧。

连接件23的数量等于爪部11的数量。

法兰22背离安装座1的一侧竖向设置弹力弹簧26，弹力弹簧26的其中一端连接法兰22，弹力弹簧26的另一端连接仿生夹套3。弹力弹簧26的设置可以保证仿生夹套3的封闭端的变形。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种仿鲨鱼嘴全包络柔性机器人夹爪，其特征在于，包括安装座、驱动结构、仿生夹套和若干爪部，所述驱动结构设置于所述安装座的其中一侧，所述仿生夹套和各所述爪部设置于所述安装座的另一侧，各所述爪部的其中一端铰接所述安装座，所述驱动结构驱动连接各所述爪部，所述驱动结构用于驱动各所述爪部同时靠近或远离所述安装座竖向的中轴线；所述仿生夹套竖向设置，所述仿生夹套背离所述安装座的一侧呈敞口，且所述仿生夹套的内壁面设置若干固定齿；各所述爪部围绕所述仿生夹套设置，各所述爪部分别连接所述仿生夹套的外壁面，各所述爪部用于驱动所述仿生夹套的敞口处张口并包络物体后回缩，以使各所述固定齿抵接物体的表面；所述固定齿为锥形齿；所述仿生夹套包括沿所述仿生夹套周向依次连接柔性片，相邻两所述柔性片之间的夹角为锐角，且各所述柔性片平行于所述仿生夹套竖向的中轴线；各所述柔性片靠近所述仿生夹套竖向的中轴线的一侧设置若干所述固定齿，各所述固定齿沿竖向方向依次间隔设置。

2.根据权利要求1所述的一种仿鲨鱼嘴全包络柔性机器人夹爪，其特征在于，所述仿生夹套靠近所述安装座的一侧为封闭端。

3.根据权利要求1所述的一种仿鲨鱼嘴全包络柔性机器人夹爪，其特征在于，所述仿生夹套的外壁面设置若干连接端，各所述连接端沿所述仿生夹套的周向间隔设置，且各所述连接端靠近所述仿生夹套的敞口处设置；各所述爪部远离所述安装座的一端分别铰接一所述连接端。

4.根据权利要求1-3任一所述的一种仿鲨鱼嘴全包络柔性机器人夹爪，其特征在于，所述驱动结构包括气缸和法兰，所述气缸设置于所述安装座背离所述仿生夹套的一侧，所述法兰横向设置于所述安装座和所述仿生夹套之间，所述气缸的输出端穿过所述安装座连接所述法兰，所述法兰背离所述安装座的一侧和各所述爪部之间通过连接件连接。

5.根据权利要求4所述的一种仿鲨鱼嘴全包络柔性机器人夹爪，其特征在于，所述连接件包括连接柱和两连接球头，所述连接柱的其中一端和其中一所述连接球头铰接，所述连接柱的另一端和另一所述连接球头铰接，其中一所述连接球头设置于所述法兰，另一所述连接球头设置于所述爪部。

6.根据权利要求5所述的一种仿鲨鱼嘴全包络柔性机器人夹爪，其特征在于，所述连接件的数量等于所述爪部的数量。

7.根据权利要求4所述的一种仿鲨鱼嘴全包络柔性机器人夹爪，其特征在于，所述法兰背离所述安装座的一侧竖向设置弹力弹簧，所述弹力弹簧的其中一端连接所述法兰，所述弹力弹簧的另一端连接所述仿生夹套。

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