CN115533954A - 一种两指自适应机械手结构及具有其的多轴机械手臂 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种两指自适应机械手结构及具有其的多轴机械手臂，包括支架、夹持臂、驱动机构和夹持机构，夹持机构包括旋转架、弹性杆和旋转柱；旋转架的一端转动连接在夹持臂的端头，旋转架的另一端固定有固定板；弹性杆的两端分别与夹持臂靠近旋转架的一端杆体和旋转架铰接；弹性杆与旋转架铰接的转动轴一端向旋转架外部延伸，且端头垂直固定有驱动条，驱动条上开设有滑孔；旋转柱固定在旋转架上，旋转柱顶端固定有磁吸架，磁吸架内滑动连接有电磁铁，电磁铁的一端端头固定有与滑孔滑动连接的T型柱。多轴机械手臂包括多轴机械臂本体，以及安装在多轴机械臂本体驱动末端的上述的一种两指自适应机械手结构。

Description

一种两指自适应机械手结构及具有其的多轴机械手臂

技术领域

本发明涉及机械手技术领域，更具体的说是涉及一种两指自适应机械手结构及具有其的多轴机械手臂。

背景技术

机械手爪通常安装在多轴机械臂末端，用于抓取不同形状的工件。目前普遍认知的机械手爪主要由执行机构、驱动系统、控制系统、位置检测装置组成，其中现有的电动二指机械手爪的动作方式有二指平动和二指旋转两种。二指平动式手爪响应迅速，精度高，可水平移动进行抓取，通常用于抓取矩形工件；二指旋转式手爪夹持范围大，配合特定的手指可以包裹抓取工件，也可以双向抓取，通常用于抓取柱形物体，通过控制器可以实现对输出力矩和手指运动幅度的控制，以应对不同材质，不同的大小和不同应用场合的需求。

但是目前的二指机械手在使用的过程中，其需要抓取的物体的形状多种多样，当其需要对矩形工件、柱形工件或异型工件进行抓取时，现有的二指平动式和二指旋转是机械手均无法根据工件的形状进行自适应夹持，从而使得其使用的范围受到了较大的限制。

因此，如何设计一种二指机械手，使其具有自适应功能，可以针对矩形工件、柱形工件或异型工件进行灵活抓取，是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种两指自适应机械手结构及具有其的多轴机械手臂，旨在解决上述技术问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种两指自适应机械手结构，包括支架，以及转动连接在所述支架上的两个夹持臂；所述夹持臂通过驱动机构实现夹持动作；还包括分别安装在所述夹持臂远离所述支架端头的夹持机构，所述夹持机构包括：

旋转架；所述旋转架的一端转动连接在所述夹持臂的端头，所述旋转架的另一端固定有固定板；

弹性杆；所述弹性杆的两端分别与所述夹持臂靠近所述旋转架的一端杆体和所述旋转架铰接；所述弹性杆与所述旋转架铰接的转动轴一端向所述旋转架外部延伸，且端头垂直固定有驱动条，所述驱动条上开设有滑孔；

旋转柱；所述旋转柱固定在所述旋转架上，所述旋转柱顶端固定有磁吸架，所述磁吸架内滑动连接有电磁铁，所述电磁铁的一端端头固定有与所述滑孔滑动连接的T型柱。

优选的，在上述一种两指自适应机械手结构中，所述驱动机构包括固定在支架外侧的安装板，所述安装板一侧壁固定有液压缸，所述液压缸的输出端通过销固定有衔接板，所述衔接板一侧外壁固定有推板，所述推板表面对称开设有两个腰型孔；所述夹持臂的杆体上固定有限位滑杆，且所述限位滑杆与所述腰型孔滑动连接。

优选的，在上述一种两指自适应机械手结构中，所述弹性杆包括空心筒、挤压柱和弹簧；所述空心筒一端通过垫板一与所述旋转架转动连接；所述挤压柱一端滑动连接在所述空心筒内侧，另一端通过垫板二与所述夹持臂转动连接；所述弹簧两端分别固定在所述空心筒的内底壁和所述挤压柱的端头之间。

优选的，在上述一种两指自适应机械手结构中，所述夹持臂上具有与所述垫板一转动连接的容置板。

优选的，在上述一种两指自适应机械手结构中，所述挤压柱与弹簧连接的端头固定有封堵板，所述封堵板与所述空心筒密封滑动连接。

优选的，在上述一种两指自适应机械手结构中，所述固定板用于夹持的一面固定有柔性气囊。

优选的，在上述一种两指自适应机械手结构中，所述封堵板朝向所述弹簧的一侧腔体的侧壁上具有插管，所述插管通过气管与所述柔性气囊连接。

优选的，在上述一种两指自适应机械手结构中，所述封堵板朝向所述弹簧的一侧腔体的侧壁上具有单向阀；所述气管上安装有泄压阀。

本发明还提供了一种多轴机械手臂，包括多轴机械臂本体，以及安装在所述多轴机械臂本体驱动末端的上述的一种两指自适应机械手结构。

优选的，在上述一种多轴机械手臂中，所述支架上固定有固定柱，所述固定柱远离所述支架的一端具有用于与所述多轴机械臂本体连接的法兰。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种两指自适应机械手结构及具有其的多轴机械手臂，具有以下有益效果：

1、通过设置有电磁铁，可以沿着容置板进行滑动，从而可以在固定板相对于夹持臂调节至合适角度后，可以通过电磁吸附来实现对于固定板的位置的限定，从而使得固定板可以在对工件进行夹持的过程中保持稳定。

2、通过设置有弹性杆可以在实现竖杆相对于旋转架之间的相对转动，从而使得驱动条上的滑孔可以对T型柱进行拨动，从而使得电磁铁可以沿着磁吸架进行滑动，同时可以在其发生弹性形变后，可以将其内部存储的气体导出，从而对柔性气囊进行充气。

3、利用柔性气囊可以在其充气产生膨胀后，使其可以对异型的工件进行夹持，使得柔性气囊可以和工件表面之间进行更好地贴合，从而可以根据工件的形状实现自适应夹持固定。

4、通过设置有推板可以使其在液压缸的驱动下横向移动时，可以利用腰型孔来对限位滑杆的移动路径进行导向，从而可以同时实现对于两个手臂部的驱动。

5、通过设置有泄压阀可以保证在柔性气囊内的气压过大时，可以进行泄压，保证柔性气囊的使用安全，通过单向阀可以在弹簧复位后，利用负压对外界的气体进行吸取，从而保证封堵板和空心筒之间的空腔内气压的稳定性。

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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1附图为本发明提供的一种两指自适应机械手结构的整体结构示意图；

图2附图为本发明提供的一种两指自适应机械手结构的爆炸结构示意图；

图3附图为本发明提供的一种两指自适应机械手结构的局部结构示意图；

图4附图为本发明提供的一种两指自适应机械手结构的弹性杆连接处的结构示意图；

图5附图为本发明提供的一种两指自适应机械手结构的弹性杆连接处的爆炸结构示意图；

图6附图为本发明提供的一种两指自适应机械手结构的实施例2的结构示意图。

其中：

1-支架；2-固定柱；3-安装板；4-推板；5-夹持臂；6-电磁铁；7-柔性气囊；8-固定板；9-衔接板；10-腰型孔；11-液压缸；12-磁吸架；13-容置板；14-限位滑杆；15-气管；16-旋转架；17-旋转柱；18-驱动条；19-竖杆；20-垫板一；21-弹簧；22-封堵板；23-垫板二；24-挤压柱；25-空心筒；26-T型柱；27-滑孔；28-单向阀；29-泄压阀；30-插管。

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。

实施例1：

参见附图1至附图4，本发明实施例公开了一种两指自适应机械手结构，包括支架1，以及转动连接在支架1上的两个夹持臂5；夹持臂5通过驱动机构实现夹持动作；还包括分别安装在夹持臂5远离支架1端头的夹持机构，夹持机构包括：

旋转架16；旋转架16的一端转动连接在夹持臂5的端头，旋转架16的另一端固定有固定板8；旋转架16内壁转动连接有竖杆19；

弹性杆；弹性杆的两端分别与夹持臂5靠近旋转架16的一端杆体和旋转架16铰接；弹性杆与旋转架16铰接的转动轴，即竖杆19的一端向旋转架16外部延伸，且端头通过销垂直固定有驱动条18，驱动条18上开设有滑孔27；

旋转柱17；旋转柱17固定在旋转架16上，旋转柱17顶端固定有磁吸架12，磁吸架12内滑动连接有电磁铁6，电磁铁6的一端端头固定有与滑孔27滑动连接的T型柱26。

将夹持臂5转动连接于支架1内壁，从而可以对两个夹持臂5之间的距离进行调节，从而可以对不同规格的工件进行夹持，利用固定板8可以对工件进行夹持，通过设置有弹性杆可以使得两个固定板8在对工件进行夹持的过程中，使得弹性杆在夹持力的作用下产生弹性形变，从而使得竖杆19相对于旋转架16产生相对转动，从而使得驱动条18相对于旋转架16之间产生相对转动的过程中，可以通过滑孔27对T型柱26进行拨动，从而使得电磁铁6可以沿着磁吸架12内壁进行滑动，从而可以在固定板8相对于夹持臂5之间的角度调节到合适的角度后，利用电磁铁6对磁吸架12进行吸附，从而可以对固定板8相对于夹持臂5之间的位置进行限定，从而保证固定板8可以对工件进行夹持固定。

为了进一步优化上述技术方案，驱动机构包括固定在支架1外侧的安装板3，安装板3一侧壁固定有液压缸11，液压缸11的输出端通过销固定有衔接板9，衔接板9一侧外壁固定有推板4，推板4表面对称开设有两个腰型孔10；夹持臂5的杆体上固定有限位滑杆14，且限位滑杆14与腰型孔10滑动连接。

通过设置有液压缸11可以控制推板4沿着横向进行往复移动，从而使得推板4可以分别通过两个腰型孔10来对限位滑杆14进行导向，从而保证两个夹持臂5可以同时相对于支架1进行转动，从而可以对两个固定板8之间的距离进行调节，从而可以对工件进行夹持固定。

为了进一步优化上述技术方案，弹性杆包括空心筒25、挤压柱24和弹簧21；空心筒25一端通过垫板一20与旋转架16转动连接；挤压柱25一端滑动连接在空心筒25内侧，另一端通过垫板二23与夹持臂5转动连接；弹簧21两端分别固定在空心筒25的内底壁和挤压柱24的端头之间。

为了进一步优化上述技术方案，夹持臂5上具有与垫板一20转动连接的容置板13，容置板13与夹持臂5一体成型。

为了进一步优化上述技术方案，挤压柱24与弹簧21连接的端头固定有封堵板22，封堵板22与空心筒25密封滑动连接。

通过将挤压柱24设置为可以沿着空心筒25内壁进行滑动，从而使得在旋转架16相对于夹持臂5发生转动时，使得弹簧21产生弹性形变，从而使得竖杆19相对于旋转架16可以产生相对转动，从而保证驱动条18可以通过滑孔27对T型柱26进行拨动，利用弹簧21的弹性可以保证在完成对工件的夹持后，使得旋转架16可以进行复位。

本实施例在使用时，当需要对工件进行夹持时，利用液压缸11控制推板4进行移动，使得腰型孔10可以在移动的过程中对限位滑杆14进行导向，使得两个夹持臂5可以沿着相反的方向进行转动，从而使得两个衔接板9之间的距离逐渐减小，当固定板8逐渐和工件表面接触后，固定板8在和工件表面逐渐贴合的过程中，固定板8和旋转架16会相对于夹持臂5发生转动，从而使得竖杆19也会相对于旋转架16发生相对转动，从而使得滑孔27会在转动的过程中对T型柱26进行拨动，从而使得电磁铁6逐渐沿着磁吸架12进行滑动，在此过程中，电磁铁6不通电，当固定板8表面和工件表面之间完全贴合后，此时对电磁铁6进行通电，使得电磁铁6对磁吸架12表面进行吸附，从而对固定板8相对于夹持臂5之间的角度进行限定，从而保证两个固定板8对工件进行夹持的稳定性，接着将夹持后的工件移动到指定的位置后，在将工件放下后，利用弹簧21的弹性作用可以保证固定板8进行复位。

实施例2：

参见附图5至附图6，本实施例在实施例1的基础上进一步改进：固定板8用于夹持的一面固定有柔性气囊7。

为了进一步优化上述技术方案，封堵板22朝向弹簧21的一侧腔体的侧壁上具有插管30，插管30通过气管15与柔性气囊7连接。

利用封堵板22的密封作用，可以使得在挤压柱24沿着空心筒25内壁进行滑动的过程中，使得封堵板22可以在移动的过程中对空心筒25和封堵板22之间的间隙内的气体进行挤压，使得挤压后的空气可以通过气管15导入到柔性气囊7内，从而使得柔性气囊7可以逐渐产生膨胀，膨胀后的柔性气囊7具有一定的柔韧性，从而可以在对工件进行夹持的过程中，避免对工件造成夹伤，对工件可以起到保护的作用。柔性气囊7和固定板8之间通过粘接方式进行固定，且柔性气囊7和固定板8之间的粘接位置位于柔性气囊7的中部位置，同时利用柔性气囊7的柔性作用，可以使得柔性气囊7对不同形状的工件进行夹持固定，包括有方形、圆形、不规则形状等等，从而可以根据工件的形状来进行夹持的过程中的自适应，从而实现对多种类型的工件的夹持固定。

为了进一步优化上述技术方案，封堵板22朝向弹簧21的一侧腔体的侧壁上具有单向阀28；气管15上安装有泄压阀29。

通过设置有泄压阀29可以保证在柔性气囊7对工件进行夹持的过程中，当柔性气囊7和气管15内部的气压过大时，可以及时将气体排出，从而可以避免柔性气囊7发生胀破，通过设置单向阀28可以保证在固定板8复位的过程中，利用弹簧21的弹力，可以通过单向阀28对气体进行补充，从而可以保证柔性气囊7持续实现对于工件的夹持。

本实施例在使用时，在对工件进行夹持的过程中，当两个固定板8之间逐渐靠近的过程中，封堵板22在沿着空心筒25内壁进行滑动的过程中，使得封堵板22可以对空心筒25内的气体进行挤压，从而使得气体通过气管15导入到柔性气囊7内，从而使得柔性气囊7逐渐产生膨胀，利用柔性气囊7可以对工件进行缓冲保护，从而避免工件在夹持力的作用下发生损伤，同时针对圆形、异型的工件，使得柔性气囊7在夹持力作用下产生形变后，可以和圆形、异型的工件表面进行贴合，从而实现对于圆形、异型的工件的夹持，利用泄压阀29可以在气管15和柔性气囊7内的压力过大时起到泄压的作用。

实施例3：

本实施例在实施例1或实施例2的基础上提供了一种多轴机械手臂，包括多轴机械臂本体，以及安装在多轴机械臂本体驱动末端的实施例1或实施例2中的一种两指自适应机械手结构。

为了进一步优化上述技术方案，支架1上固定有固定柱2，固定柱2远离支架1的一端具有用于与多轴机械臂本体连接的法兰。

当需要对工件进行夹持时，首先将固定柱2固定在多轴机械臂本体上，然后再进行以上实施例的操作。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种两指自适应机械手结构，包括支架(1)，以及转动连接在所述支架(1)上的两个夹持臂(5)；所述夹持臂(5)通过驱动机构实现夹持动作；其特征在于，还包括分别安装在所述夹持臂(5)远离所述支架(1)端头的夹持机构，所述夹持机构包括：

旋转架(16)；所述旋转架(16)的一端转动连接在所述夹持臂(5)的端头，所述旋转架(16)的另一端固定有固定板(8)；

弹性杆；所述弹性杆的两端分别与所述夹持臂(5)靠近所述旋转架(16)的一端杆体和所述旋转架(16)铰接；所述弹性杆与所述旋转架(16)铰接的转动轴一端向所述旋转架(16)外部延伸，且端头垂直固定有驱动条(18)，所述驱动条(18)上开设有滑孔(27)；

旋转柱(17)；所述旋转柱(17)固定在所述旋转架(16)上，所述旋转柱(17)顶端固定有磁吸架(12)，所述磁吸架(12)内滑动连接有电磁铁(6)，所述电磁铁(6)的一端端头固定有与所述滑孔(27)滑动连接的T型柱(26)。

2.根据权利要求1所述的一种两指自适应机械手结构，其特征在于，所述驱动机构包括固定在所述支架(1)外侧的安装板(3)，所述安装板(3)一侧壁固定有液压缸(11)，所述液压缸(11)的输出端通过销固定有衔接板(9)，所述衔接板(9)一侧外壁固定有推板(4)，所述推板(4)表面对称开设有两个腰型孔(10)；所述夹持臂(5)的杆体上固定有限位滑杆(14)，且所述限位滑杆(14)与所述腰型孔(10)滑动连接。

3.根据权利要求1所述的一种两指自适应机械手结构，其特征在于，所述弹性杆包括空心筒(25)、挤压柱(24)和弹簧(21)；所述空心筒(25)一端通过垫板一(20)与所述旋转架(16)转动连接；所述挤压柱(25)一端滑动连接在所述空心筒(25)内侧，另一端通过垫板二(23)与所述夹持臂(5)转动连接；所述弹簧(21)两端分别固定在所述空心筒(25)的内底壁和所述挤压柱(24)的端头之间。

4.根据权利要求3所述的一种两指自适应机械手结构，其特征在于，所述夹持臂(5)上具有与所述垫板一(20)转动连接的容置板(13)。

5.根据权利要求3或4所述的一种两指自适应机械手结构，其特征在于，所述挤压柱(24)与所述弹簧(21)连接的端头固定有封堵板(22)，所述封堵板(22)与所述空心筒(25)密封滑动连接。

6.根据权利要求5所述的一种两指自适应机械手结构，其特征在于，所述固定板(8)用于夹持的一面固定有柔性气囊(7)。

7.根据权利要求6所述的一种两指自适应机械手结构，其特征在于，所述封堵板(22)朝向所述弹簧(21)的一侧腔体的侧壁上具有插管(30)，所述插管(30)通过气管(15)与所述柔性气囊(7)连接。

8.根据权利要求7所述的一种两指自适应机械手结构，其特征在于，所述封堵板(22)朝向所述弹簧(21)的一侧腔体的侧壁上具有单向阀(28)；所述气管(15)上安装有泄压阀(29)。

9.一种多轴机械手臂，其特征在于，包括多轴机械臂本体，以及安装在所述多轴机械臂本体驱动末端的权利要求1-8中任一项所述一种两指自适应机械手结构。

10.根据权利要求9所述的一种多轴机械手臂，其特征在于，所述支架(1)上固定有固定柱(2)，所述固定柱(2)远离所述支架(1)的一端具有用于与所述多轴机械臂本体连接的法兰。

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