CN114193497B - 一种针对人机对弈场景的新型机械手抓取装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于机械手技术领域，提出了一种针对人机对弈场景的新型机械手抓取装置。该机械手抓取装置包括外壳、导气管、传动软轴、背部固定螺丝孔、导向触爪、触爪固定螺丝、吸盘、滑块、轨道、轮轴、限位圈、导轮。通过传动软轴带动滑块沿轨道上下移动以及吸盘吸附实现抓取动作。本发明结构简单，操作方便，实现了棋子的快速抓取的同时保证了抓取和放置棋子的位置精度，避免了抓取过程中由于定位不准确导致的棋子脱落和抓取装置卡死问题。

Description

一种针对人机对弈场景的新型机械手抓取装置

技术领域

本发明涉及机械手技术领域，具体涉及一种针对人机对弈场景的新型机械手抓取装置。

背景技术

机械手是一种自动操作装置，通过伸缩、旋转等运动来模拟人类手臂的运动方式。机械手相比手工操作，有生产效率高、定位准确、环境适应性好等特点。机械手往往拥有多个自由度，通过控制系统来控制机械手每个自由度方向的运动情况，进而完成目标动作。目前，机械手作为一种成熟的工业机器人，已经广泛应用于各类生产制造行业当中。

机械手的抓取装置，按照动力源可以分为电动驱动式、电磁驱动式、气压驱动式、液压驱动式。抓取装置的实现方式主要是抓取装置与目标物体接触，产生吸附力或夹紧力，使目标物体与抓取装置固定。针对不同的目标物体和抓取环境，抓取装置的抓取方式和具体机械装置有所不同。

为了提高抓取效率，实现两个或以上目标物体在被抓取后的快速转换，部分抓取装置配有转换装置。目前多数转换装置需要多个抓取终端，当需要转换目标物体时，通过旋转抓取终端，带动目标物体变换位置，实现目标物体的转换。这类转换装置在抓取时往往占用空间较大或机构较为复杂，不适用于小物体、密集排布情况下的抓取。同时，由于转换装置多数为电动驱动，需要额外动力源驱动，且转换速度较低，不适用于需要快速转换的工作场合。

在当下常见的人工智能领域应用中，机械手也得到了广泛的应用。其中，人机对弈时，机械手需要仿照人类棋手的下棋动作，包括抓取、更换、放置棋子等。考虑到棋子的尺寸较小，下棋时需要快速转换棋子、人类棋手放置棋子位置不精确等问题，为了保证机械手抓取装置的正常工作，机械手应在保证位置精度的前提下，提高棋子的抓取和转换效率。

发明内容

本发明公开了一种针对人机对弈场景的新型机械手抓取装置，以解决上述背景技术中提出的问题。该新型机械手抓取装置是一种在人工智能交互场景中，人机对弈时使用的机器人抓取装置，也可以作为工业机器人的圆柱形薄件的抓取、工位置换的机械手抓取装置。运用简单的机械结构实现抓取装置对与棋子的抓取和放置，保证了抓取和放置棋子的位置精度，避免抓取过程中由于定位不准确导致的棋子的脱落和抓取的装置卡死。

本发明提供了一种低成本、结构简单、适用于小尺寸棋子的抓取装置设计，具体技术方案如下：一种针对人机对弈场景的新型机械手抓取装置，可实现对固定棋盘的棋子的抓取与快速转换位置，该机械手抓取装置包括外壳1、滑动组件、归中触爪5和触爪固定螺丝6；外壳1呈“Y”字型，归中触爪5通过触爪固定螺丝6与外壳1尾部相连；

滑动组件有两组，分别位于外壳1的两侧呈“Y”形对称布置；滑动组件包括导气管2、传动软轴3、吸盘7、滑块8、轨道9、轮轴10、第一限位圈11、导轮12、第二限位圈13和第三限位圈14；吸盘7、传动软轴3和轮轴10均连接于滑块8上；导轮12通过第一限位圈11、第二限位圈13和第三限位圈14安装在轮轴10上；轨道9与外壳1一体，滑块8于轨道9上通过导轮12滑动；所述传动软轴3一端与滑块8相连，另一端与外部电动机相连，用于为滑块8提供沿轨道9滑动的推力和拉力；导气管2一端与吸盘7相连，另一端与外部气泵及控制装置相连，用于为吸盘7提供吸附力；

归中触爪5为中空的、底部为锥形的凹形结构，其锥形内壁用于将位置存在偏差的目标中心与吸盘7中心重合，吸盘7处于外壳1尾部时位于归中触爪5中心；归中触爪5外表面趋于尾部时，截面面积变小，用于防止抓取装置被目标外物体卡住。

所述新型机械手抓取装通过其背部固定螺丝孔4螺栓连接于机械手末端。

所述滑块8中心与吸盘7连接的孔以及与传动软轴3连接的孔为螺纹孔。背部固定螺丝孔采用螺栓与机械手末端相连。

所述新型机械手抓取装置具体操作如下：抓取、存储、释放；

初始位置为两吸盘7分别处于外壳1“Y”型顶部两侧；

工作时，一侧吸盘7保持不动，另一侧吸盘7由传动软轴3带动滑块8从外壳1顶部轨道9滑动至外壳1底部，导气管2吸气使第一个目标物体吸附于吸盘7上，传动软轴3带动滑块8回到外壳1顶部；

机械臂移动到对应位置，有目标物体一侧吸盘7不动，无目标物体一侧吸盘7在传动软轴3带动下从外壳1顶部轨道9滑动至外壳1底部，导气管2吸气使第二个目标物体吸附于吸盘7上，传动软轴3带动滑块8回到外壳1顶部；

外壳1两侧顶部均吸附有目标物体，吸附有第一个目标物体的吸盘7通过传动软轴3带动滑块8至外壳1底部；导气管2放气，放下第一个目标物体，完成目标物体的转换过程。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

该机械手抓取装置结构简单，动力源为气动，转换速度快，适合密集排布棋子抓取，具有定位修正功能，整体质量轻，便于安装在机械手上。实现了棋子的快速抓取的同时保证了抓取和放置棋子的位置精度，避免了抓取过程中由于定位不准确导致的棋子脱落和抓取装置卡死问题。

附图说明

图1是本发明实施例新型机械手抓取装置的主视图。

图2为本发明实施例新型机械手抓取装置的主视方向的剖视图。

图3为本发明实施例新型机械手抓取装置的局部放大立体图。

图4为本发明实施例归中触爪的细节图。

图中：1外壳，2导气管，3传动软轴，4背部固定螺丝孔，5归中触爪，6触爪固定螺丝，7吸盘，8滑块，9轨道，10轮轴，11第一限位圈，12导轮，13第二限位圈，14第三限位圈。

具体实施方式

下面将结合附图与及具体实施例对本发明的技术方案进行进一步描述，需要注意的是，以下所描述的实施例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做出创造性劳动的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。

在本发明实施例中，一种针对人机对弈场景的新型机械手抓取装置，包括外壳1、导气管2、传动软轴3、背部固定螺丝孔4、归中触爪5、触爪固定螺丝6、吸盘7、滑块8、轨道9、轮轴10、第一限位圈11、导轮12、第二限位圈13和第三限位圈14。

具体的，可以将本发明实施功能分为两个部分，第一部分为棋子的抓取、存储、释放。初始位置为两吸盘分别处于外壳1“Y”型顶部两侧，工作时，一侧保持不动，另一侧由传动软轴3带动滑块8从外壳1的顶部一侧沿轨道9滑动至底部，导气管2吸气使吸盘7与第一颗棋子产生吸附力从而使棋子吸附在吸盘7上，由传动软轴3带动滑块回到外壳1的顶部同一侧。接着机械臂移动到对应位置，有棋子一侧不动，无棋子一侧顶部吸盘7在传动软轴3带动下从轨道9滑动至底部，导气管2吸气使吸盘7与第二颗棋子产生吸附力从而使棋子吸附在吸盘7上，由传动软轴3带动滑块回到外壳1的顶部同一侧。此时外壳1两侧顶部均吸附有棋子，此时吸附有第一颗棋子一侧通过传动软轴3带动滑块8至外壳1底部，导气管2放气，棋子放下，完成棋子的转换过程。

第二部分为辅助定位功能，当抓取棋子时，机械臂带动整体抓取装置下降至一定高度，归中触爪5锥形内壁接触棋子，通过内壁的锥度逐渐使棋子与吸盘7中心相重合，直至下降至吸盘7与棋子紧贴时棋子与吸盘7中心完全重合，此时导气管2抽气，使吸盘7与棋子间产生吸附力，完成吸附动作。

由传动软轴3带动滑块8和吸盘7在外壳1内部轨道9中上下滑动，导气管2抽气产生吸附力，实现对棋子的抓取、存储和释放。

以上所述的，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种针对人机对弈场景的新型机械手抓取装置，其特征在于，该机械手抓取装置包括外壳(1)、滑动组件、归中触爪(5)和触爪固定螺丝(6)；外壳(1)呈“Y”字型，归中触爪(5)通过触爪固定螺丝(6)与外壳(1)尾部相连；

滑动组件有两组，分别位于外壳(1)的两侧呈“Y”形对称布置；滑动组件包括导气管(2)、传动软轴(3)、吸盘(7)、滑块(8)、轨道(9)、轮轴(10)、第一限位圈(11)、导轮(12)、第二限位圈(13)和第三限位圈(14)；吸盘(7)、传动软轴(3)和轮轴(10)均连接于滑块(8)上；导轮(12)通过第一限位圈(11)、第二限位圈(13)和第三限位圈(14)安装在轮轴(10)上；轨道(9)与外壳(1)一体，滑块(8)于轨道(9)上通过导轮(12)滑动；所述传动软轴(3)一端与滑块(8)相连，另一端与外部电动机相连，用于为滑块(8)提供沿轨道(9)滑动的推力和拉力；导气管(2)一端与吸盘(7)相连，另一端与外部气泵及控制装置相连，用于为吸盘(7)提供吸附力；

归中触爪(5)为中空的、底部为锥形的凹形结构，其锥形内壁用于将位置存在偏差的目标中心与吸盘(7)中心重合，吸盘(7)处于外壳(1)尾部时位于归中触爪(5)中心；归中触爪(5)外表面趋于尾部时，截面面积逐渐变小，用于防止抓取装置被目标外物体卡住。

2.根据权利要求1所述的一种针对人机对弈场景的新型机械手抓取装置，其特征在于，所述新型机械手抓取装通过其背部固定螺丝孔(4)螺栓连接于机械手末端。

3.根据权利要求1或2所述的一种针对人机对弈场景的新型机械手抓取装置，其特征在于，具体操作如下：

抓取、存储、释放；

初始位置为两吸盘(7)分别处于外壳(1)“Y”型顶部两侧；

工作时，一侧吸盘(7)保持不动，另一侧吸盘(7)由传动软轴(3)带动滑块(8)从外壳(1)顶部轨道(9)滑动至外壳(1)底部，导气管(2)吸气使第一个目标物体吸附于吸盘(7)上，传动软轴(3)带动滑块(8)回到外壳(1)顶部；

机械臂移动到对应位置，有目标物体一侧吸盘(7)不动，无目标物体一侧吸盘(7)在传动软轴(3)带动下从外壳(1)顶部轨道(9)滑动至外壳(1)底部，导气管(2)吸气使第二个目标物体吸附于吸盘(7)上，传动软轴(3)带动滑块(8)回到外壳(1)顶部；

外壳(1)两侧顶部均吸附有目标物体，吸附有第一个目标物体的吸盘(7)通过传动软轴(3)带动滑块(8)至外壳(1)底部；导气管(2)放气，放下第一个目标物体，完成目标物体的转换过程。