CN114789463B - 基于相邻面抓取的机械抓和机械手 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种基于相邻面抓取的机械抓和机械手。机械抓包括第一连接部、第二连接部和吸附件。第一连接部包括第一面，第二连接部与第一连接部连接，第二连接部包括第二面，第二面与第一面连接且第一面和第二面之间的夹角范围为70°‑110°，第二面与第一面围合有取物空间，取物空间用于容置目标物体。吸附件设置在第一连接部和/或第二连接部上。如此，机械抓的整体结构比较简单且适应性较强，第一连接部和第二连接部呈一定夹角设置能够避免目标物品在移动时被挤压而发生形变；目标物品通过第一连接部和/或第二连接部上吸附件的吸附固定在取物空间处，使得目标物品在移动时能够更加稳定，同时也能够避免机械抓长期与目标物品摩擦而产生磨损。

Description

基于相邻面抓取的机械抓和机械手

技术领域

本申请涉及机器人技术领域，尤其涉及一种基于相邻面抓取的机械抓和机械手。

背景技术

目前在机械手的应用方面，机械手一般通过相对设置的夹具来夹取待移动物品，该种方式须夹取物品的相对面且向中间挤压后才能将物品夹持在机械手上进行移动。其中，该种机械抓结构较为复杂、体积较大且仅适用于夹取具有相对面的物品，适用面较窄，同时，通过挤压物品来固定可能会导致物品在被移动的过程中产生形变，导致物品损坏。

发明内容

本申请实施方式提供了一种基于相邻面抓取的机械抓和机械手。

本申请实施方式的基于相邻面抓取的机械抓包括第一连接部、第二连接部和吸附件。所述第一连接部包括第一面，所述第二连接部与所述第一连接部连接，所述第二连接部包括第二面，所述第二面与所述第一面连接且所述第一面和所述第二面之间的夹角范围为70°-110°，所述第二面与所述第一面围合有取物空间，所述取物空间用于容置目标物体。所述吸附件设置在所述第一连接部和/或所述第二连接部上，所述吸附件用于吸附所述目标物体。

本申请实施方式的基于相邻面抓取的机械抓中，机械抓的整体结构比较简单且适应性较强，第一连接部和第二连接部呈一定夹角设置能够避免目标物品在移动时被挤压而发生形变；目标物品通过第一连接部和/或第二连接部上吸附件的吸附固定在取物空间处，使得目标物品在移动时能够更加稳定，同时也能够避免机械抓长期与目标物品摩擦而产生磨损。

在某些实施方式中，所述第一面和所述第二面之间的夹角为90°。

在某些实施方式中，所述吸附件包括磁性件，所述磁性件被配置为通过磁吸的方式吸附所述目标物体。

在某些实施方式中，所述吸附件包括第一磁性件和第二磁性件，所述第一磁性件设置在所述第一连接部上，所述第二磁性件设置在所述第二磁性件上。

在某些实施方式中，所述第一连接部设置有第一安装空间，所述第一磁性件容置在所述第一安装空间内；和/或

所述第二连接部设置有第二安装空间，所述第二磁性件设置在所述第二安装空间内。

在某些实施方式中，所述第一磁性件包括朝向所述取物空间的第一磁性面，所述第一磁性面凸出所述第一面或与所述第一面平齐；和/或，

所述第二磁性件包括朝向所述取物空间的第二磁性面，所述第二磁性面凸出所述第二面或与所述第二面平齐。

在某些实施方式中，所述第一连接部远离所述第二连接部的一端设有卡合结构，所述卡合结构用于卡合旋钮。

在某些实施方式中，所述卡合结构包括自所述第一连接部背离所述第二连接部的端面向所述第二连接部方向凹入的卡槽。

在某些实施方式中，所述第一连接部和/或所述第二连接部设有镂空空间。

在某些实施方式中，所述第一连接部设有摄像头，所述摄像头的视场角至少部分与所述取物空间重合。

本申请实施方式的机械手包括机械臂和上述任一实施方式中所述的基于相邻面抓取的机械抓，所述机械抓安装在所述机械臂的端部。

本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

本申请的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本申请实施方式的机械手的结构示意图；

图2是本申请实施方式的机械抓的立体结构示意图；

图3是本申请实施方式的机械抓的又一立体结构示意图；

图4是本申请实施方式的机械抓的分解结构示意图；

图5是本申请实施方式的机械抓的剖面结构示意图；

图6是本申请实施方式的目标物体的安装示意图；

图7是本申请实施方式的机械抓与目标物体吸附示意图；

图8是本申请实施方式的附加板的立体结构示意图。

主要元件符号说明：

机械手200、机械臂201；

机械抓100、第一连接部10、第一面11、第一安装空间12、镂空空间13、安装座14、第二连接部20、第二面21、第二安装空间22、取物空间31、卡合结构32、卡槽321、吸附件40、第一磁性件41、第一磁性面411、第二磁性件42、第二磁性面421、摄像头50、目标物品61、旋钮62、附加板63。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“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”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申请和简化描述，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申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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一个或者更多个所述特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；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。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申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，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”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本申请的不同结构。为了简化本申请的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本申请。此外，本申请可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本申请提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其它工艺的应用和/或其它材料的使用。

请参阅图1和图2，本申请实施方式的机械手200包括机械臂201和本申请实施方式中的机械手200的机械抓100，机械抓100安装在机械臂201的端部。机械手200整体可以看作为一个用抓取物品的机器人，机械手200可以用于拆装目标物品61，例如，拆装电池等。机械手200也可用于转移目标物品61等，本申请对于机械手200的具体应用不做限制。

其中，机械臂201可以进行伸缩、转动、弯折、移动等动作，以带动其端部的机械抓100来抓取指定的目标物品61。机械抓100与机械臂201之间可以设置为可拆卸连接，进而便于更换机械抓100以适应抓取不同形状的目标物品61。本申请对于机械臂201的具体动作不做限制，能够带动机械抓100进行抓取目标物品61即可。

请参阅图1-图4，本申请实施方式的机械手200的机械抓100包括第一连接部10、第二连接部20和吸附件40。第一连接部10包括第一面11，第二连接部20与第一连接部10连接，第二连接部20包括第二面21，第二面21与第一面11连接且第一面11和第二面21之间的夹角范围为70°-110°，第二面21与第一面11围合有取物空间31，取物空间31用于容置目标物体。吸附件40设置在第一连接部10和/或第二连接部20上，吸附件40用于吸附目标物体。

本申请实施方式的机械抓100中，机械抓100的整体结构较为简单且适应性较强，第一连接部10和第二连接部20呈一定夹角设置，使得机械抓100在抓取目标物品61时与目标物品61的相邻两面相抵接，而无需夹持目标物品61，进而能够避免目标物品61被挤压而发生形变；目标物品61通过第一连接部10和/或第二连接部20上吸附件40的吸附固定在取物空间31处，使得目标物品61在移动时能够更加稳定，同时也能够避免机械抓100长期与目标物品61摩擦而产生磨损。

具体地，第一连接部10和第二连接部20连接以构成机械抓100的主体框架。第一连接部10和第二连接部20均可以设置为板状结构。其中，第二连接部20可以连接在第一连接部10的尾端且以一定角度向远离第一连接部10的方向延伸。第一面11可以为第一连接部10朝向第二连接部20一侧的板面，第二面21可以为第二连接部20与第一面11相连接的板面，第一面11和第二面21所围成的空间即可以为取物空间31，在进行抓取时，目标物品61便可以容置在取物空间31内。

可以理解的是，为了使得机械手200的适应性更好，能够抓取不同形状的目标物品61，第一面11和第二面21之间的夹角范围可以在70°-110°之间，也即是说，第一连接部10和第二连接部20之间的夹角范围可以为70°-110°。例如，第一连接部10和第二连接部20之间的夹角为70°、80°、90°、100°或110°等。如此，机械抓100能够根据目标物品61相邻面的夹角角度进行适配，以使机械手200能够适应抓取不同形状的目标物品61，适应性更强，操作更加方便。

第一连接部10和第二连接部20可以由尼龙材料制成，尼龙材料具有较好的强度且耐磨性也较好，进而能够有效提升机械抓100的使用寿命。当然，第一连接部10和第二连接部20也可以由其他材料制成，本申请对于第一连接部10和第二连接部20的材料不做限制。

第一连接部10和第二连接部20可以通过注塑一体成型，进而两者之间的连接能够更加牢固。当然，第一连接部10和第二连接部20也可以分体成型，两者可以通过卡扣、焊接或螺栓等方式进行连接。

其中，在两者处于分体成型时，第一连接部10和第二连接部20之间可以调节角度，进而可以适应抓取不相同形状的目标物品61。本申请对于第一连接部10和第二连接部20的成型方式不做限制，可根据实际情况进行选择。

吸附件40主要用于吸附目标物品61。吸附件40可以设置在第一连接部10上，也可以设置在第二连接部20上。较佳地，为了保障吸附目标物品61时的稳定性，第一连接部10和第二连接部20上均可以设置有吸附件40。当然，在一些实施方式中，目标物品61上也可以设置有与吸附件40相适配的吸附物，以进一步确保吸附件40与目标物品61之间吸附的稳定性。

当机械臂201带动机械抓100抓取目标物品61时，第一连接部10和第二连接部20与目标物品61的相邻外壁面相贴合，目标物品61可在吸附件40的吸附下稳定地处于取物空间31内，以使得目标物品61在机械手200的带动下移动至指定位置。

请参阅图5，在某些实施方式中，第一面11和第二面21之间的夹角为90°。如此，机械手200的机械抓100能够抓取相邻面为直角的目标物体。

具体地，由于本申请中机械手200可以主要用于抓取电池，市面上大多电池均设置为长方体形状，其相邻面的夹角一般为直角，进而第一面11和第二面21之间的夹角为90°能够适应大多数长方体形状的电池。当然，本申请对于机械手200的具体抓取目标不做限制。

请参阅图2，在某些实施方式中，吸附件40包括磁性件，磁性件被配置为通过磁吸的方式吸附目标物体。如此，目标物品61可通过磁吸的方式容置在取物空间31内。

具体地，磁性件可以包括电磁铁，目标物品61可通过电磁进行吸附，即在电磁铁通电时，便能够稳定地将目标物品61吸附抓起，在电磁铁断电时，便能够顺利地将目标物品61放至指定位置。当然，磁性件也可以采用永磁材料制成。

其中，如图7和图8所示，当吸附件40为磁性件，且目标物品61的外壁为非导磁性材料时，可以在目标物品61的外壁上安装一附加板63，附加板63可以由磁性材料制成，或附加板63上配置有与磁性件相配合的导磁体。进而，磁性件可通过吸附附加板63来对目标物品61进行抓取。

如图8所示，附加板63可以呈L形结构，可以贴附安装在目标物品61的相邻面上，进而使得机械抓100能够更好地与附加板63相配合以对目标物品61抓取。本申请对于附加板63的具体结构不做限制。

当然，在一些其他实施方式中，吸附件40也可以通过吸盘等其它方式对目标物品61进行吸附，本申请对于吸附件40吸附目标物品63的具体方式不做限制，能够稳定抓取以及顺利放下即可。

请参阅图3-图5，在某些实施方式中，吸附件40包括第一磁性件41和第二磁性件42，第一磁性件41设置在第一连接部10上，第二磁性件42设置在第二磁性件42上。

如此，第一磁性件41和第二磁性件42分别位于第一连接部10和第二连接部20上，使得在抓取目标物品61时，目标物品61能够更稳定地容置在取物空间31内。

具体地，第一磁性件41和第二磁性件42可以为电磁铁，进而便于对目标物品61取放。第一磁性件41和第二磁性件42的形状可以为设置为圆柱体、长方体等形状，例如，第一磁性件41和第二磁性件42的形状均设置为圆柱体；第一磁性件41和第二磁性件42的形状均设置为长方体；第一磁性件41的形状为长方体，第二磁性件42的形状为圆柱体。本申请对于第一磁性件41和第二磁性件42的形状不做限制，能够分别安装在第一连接部10和第二连接部20上吸附目标物品61即可。

第一磁性件41用于吸附目标物品61与第一连接部10相贴合的一面，第二磁性件42用于吸附目标物品61与第二连接部20相贴合的一面，进而目标物品61在取物空间31内能够更加稳定，在两个磁性件的吸附下不会从取物空间31中掉落。

请参阅图3-图5，在某些实施方式中，第一连接部10设置有第一安装空间12，第一磁性件41容置在第一安装空间12内；和/或

第二连接部20设置有第二安装空间22，第二磁性件42设置在第二安装空间22内。

如此，第一磁性件41能够稳定安装在第一连接部10的第一安装空间12内，第二磁性件42能够稳定安装在第二连接部20的第二安装空间22内，使得第一磁性件41和第二磁性件42能够更好地吸附目标物品61。

具体地，第一安装空间12可以由第一连接部10的第一面11向相背于取物空间31的方向凹陷形成，第一安装空间12的形状可以与第一磁性件41的形状相适配。第二安装空间22可以由第二连接部20的第二面21向相背于取物空间31的方向凹陷形成，第二安装空间22的形状可以与第二磁性件42的形状相适配。

第一安装空间12朝向第一面11的方向形成有开口以供第一磁性件41安装，相同地，第二磁性件42朝向第二面21的方向也形成有开口以供第二磁性件42安装。第一安装空间12和第二安装空间22的底部可以形成有螺孔，第一磁性件41和第二磁性件42可以通过螺钉的方式安装在第一安装空间12和第二安装空间22内。

当然，第一磁性件41和第二磁性件42也可以通过其他方式进行安装，本申请对此不做限制，第一磁性件41和第二磁性件42能够稳定地安装在第一安装空间12和第二安装空间22内即可。

请参阅图3-图5，在某些实施方式中，第一磁性件41包括朝向取物空间31的第一磁性面411，第一磁性面411凸出第一面11或与第一面11平齐；和/或，

第二磁性件42包括朝向取物空间31的第二磁性面421，第二磁性面421凸出第二面21或与第二面21平齐。

如此，第一磁性件41和第二磁性件42不会对目标物品61在取物空间31内的容置产生干涉。

具体地，第一磁性面411可以为第一磁性件41安装在第一安装空间12后由开口露出的那一面，第一磁性面411可以设置为略凸出于第一面11，也可以与第一面11平齐。本申请对此不做限制，能够保证第一磁性件41与目标物品61可靠地吸附即可。

第二磁性面421可以为第二磁性件42安装在第二安装空间22后由开口露出的那一面，第二磁性面421可以设置为略凸出于第二面21，也可以与第二面21平齐。本申请对此不做限制，能够保证第一磁性件41与目标物品61可靠地吸附即可。

如图5所示，第一磁性件41的第一磁性面411与第一面11平齐设置，第二磁性件42的第二磁性面421略凸出于第二面21。平齐设置能够使得目标物品61与对应面更好的贴合，以具有较好的抵靠支撑效果。凸出设置能够使得磁性件更好地与目标物品61贴合，以保证良好的吸附效果。

请参阅图2和图6，在某些实施方式中，第一连接部10远离第二连接部20的一端设有卡合结构32，卡合结构32用于卡合旋钮62。

如此，机械抓100还可以通过第一连接部10上的卡合结构32来对旋钮62进行解锁或锁定，增强了机械抓100的功能性。

具体地，如图6所示，本申请实施方式可以以目标物品61是电池为例进行说明，电池安装在指定位置时可以设置有旋钮62进行固定，以防止电池从制定位置处脱离。在机械手200对电池进行抓取时，需先将旋钮62旋至解锁位置后才能够将电池取出，以及在机械手200将电池放至制定位置后，需将旋钮62旋至锁定位置后，电池才能够安装完成。

进而，可以理解的是，机械手200可以通过第一连接部10上的卡合结构32来旋动旋钮62以对电池进行解锁或锁定。

请参阅图3-图5，在某些实施方式中，卡合结构32包括自第一连接部10背离第二连接部20的端面向第二连接部20方向凹入的卡槽321。

如此，机械手200可以驱动第一连接部10上的卡槽321与旋钮62配合，以旋转旋钮62进行锁定或解锁，使得电池能够顺利取出以及稳定安装。

具体地，旋钮62可以为一种条状的凸出结构，进而卡合结构32可以设置为形成在第一连接部10背离第二连接部20的端面上的卡槽321。卡槽321由第一连接部10的端面向第二连接部20方向凹陷，可以横向凹陷也可以设置为竖向凹陷，本申请对此不做具体限制。

在驱动机械手200向旋钮62方向移动时，将卡槽321与旋钮62对位准确，使得旋钮62卡在卡槽321中，然后驱动机械抓100进行旋转，便能够完成对电池的解锁。然后驱动机械抓100使得电池容置在取物空间31内，通过吸附件40的吸附便能够将电池取出，以将电池移动至预定位置处进行处置。

请参阅图3-图5，在某些实施方式中，第一连接部10和/或第二连接部20设有镂空空间13。

如此，镂空空间13能够有效减小机械抓100的整体质量，使得机械部对机械抓100的驱动更加轻便灵活，避免机械抓100过重影响取物过程。

具体地，第一连接部10上可以形成有多处镂空空间13，第一安装空间12便可以与镂空空间13相重叠设置（如图3所示）。同理，第二连接部20上也可以形成有镂空空间13。进而能够有效地减小第一连接部10和第二连接部20的重量，有利于机械臂201对机械抓100的驱动。

请参阅图3-图5，在某些实施方式中，第一连接部10设有摄像头50，摄像头50的视场角至少部分与取物空间31重合。

如此，机械手200可以通过摄像头50来精准定位，使得机械抓100能够准确地到达指定位置处进行相应的操作。

具体地，第一连接部10上相背于第一面11的一侧可以设置有安装座14，安装座14垂直于第一连接部10向相背于第一连接部10方向延伸，且安装座14朝向卡合结构32的方向可以形成有开口，摄像头50可以通过开口安装在安装座14上，摄像头50的镜头朝向卡合结构32的一侧。

摄像头50与安装座14之间可拆卸连接，可以通过卡扣的方式进行拆卸，也可以通过其他方式，本申请对此不做限制。

可以理解的是，摄像头50的视场角至少部分与取物空间31重合，也就是说摄像头50能够实时监测到目标物品61与取物空间31之间的相对位置，以确保在驱动机械抓100时目标物品61能够准确容置在取物空间31中，避免对位错误而无法抓取目标物品61。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“某些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本申请的实施方式，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本申请的原理和宗旨的情况下可以对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，本申请的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种基于相邻面抓取的机械抓，其特征在于，包括：

第一连接部，所述第一连接部包括第一面；

第二连接部，与所述第一连接部连接，所述第一连接部和所述第二连接部一体成型，所述第二连接部包括第二面，所述第二面与所述第一面连接且所述第一面和所述第二面之间的夹角范围为70°-110°，所述第二面与所述第一面围合有取物空间，所述取物空间用于容置目标物体；和

吸附件，所述吸附件设置在所述第一连接部和/或所述第二连接部上，所述吸附件用于吸附所述目标物体；

所述吸附件包括磁性件，所述磁性件被配置为通过磁吸的方式吸附所述目标物体，所述吸附件包括第一磁性件和第二磁性件，所述第一磁性件设置在所述第一连接部上，所述第二磁性件设置在所述第二连接部上；

附加板，所述附加板贴附安装在所述目标物体的相邻面上，所述附加板由磁性材料制成；

所述第一连接部远离所述第二连接部的一端设有卡合结构，所述卡合结构用于卡合旋钮；

所述卡合结构包括自所述第一连接部背离所述第二连接部的端面向所述第二连接部方向凹入的卡槽。

2.根据权利要求1所述的基于相邻面抓取的机械抓，其特征在于，所述第一面和所述第二面之间的夹角为90°。

3.根据权利要求1所述的基于相邻面抓取的机械抓，其特征在于，所述第一连接部设置有第一安装空间，所述第一磁性件容置在所述第一安装空间内；和/或

所述第二连接部设置有第二安装空间，所述第二磁性件设置在所述第二安装空间内。

4.根据权利要求3所述的基于相邻面抓取的机械抓，其特征在于，所述第一磁性件包括朝向所述取物空间的第一磁性面，所述第一磁性面凸出所述第一面或与所述第一面平齐；和/或，

所述第二磁性件包括朝向所述取物空间的第二磁性面，所述第二磁性面凸出所述第二面或与所述第二面平齐。

5.根据权利要求1所述的基于相邻面抓取的机械抓，其特征在于，所述第一连接部和/或所述第二连接部设有镂空空间。

6.根据权利要求1所述的基于相邻面抓取的机械抓，其特征在于，所述第一连接部设有摄像头，所述摄像头的视场角至少部分与所述取物空间重合。

7.一种机械手，其特征在于，包括：

机械臂；

权利要求1-6任一项所述的基于相邻面抓取的机械抓，所述机械抓安装在所述机械臂的端部。

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