CN115464674A - 一种机器人末端自适应性灵巧手爪 - Google Patents

Abstract

一种机器人末端自适应性灵巧手爪，涉及机械手夹具领域。机器人末端自适应性灵巧手爪包括手指组件连接平台、多个连接于手指组件连接平台的手指固定架、与手指固定架一一对应的手指组件及驱动组件，手指组件包括依次铰接的手指连接架和至少一个手指夹持板及与手指夹持板对应连接的阻尼传动组件，手指连接架铰接于对应的手指固定架，手指组件的各个阻尼传动组件依次传动连接且均与驱动组件传动连接；驱动组件用于驱动各个手指连接架同步向靠近或远离轴线方向转动，手指连接架或手指夹持板转动至抵压零件或复位终点时通过阻尼传动组件带动对应手指夹持板转动至抵压零件或复位终点。机器人末端自适应性灵巧手爪适应不同形状和大小零件的夹持作业。

Description

一种机器人末端自适应性灵巧手爪

技术领域

本申请涉及机械手夹具领域，具体而言，涉及一种机器人末端自适应性灵巧手爪。

背景技术

现有的汽车工业搬运机器人手爪对种类繁杂的汽车零部件的夹持适应性较低，难以适应不同形状大小的汽车零部件夹持作业，故通常是针对一种零部件单独设计一种手爪，对于不同零部件只能额外开发新手爪，使得生产成本大大提高，造成资源的浪费，并且影响产品的更新换代。

发明内容

本申请的目的在于提供一种机器人末端自适应性灵巧手爪，其能够依次驱动各个手指组件的手指连接架及手指夹持板转动抵压并夹零件，以适应不同形状和大小零件的夹持作业。

本申请的实施例是这样实现的：

本申请实施例提供一种机器人末端自适应性灵巧手爪，其包括手指组件连接平台、多个连接于手指组件连接平台的手指固定架、与手指固定架一一对应的手指组件及驱动组件，多个手指固定架绕一轴线间隔布置，手指组件包括依次铰接的手指连接架和N个手指夹持板以及与手指夹持板一一对应连接的阻尼传动组件，N为正整数，手指连接架铰接于对应的手指固定架，每个手指组件的各个阻尼传动组件依次传动连接且与驱动组件传动连接，手指连接架和手指夹持板均被配置成可向靠近或远离轴线方向转动；驱动组件用于驱动各个手指连接架同步向靠近或远离轴线方向转动；手指连接架转动至抵压零件或复位终点时通过第一个阻尼传动组件带动对应的手指夹持板转动至抵压零件或复位终点，第N-1个手指夹持板转动至抵压零件或复位终点时通过第N个阻尼传动组件带动对应的第N个手指夹持板转动至抵压零件或复位终点。

在一些可选的实施方案中，驱动组件包括电机、与电机输出轴连接的第一皮带轮及与手指连接架一一对应的第二皮带轮和传动皮带，传动皮带的两端分别套设于第一皮带轮和对应的第二皮带轮上，第二皮带轮通过第一连接轴连接有第一锥形齿轮，手指连接架通过第二连接轴铰接于对应手指固定架，第二连接轴连接有与对应第一锥形齿轮啮合的第二锥形齿轮。

在一些可选的实施方案中，手指组件连接平台上还连接有罩设于第一皮带轮、第二皮带轮和传动皮带上的皮带保护罩。

在一些可选的实施方案中，阻尼传动组件包括太阳轮、套设于太阳轮外侧的内齿圈、多个分别与太阳轮和内齿圈啮合的行星轮、连接各个行星轮的行星架、与行星架连接的第三锥形齿轮、第一传动轴、固定于第一传动轴上的阻尼器及分别连接于第一传动轴两端的第四锥形齿轮和第五锥形齿轮，第三锥形齿轮和第四锥形齿轮啮合；手指夹持板通过设有第六锥形齿轮的第三连接轴与手指连接架或相邻手指夹持板铰接；太阳轮与第二连接轴或第三连接轴连接，第六锥形齿轮与第五锥形齿轮啮合。

在一些可选的实施方案中，行星架和第三锥形齿轮之间通过第二传动轴连接。

在一些可选的实施方案中，阻尼传动组件还包括连接于对应手指连接架或手指夹持板的齿轮箱，太阳轮、内齿圈、行星轮、行星架和第三锥形齿轮设于对应齿轮箱内，内齿圈固定于对应齿轮箱。

在一些可选的实施方案中，手指组件连接平台通过多个连接柱连接有法兰盘连接平台。

本申请的有益效果是：本申请提供的机器人末端自适应性灵巧手爪包括手指组件连接平台、多个连接于手指组件连接平台的手指固定架、与手指固定架一一对应的手指组件及驱动组件，多个手指固定架绕一轴线间隔布置，手指组件包括依次铰接的手指连接架和N个手指夹持板以及与手指夹持板一一对应连接的阻尼传动组件，N为正整数，手指连接架铰接于对应的手指固定架，每个手指组件的各个阻尼传动组件依次传动连接且与驱动组件传动连接，手指连接架和手指夹持板均被配置成可向靠近或远离轴线方向转动；驱动组件用于驱动各个手指连接架同步向靠近或远离轴线方向转动；手指连接架转动至抵压零件或复位终点时通过第一个阻尼传动组件带动对应的手指夹持板转动至抵压零件或复位终点，第N-1个手指夹持板转动至抵压零件或复位终点时通过第N个阻尼传动组件带动对应的第N个手指夹持板转动至抵压零件或复位终点。本申请提供的机器人末端自适应性灵巧手爪能够依次驱动各个手指组件的手指连接架及手指夹持板转动抵压并夹零件，以适应不同形状和大小零件的夹持作业。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本申请实施例提供的机器人末端自适应性灵巧手爪的第一视角的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的机器人末端自适应性灵巧手爪的第二视角的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的机器人末端自适应性灵巧手爪的第三视角的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的机器人末端自适应性灵巧手爪的局部结构示意图；

图5为本申请实施例提供的机器人末端自适应性灵巧手爪的驱动组件的局部结构示意图；

图6为本申请实施例提供的机器人末端自适应性灵巧手爪的手指组件中第一个阻尼传动组件的结构示意图；

图7为本申请实施例提供的机器人末端自适应性灵巧手爪的手指组件中第二个阻尼传动组件的结构示意图；

图8为本申请实施例提供的机器人末端自适应性灵巧手爪的手指组件中两个阻尼传动组件依次连接的结构示意图；

图9为本申请实施例提供的机器人末端自适应性灵巧手爪的手指组件中两个阻尼传动组件、手指连接架和两个手指夹持板连接的第一视角的结构示意图；

图10为本申请实施例提供的机器人末端自适应性灵巧手爪的手指组件中两个阻尼传动组件、手指连接架和两个手指夹持板连接的第二视角的局部结构示意图；

图11为本申请实施例提供的机器人末端自适应性灵巧手爪的手指组件中手指连接架和两个手指夹持板依次连接的结构示意图。

图中：100、手指组件连接平台；110、手指固定架；120、法兰盘连接平台；130、连接柱；140、连接孔；200、手指组件；210、手指连接架；220、手指夹持板；230、第三连接轴；240、第六锥形齿轮；300、驱动组件；310、电机；320、第一皮带轮；330、第二皮带轮；340、传动皮带；350、第一连接轴；360、第一锥形齿轮；370、第二连接轴；380、第二锥形齿轮；390、皮带保护罩；400、阻尼传动组件；410、太阳轮；420、内齿圈；430、行星轮；440、行星架；450、第三锥形齿轮；460、第一传动轴；470、阻尼器；480、第四锥形齿轮；490、第五锥形齿轮；500、第二传动轴；510、齿轮箱。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以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。

以下结合实施例对本申请的机器人末端自适应性灵巧手爪的特征和性能作进一步的详细描述。

如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10和图11所示，本申请实施例提供一种机器人末端自适应性灵巧手爪，其包括上下布置的圆形的手指组件连接平台100和圆形的法兰盘连接平台120、三个两端分别连接手指组件连接平台100和法兰盘连接平台120的连接柱130、三个连接于手指组件连接平台100顶部的手指固定架110、三个与手指固定架110一一对应铰接的手指组件200和驱动组件300，三个手指固定架110沿手指组件连接平台100周向间隔布置，法兰盘连接平台120设有三个用于与机械臂连接的连接孔140；

每个手指组件200均包括依次铰接的手指连接架210和两个手指夹持板220及两个分别与两个手指夹持板220一一对应传动连接的阻尼传动组件400，手指连接架210通过第二连接轴370铰接于对应的手指固定架110，两个手指夹持板220分别通过设有第六锥形齿轮240的第三连接轴230与手指连接架210或相邻手指夹持板220铰接，手指连接架210和两个手指夹持板220均可向靠近或远离手指组件连接平台100的轴线方向转动，每个手指组件200的各个阻尼传动组件400依次传动连接且与驱动组件300传动连接，驱动组件300用于驱动各个手指连接架210同步向靠近或远离手指组件连接平台100的轴线方向转动，手指连接架210转动至抵压零件或复位终点时通过第一个阻尼传动组件400带动对应连接的第一个手指夹持板220转动至抵压零件或复位终点，第一个手指夹持板220转动至抵压零件或复位终点时通过第二个阻尼传动组件400带动对应连接的第二个手指夹持板220转动至抵压零件或复位终点。

在其他可选的实施例中，手指夹持板220和对应阻尼传动组件400的数量还可以为N个，N为正整数，此时，手指连接架210转动至抵压零件或复位终点时通过第一个阻尼传动组件400带动对应的第一个手指夹持板220转动至抵压零件或复位终点，第N-1个手指夹持板220转动至抵压零件或复位终点时通过第N个阻尼传动组件400带动对应的第N个手指夹持板220转动至抵压零件或复位终点。

其中，驱动组件300包括电机310、第一皮带轮320、三根第一连接轴350、三个第二皮带轮330、三根传动皮带340及三个第一锥形齿轮360；电机310固定于手指组件连接平台100和法兰盘连接平台120之间，电机310的输出轴贯穿至手指组件连接平台100顶部一端连接第一皮带轮320，三根第一连接轴350与手指组件200一一对应且沿周向间隔布置于手指组件连接平台100的顶部，三根第一连接轴350底部分别可旋转地连接于手指组件连接平台100，三根第一连接轴350分别套设有一个第二皮带轮330和一个第一锥形齿轮360，第一皮带轮320和三个第二皮带轮330上分别套设有传动皮带340；每个手指组件200的第二连接轴370分别连接有与对应第一锥形齿轮360啮合的第二锥形齿轮380；手指组件连接平台100上还连接有罩设于第一皮带轮320、第二皮带轮330和传动皮带340上的皮带保护罩390。

每个手指组件200均包括两个依次传动连接的阻尼传动组件400，其中第一个阻尼传动组件400用于与驱动组件300传动连接，第一个阻尼传动组件400包括连接于手指夹持板220的齿轮箱510，齿轮箱510内设有与驱动组件300中第二连接轴370连接的太阳轮410、套设于太阳轮410外侧的内齿圈420、三个分别与太阳轮410和内齿圈420啮合的行星轮430、连接各个行星轮430的行星架440、与行星架440连接的第二传动轴500、连接于第二传动轴500的第三锥形齿轮450及第一传动轴460，第一传动轴460一端可旋转地贯穿至齿轮箱510内并连接有与第三锥形齿轮450啮合的第四锥形齿轮480，第一传动轴460另一端伸出齿轮箱510连接有第五锥形齿轮490，第一传动轴460上还设有阻尼器470，阻尼器470用于在第二连接轴370输出的扭矩大于预设值时使第一传动轴460旋转；第二个阻尼传动组件400用于与第一个阻尼传动组件400传动连接，其结构与第一个阻尼传动组件400结构大致相同，区别在于，第二个阻尼传动组件400的行星架440直接与对应的第三锥形齿轮450连接而省去第二传动轴500，第二个阻尼传动组件400的齿轮箱510连接于与手指连接架210铰接的手指夹持板220；两个阻尼传动组件400的第五锥形齿轮490分别与对应手指夹持板220的第六锥形齿轮240啮合；其中，第一个阻尼传动组件400对应的齿轮箱510连接于手指连接架210，第M个阻尼传动组件400对应的齿轮箱510连接于第M-1个手指夹持板220，M为大于1的正整数。

本申请实施例提供的机器人末端自适应性灵巧手爪使用时将法兰盘连接平台120固定于机械臂上，通过机械臂将法兰盘连接平台120和手指组件连接平台100及其连接的三个手指组件200移动至待夹持的零件处，使待夹持的零件位于三个手指组件200之间，随后进行夹持作业，控制驱动组件300的电机310启动，电机310的输出轴旋转带动第一皮带轮320旋转，第一皮带轮320通过传动皮带340带动三个第二皮带轮330和对应的三根第一连接轴350旋转，从而带动三根第一连接轴350上的第一锥形齿轮360旋转，以使三个第一锥形齿轮360啮合的第二锥形齿轮380带动三根第二连接轴370旋转，三根第二连接轴370旋转分别带动每个手指组件200均中第一个阻尼传动组件400的太阳轮410旋转，太阳轮410旋转时产生一个带动对应的三个行星轮430绕其旋转的扭矩，并将扭矩经与行星轮430连接的行星架440、行星架440连接的第二传动轴500、连接于第二传动轴500的第三锥形齿轮450、第三锥形齿轮450啮合的第四锥形齿轮480传递至第一传动轴460，第一传动轴460上设置的阻尼器470通过阻尼作用对该扭矩进行吸收，从而使太阳轮410旋转时仅带动三个行星轮430绕自身轴线旋转并带动内齿圈420转动，从而带动内齿圈420连接的齿轮箱510使手指连接架210分别相对于手指固定架110旋转，以利用驱动组件300驱动各个手指连接架210同步向靠近手指组件连接平台100的轴线方向转动以夹持零件。

当驱动组件300驱动各个手指连接架210同步向靠近手指组件连接平台100的轴线方向转动夹持零件停止移动后，太阳轮410旋转时产生带动对应的三个行星轮430绕其旋转的扭矩逐渐增大，当该扭矩超过阻尼器470通过阻尼作用吸收的预设值后，太阳轮410旋转时带动三个行星轮430绕其旋转，并带动行星轮430连接的行星架440、行星架440连接的第二传动轴500旋转，并利用第二传动轴500连接的第三锥形齿轮450带动第一传动轴460旋转，进而通过第一传动轴460上的第五锥形齿轮490及啮合的第六锥形齿轮240带动对应手指夹持板220转动，从而在手指连接架210向靠近手指组件连接平台100的轴线方向转动夹持零件后带动手指连接架210铰接的手指夹持板220转动夹持零件，当手指连接架210铰接的第一个手指夹持板220转动至夹持零件后进一步通过第二个阻尼传动组件400带动第一个手指夹持板220铰接的第二个手指夹持板220转动夹持零件，从而实现对零件的充分包裹和夹持作业。

当三个手指组件200夹持零件后，机械臂移动机器人末端自适应性灵巧手爪将零件移动至预设位置，随后控制机器人末端自适应性灵巧手爪松开零件时，控制电机310反向旋转，从而通过驱动组件300带动三根第二连接轴370反向旋转以带动三个手指连接架210同步向远离手指组件连接平台100的轴线方向转动以松开零件，此时由于每个手指组件200中两个阻尼传动组件400的阻尼传动功能导致三个手指组件200的两个手指夹持板220仍夹持零件，直至手指连接架210转动至远离零件的终点位置时才通过第一个阻尼传动组件400带动是第一个手指夹持板220和第二个手指夹持板220依次反向转动松开零件。

本申请实施例提供的机器人末端自适应性灵巧手爪通过设置多个可转动的手指组件200配合对零件进行夹持，并使每个手指组件200均包括手指连接架210和至少一个手指夹持板220组成的多个手指关节，当手指组件200转动时多个手指关节依次转动夹持零件，即抓取初始只有第一个手指关节转动不断向零件靠近直至与零件接触，第一个手指关节停止转动后动力才向后传递至第二个手指关节，这时第二个手指关节开始转动向零件靠近直至与零件接触，第二个手指关节停止转动后动力才向后传递至第二个手指关节，使第二个手指关节转动至与零件接触，从而通过多个手指关节依次转动至与零件接触进行夹持，从而使手指关节各段自行去适应零件的形状，对零件形成很好的包络，提高提高抓取承载能力。同时本申请提供的机器人末端自适应性灵巧手爪只需要一个电机就可以同时驱动三根手指组件200完成抓取任务，大大减轻了机器人末端自适应性灵巧手爪的质量并提高了灵巧性。

以上所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

Claims (7)

1.一种机器人末端自适应性灵巧手爪，其特征在于，其包括手指组件连接平台、多个连接于所述手指组件连接平台的手指固定架、与所述手指固定架一一对应的手指组件及驱动组件，多个所述手指固定架绕一轴线间隔布置，所述手指组件包括依次铰接的手指连接架和N个手指夹持板以及与所述手指夹持板一一对应连接的阻尼传动组件，N为正整数，所述手指连接架铰接于对应的所述手指固定架，每个所述手指组件的各个所述阻尼传动组件依次传动连接且与所述驱动组件传动连接，所述手指连接架和所述手指夹持板均被配置成可向靠近或远离所述轴线方向转动；所述驱动组件用于驱动各个所述手指连接架同步向靠近或远离所述轴线方向转动；所述手指连接架转动至抵压零件或复位终点时通过第一个所述阻尼传动组件带动对应的所述手指夹持板转动至抵压零件或复位终点，第N-1个所述手指夹持板转动至抵压零件或复位终点时通过第N个所述阻尼传动组件带动对应的第N个所述手指夹持板转动至抵压零件或复位终点。

2.根据权利要求1所述的机器人末端自适应性灵巧手爪，其特征在于，所述驱动组件包括电机、与所述电机输出轴连接的第一皮带轮及与所述手指连接架一一对应的第二皮带轮和传动皮带，所述传动皮带的两端分别套设于第一皮带轮和对应的所述第二皮带轮上，所述第二皮带轮通过第一连接轴连接有第一锥形齿轮，所述手指连接架通过第二连接轴铰接于对应所述手指固定架，所述第二连接轴连接有与对应所述第一锥形齿轮啮合的第二锥形齿轮。

3.根据权利要求2所述的机器人末端自适应性灵巧手爪，其特征在于，所述手指组件连接平台上还连接有罩设于所述第一皮带轮、所述第二皮带轮和所述传动皮带上的皮带保护罩。

4.根据权利要求2所述的机器人末端自适应性灵巧手爪，其特征在于，所述阻尼传动组件包括太阳轮、套设于所述太阳轮外侧的内齿圈、多个分别与所述太阳轮和所述内齿圈啮合的行星轮、连接各个所述行星轮的行星架、与所述行星架连接的第三锥形齿轮、第一传动轴、固定于所述第一传动轴上的阻尼器及分别连接于所述第一传动轴两端的第四锥形齿轮和第五锥形齿轮，所述第三锥形齿轮和所述第四锥形齿轮啮合；每个所述手指夹持板通过设有第六锥形齿轮的第三连接轴与所述手指连接架或相邻所述手指夹持板铰接；所述太阳轮与所述第二连接轴或所述第三连接轴连接，所述第六锥形齿轮与对应所述第五锥形齿轮啮合。

5.根据权利要求4所述的机器人末端自适应性灵巧手爪，其特征在于，所述行星架和所述第三锥形齿轮之间通过第二传动轴连接。

6.根据权利要求4所述的机器人末端自适应性灵巧手爪，其特征在于，所述阻尼传动组件还包括连接于对应所述手指连接架或所述手指夹持板的齿轮箱，所述太阳轮、所述内齿圈、所述行星轮、所述行星架和所述第三锥形齿轮设于对应所述齿轮箱内，所述内齿圈固定于对应所述齿轮箱。

7.根据权利要求1所述的机器人末端自适应性灵巧手爪，其特征在于，所述手指组件连接平台通过多个连接柱连接有法兰盘连接平台。

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