CN113752290B - 夹持器及机器人 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种夹持器，用以夹取物体。夹持器包括壳体以及可移动地安装在壳体上的至少一个夹爪，至少一个夹爪包括：基部；夹持部，用以与物体接触；柔性件，连接基部和夹持部，并配置为使得夹持部受到物体的第一方向上的力时相对于基部发生偏转；以及传感器组件，位于基部和夹持部之间，并配置为响应夹持部的偏转而产生信号。

Description

夹持器及机器人

技术领域

本申请涉及机器人技术领域，尤其涉及一种夹持器以及具有夹持器的机器人。

背景技术

夹持器通常被安装在机器人上，用于夹取物体。为了避免因夹持力过大而损坏物体，夹持器通常配备有压力传感器以测量夹持力的值。根据一种传统的夹持器，压力传感器被设置在夹持器的夹爪的指尖上，这种压力传感器的配置虽然可以实现夹持力的检测，但在空间和重量方面都显得比较笨重。

发明内容

本申请提供一种改进的夹持器及机器人，以解决现有技术中的至少一个技术问题。

本申请一方面提供一种夹持器，用以夹取物体。夹持器包括壳体以及可移动地安装在壳体上的至少一个夹爪，至少一个夹爪包括：基部；夹持部，用以与物体接触；柔性件，连接基部和夹持部，并配置为使得夹持部受到物体的第一方向上的力时相对于基部发生偏转；以及传感器组件，位于基部和夹持部之间，并配置为响应夹持部的偏转而产生信号。

在一个实施例中，夹持部配置为在受到物体的第一方向的力时向传感器组件施加一个与第一方向不同的第二方向的力，信号指示第二方向的力。

在一个实施例中，传感器组件包括压敏电阻。

在一个实施例中，第一方向与第二方向相互垂直。

在一个实施例中，其中夹持部包括侧向延伸的肩部，肩部与基部隔开以在二者之间形成一个空间，压敏电阻位于空间中并与肩部及基部相抵接。

在一个实施例中，传感器组件是位移检测组件，信号指示夹持部相对于基部的位移。

在一个实施例中，位移检测组件包括磁体和霍尔效应传感器，磁体和霍尔效应传感器中的一个与夹持部相固定，另一个与基部相固定。

在一个实施例中，夹持部包括一个向下延伸的突出部，突出部固持磁体，基部固持霍尔效应传感器，使得霍尔效应传感器与磁体相邻以检测磁场信号变化。

在一个实施例中，柔性件包括柔性铰链。

在一个实施例中，夹持部、柔性件以及基部是一体式结构。

在一个实施例中，壳体具有一个槽，至少一个夹爪包括一对可在槽内滑动的夹爪，以共同夹取物体。

在一个实施例中，壳体上具有三个槽，至少一个夹爪包括三个沿周向分布并可分别在槽内滑动的夹爪，以共同夹取物体。

本申请的另一方面提供一种机器人，包括至少一个关节手臂以及根据本申请各实施例的夹持器，夹持器位于至少一个关节手臂的末端。

本发明的一个或多个实施例的细节在下面的附图和描述中提出。本发明的其它特征、目的和优点将从说明书、附图以及权利要求书变得明显。

附图说明

结合描述本申请的各种实施例的附图，通过对本申请的各个方面的以下详细描述，将更容易理解本申请的这些和其它特征，其中：

图1是根据本申请的一个实施例的夹持器的立体图；

图2是图1中夹持器的夹爪的立体图；

图3是图1中夹持器的侧视图，显示物体被一对夹爪夹持住；

图4是根据本申请的另一实施例的夹爪的立体图；

图5是使用一对如图4所示的夹爪的夹持器的侧视图，显示物体被夹爪夹持住；

图6是根据本申请的另一实施例的夹持器的立体图；

图7是根据本申请的一个实施例的具有夹持器的机器人的示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，可能存在的术语如“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，例如“安装”、“相连”、“连接”、“固定”、“设置”等术语应做广义理解。例如，除非另有明确的限定，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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。又比如，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

本申请提供了一种配置为夹取物体的夹持器。夹持器包括一个壳体和至少一个可移动地装配在壳体上的夹爪。至少一个夹爪包括基部、配置为与物体接触的夹持部、连接基部和夹持部的柔性件，以及一个传感器组件。当夹持部受到来自物体的第一方向的力时，柔性件使夹持部相对于基部偏转。传感器组件位于基部和夹持部之间，并配置为响应夹持部的偏转而产生信号。

参照图1，根据本申请的一个实施例，夹持器10包括壳体20和一对相对的夹爪30。夹爪30可移动地安装在壳体20上并配置为共同夹取物体。具体地，该对夹爪30可在壳体20上的槽21内滑动，以使得该对夹爪30向彼此方向移动以夹取物体，或向远离彼此方向移动以释放物体。

图2显示了一个实施例的夹爪30的详细结构。夹爪30包括基部31、向上延伸的夹持部32，以及连接基部31和夹持部32的柔性件33。传感器组件40位于基部31和夹持部32之间，并配置为检测夹持部32对物体施加的力。在一个实施例中，夹持部32包括侧向延伸并与基部31间隔的肩部34，从而在基部31和夹持部32之间形成一个空间，传感器组件40位于该空间中并与基部31及夹持部32相抵接。

应当理解，为了使夹爪30能够在壳体20的槽21内移动，基部31可以进一步具有向下延伸至槽21内并与驱动系统(未示出)配合的结构。驱动系统驱动夹爪30在槽21内移动。

重点参照图3，其显示了夹持器10夹持住一物体。可以看出，由于物体在第一方向上施加的力F1，即夹持力的反作用力，一对夹爪30的夹持部32朝着远离彼此的方向稍微偏转。柔性件33被适当地配置以实现该夹持部32的偏转。在一个实施方式中，柔性件33与基部31及夹持部32为一体形成，但具有薄的结构，使其具有柔性。在另一个实施方式中，柔性件33可以是与基部31和/或夹持部32独立的部件，并由柔性材料制成，如橡胶等。在另一个实施方式中，柔性件33包括一个柔性铰链。为进一步提高其柔性，可以在柔性件33上设置通孔(未标示)。

由于夹持部32受到第一方向的力F1，夹持部32因此向传感器组件40施加第二方向的力F2。第二方向与第一方向不同，如图3所示，第二方向优选的与第一方向垂直。应当理解的是，取决于夹爪30的结构，例如夹持部32的分别与物体和传感器组件40接触的表面的倾斜度，第一方向和第二方向之间的角度可以改变。在图3所示的实施例中，传感器组件40包括压敏电阻，其根据施加在其上的压力而产生不同的电阻值。因此响应于夹持部32相对于基部31的偏转，传感器组件40能够产生指示施加在其上的力的信号。同时，由于压敏电阻具有良好的高频特性，可以确保测量精度，这尤其在高频率夹取物体的情况下特别有帮助。

应当理解，还可以使用压敏电阻以外的其他类型的压力传感器，只要其能够产生指示由夹持部32的偏转而施加在其上的力的信号。压力传感器的信号可以通过例如与之相连的电缆或以无线方式输出。

因此，可以根据传感器组件40的信号确定力F2的大小，同时根据力F2的大小，可进一步确定夹持部32的偏转和以及进一步确定力F1的值。由此可以建立一个模型，该模型基于传感器组件40的信号来计算施加在物体上的力，即力F1。

图4为根据本申请的另一实施例的夹爪30'。夹爪30'包括基部31'、夹持部32'以及连接基部31'和夹持部32'的柔性件33'。传感器组件40'位于基部31'和夹持部32'之间，并配置为响应夹持部32'的偏移而产生信号。在一个实施例中，传感器组件40'包括位移检测组件，位移检测组件产生指示夹持部32'相对于基部31'的位移的信号。在一个实施方式中，位移检测组件包括磁体41和霍尔效应传感器42，磁体41和霍尔效应传感器42中一个相对于基部31'固定，另一个相对于夹持部32'固定。在如图5所示的具体实施方式中，磁体41通过固持在于夹持部32'向下延伸的突出部35上而相对于夹持部32'固定，霍尔效应传感器42通过固持在基部31'上而相对于基部31'固定。磁体41和霍尔效应传感器42在侧向方向上彼此相邻，以便霍尔效应传感器42能够检测磁体41的磁场。

图5显示了夹持器10'夹持住一物体。当夹持部32'相对于基部31'偏转时，磁体41也随着突出部35产生轻微位移，例如远离霍尔效应传感器42，因此指示霍尔效应传感器42相对于磁体41的位置的传感器信号发生改变。因此，可以根据传感器组件40的信号确定磁体41的位移以及夹持部32'的偏转，并且根据夹持部32'的偏转，同时确定施加在夹持部31'上的力F1。磁体41的位移与夹持部32'的偏转之间的关系取决于夹爪30'的整体结构，包括例如突出部35和柔性件33'之间的距离等。同样，可以因此建立一个模型，该模型基于传感器组件40'的信号计算施加在物体上的力，即力F1。

在一个变化的实施例中，磁体和霍尔效应传感器在垂直于上述侧向方向的纵向方向上彼此相邻。例如，磁体可以固定在夹持部32'的底部和霍尔效应传感器的上方，此时霍尔效应传感器同样能够响应夹持部32'的偏转，产生指示磁体相对于霍尔效应传感器的位置的信号。同样，也可以为该变化的实施例重新建立计算模型，且可以理解的是，该模型与上述夹爪30'的模型不同。

本领域技术人员可以理解的是，以上所述的磁体41和霍尔效应传感器42可以被各种其他类型的位移检测组件取代，包括例如光学传感器、电感传感器等。

根据上述各种实施例的夹持器的配置，传感器组件不占用夹爪上的额外空间，因此简化了夹持器的结构并使夹持器更加灵活。

图6显示了根据本申请的另一实施例的夹持器10”。夹持器10”包括壳体20”和三个夹爪30”，夹爪30”周向地分布在壳体20”上，并可分别在壳体20”的槽21”内滑动以共同夹持物体。可以理解，夹持器10”的结构既适用于压力传感器，如图6中所示，同时也适用于前面所述的位移检测组件。

在另一个实施例中，夹持器的一个夹爪可以固定在壳体上，而其余的一个或多个夹爪可以如上所述在壳体上移动。在这种情况下，传感器组件仍可以设置在任一个夹爪上，无论它是否可移动。

在一个应用中，本申请的夹持器可以应用于机器人，例如，在自动化生产线上用于移动物体的机械手。参照图7，根据本申请的一个实施例，提供了一个机器人50，其包括至少一个关节臂51和设置在关节臂51的一端的夹持器10。在夹取或释放物体时，关节臂51将夹持器10移动到一个适当的位置，然后由驱动系统控制夹爪的运动来夹取或释放物体。至少一个关节臂51例如可以包括多个关节臂，并通过关节52可旋转地相互串联，以便扩大夹持器10的运动范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种夹持器，用以夹取物体，其特征在于，所述夹持器包括壳体以及可移动地安装在所述壳体上的至少一个夹爪，所述至少一个夹爪包括：

基部；

夹持部，用以与物体接触；

柔性件，连接所述基部和所述夹持部，并配置为使得所述夹持部受到物体的第一方向上的力时相对于所述基部发生偏转；以及

传感器组件，位于所述基部和所述夹持部之间，并配置为响应所述夹持部的偏转而产生信号，

所述夹持部配置为在受到所述物体的第一方向的力时向所述传感器组件施加一个与所述第一方向垂直的第二方向的力，所述信号指示所述第二方向的力，所述传感器组件包括压敏电阻，所述夹持部包括侧向延伸的肩部，所述肩部与所述基部隔开以在二者之间形成一个空间，所述压敏电阻位于所述空间中并与所述肩部及所述基部相抵接。

2.根据权利要求1所述的夹持器，其特征在于，所述柔性件包括柔性铰链。

3.根据权利要求1所述的夹持器，其特征在于，所述夹持部、所述柔性件以及所述基部是一体式结构。

4.根据权利要求1所述的夹持器，其特征在于，所述壳体具有一个槽，所述至少一个夹爪包括一对可在所述槽内滑动的夹爪，以共同夹取物体。

5.根据权利要求1所述的夹持器，其特征在于，所述壳体上具有三个槽，所述至少一个夹爪包括三个沿周向分布并可分别在所述槽内滑动的夹爪，以共同夹取物体。

6.一种机器人，其特征在于，包括至少一个关节手臂以及如权利要求1-5中任一项所述的夹持器，所述夹持器位于所述至少一个关节手臂的末端。

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