CN209207555U - 一种协作机械臂末端执行夹具 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于协作机械臂技术领域，公开了一种协作机械臂末端执行夹具，包括座体，座体上设置有动力器件、传动器件和夹持组件。座体上设置有贯穿其前端面和后端面的轴孔，动力器件、传动器件和夹持组件依次连接于座体的后端面、轴孔内、前端面；夹持组件包括夹指和推送头，与传动器件连接后沿轴孔的轴向往复运动；夹指沿轴孔的圆周均匀分布；夹指包括两个相互连接的挠性件，两个挠性件的前端连接后组合成V形，推送头的往复运动带动夹持组件张开和合拢。本实用新型使得夹指在夹持物品时模拟人手的弯曲变形，产生柔性的包裹从而将物品拾取，减少了对物品的损坏，也提高了夹持组件对多种物品进行夹持的适应性。因此适合推广使用。

Description

一种协作机械臂末端执行夹具

技术领域

本实用新型属于协作机械臂技术领域，具体涉及一种协作机械臂末端执行夹具。

背景技术

协作机械臂能够帮助人们进行诸多操作事项，甚至在某些工作领域替换人工，实现纯机械臂作业。目前的协作机械臂基本上包括由多段工作臂首尾连接组成的多自由度机械臂，机械臂的自由端连接末端执行器实现具体的操作。在不同的工作领域，末端执行器的结构需求不同，主要包括夹具、刀具、钻头、镜头等。

当末端执行器为夹具时，其主要实现拾取操作。当下的夹具均为刚性夹具，由两个刚性的夹钳相对配合完成拾取；拾取过程的力度不容易把控，若力度过大，容易在工作过程中将物品夹坏；若力度过小，则不能成功完成物品的拾取操作。针对这一问题，若对夹具的夹取力度进行精确调整和设定，能够提高夹具对特定物品的拾取成功率，但将大大增加适配人员的工作量，同时缩小了夹具的应用面，同一夹具仅能适用于单一物品的夹取，不能同时兼容需要不同夹取力度的物品。将导致协作机械臂的工作效率降低，或利用协作机械臂工作的成本加大。

由此，针对上述技术问题，需要提出更加合理的技术方案，在针对末端执行器使用夹具时，将夹具的结构进行改进，使其拾取操作达到更理想的技术效果。

实用新型内容

本实用新型目的在于提供一种协作机械臂末端执行夹具，旨在通过将夹具的夹钳结构改进为柔性的手指结构，在夹具物品时能够进行柔性的包裹，针对不同的物品均能成功拾取，使得夹具的兼容性大大提高，有效提升了协作机械臂的效率，也确保了协作机械臂的可靠性。

为了实现上述效果，本实用新型所采用的技术方案为：

一种协作机械臂末端执行夹具，包括座体，座体上设置有动力器件、传动器件和夹持组件。具体地说，所述的座体上设置有贯穿其前端面和后端面的轴孔，动力器件、传动器件和夹持组件依次连接于座体的后端面、轴孔内、前端面；所述的夹持组件包括夹指和推送头，推送头正对轴孔，并与传动器件连接后沿轴孔的轴向往复运动；所述的夹指数量大于等于二并沿轴孔的圆周均匀分布；所述的夹指包括外层挠性件和内层挠性件，两个挠性件的前端连接后组合成V形，其中外层挠性件的末端与座体转动连接，内层挠性件的末端与推送头转动连接，推送头的往复运动带动夹持组件张开和合拢。

进一步的，对上述技术方案进行优化，在外层挠性件与座体转动连接时，在座体上设置对应的连接结构。具体为，所述的座体上设置有与外层挠性件一一对应的连接脚，连接脚上设置有外层连接孔和外层连接轴，所述的外层挠性件设有与外层连接孔对应的连接孔，所述外层连接轴穿过外层连接孔和外层挠性件上的连接孔使外层挠性件相对连接脚转动。

再进一步，对上述方案继续优化，在内层挠性件与推送头转动连接时，在推送头上设置对应的连接结构。具体为，所述的推送头上设置有内层连接孔和内层连接轴，所述内层挠性件上设有与内层连接孔对应的连接孔，所述内层连接轴穿过内层连接孔和内层挠性件上的连接孔使内层挠性件相对推送头转动。当推送头在轴向上往复运动时，拉动动内层挠性件运动，由于内层挠性件与外层挠性件的前端连接固定，则外层挠性件在内层挠性件的带动下相对座体转动，从而内外层挠性件均能够产生一定程度的弹性变形，对物品进行夹持，实现类似于人手的弯曲抓握，避免了对物品造成损坏。

再进一步，推送头在传动器件的作用下实现轴向往复运动，该过程可通过螺纹传动实现，故在上述技术方案的基础上，采用一种优选的方案，所述的推送头上沿轴孔的轴向设置有第三螺纹孔。

再进一步，推送头设置第三螺纹孔后，需要设置对应的螺纹杆与第三螺纹孔进行配合。故对上述方案进行优化，所述的传动器件包括舵盘、联轴器基座、刚性联轴器和螺纹杆，舵盘与舵机的转轴连接并同轴转动；联轴器基座的一端连接舵盘，另一端连接刚性联轴器，螺纹杆连接至刚性联轴器并随刚性联轴器同轴转动，螺纹杆与推送头的第三螺纹孔通过螺纹配合连接。当舵机转动时，传动器件与舵机的转轴同轴转动，此时螺纹杆与第三螺纹孔在螺纹配合的限制下，推送头沿螺纹杆的轴向移动；通过控制舵机的正转和反转，可以实现推送头在螺纹杆上的往复运动。

进一步的，对上述技术方案进行优化，所述的联轴器基座包括转筒，转筒的底部与舵盘通过螺栓连接紧固；转筒的内部设有基轴，刚性联轴器与联轴器基座配合时，刚性联轴器的一个连接端套接在基轴上；所述转筒的侧壁上设置有侧孔，侧孔内设置有用于固定刚性联轴器的固定螺栓。

再进一步，对上述技术方案进行优化，所述的刚性联轴器包括同轴连接的第一连接端和第二连接端，所述第一连接端和第二连接端均为套筒结构且内径不同，第一连接端与基轴连接且第一连接端侧壁上设有第一螺纹孔，第一螺纹孔与侧孔的位置对应，当刚性联轴器与联轴器基座配合固定后，第一螺纹孔与侧孔同轴连通，此时固定螺栓可穿过侧孔和第一螺纹孔，将联轴器基座和第一连接端连接紧固；第二连接端与螺纹杆连接配合，第二连接端的侧壁面上设置有第二螺纹孔，第二螺纹孔内设有用于抵紧螺纹杆的抵紧螺栓，抵紧螺栓在第二螺纹孔内旋紧后，抵紧螺栓的前端将第二连接端抵紧。

进一步的，对上述技术方案进行优化，所述的动力器件包括舵机和舵机座，所述舵机座连接固定在座体的后端面，舵机连接固定在舵机座上。

再进一步，作为优选的方案，所述的挠性件为片状或者杆状。使用片状的挠性件能够提高夹指的柔性和夹持面，其对物品的保护性更强；使用杆状的挠性件时，夹指的夹持力度更大，其整体的能够拾取的物品重量更大。

再进一步，对上述技术方案进行优化，为了继续提高夹指的夹持能力，同时减小夹指对物品的损伤，所述的两个挠性件之间还设置有支撑件，支撑件的两端分别与一个挠性件连接。具体的，支撑件的两端可以挠性件固定连接或者转动连接，其作用在于，当夹指工作时，内层挠性件和外层挠性件均发生弹性形变，同时支撑件被压缩也发生弹性形变，支撑件的弹性形变会作用于被夹持的物品上，当物品被放下后会作用于两层挠性件上帮助恢复初始形状。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

1.本实用新型使用挠性件制成夹指，使得夹指在夹持物品时模拟人手的弯曲变形，产生柔性的包裹从而将物品拾取，减少了对物品的损坏，也提高了夹持组件对多种物品进行夹持的适应性。

2.本实用新型使用传动器件带动推送头轴向往复运动实现夹持组件的的张开和合拢，结构简单，实现容易，使用方便，成本低廉。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，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，以下附图仅表示出了本实用新型的部分实施例，因此不应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它相关的附图。

图1为本实用新型的整体结构示意图。

图2为本实用新型的分解结构示意图。

图3为本实用新型座体的结构示意图。

图4为本实用新型舵机座的内部结构示意图。

图5为本实用新型传动器件的整体结构示意图及内部结构剖视图。

图6为本实用新型传动器件的内部结构剖视图。

图7为本实用新型联轴器基座的整体结构示意图。

图8为本实用新型刚性联轴器的整体结构示意图及内部结构剖视图。

图9为本实用新型刚性联轴器的内部结构剖视图。

图10为实施例1中夹指的整体结构示意图。

图11为实施例2中夹指的整体结构示意图。

图12为实施例3中夹指的整体结构示意图。

图13为本实用新型推送头的整体结构示意图。

图中，各标记对应的含义为：1-座体；101-轴孔；102-外层连接孔；2-舵机座；3-夹指；4-推送头；401-第三螺纹孔；402-内层连接孔；5-连接脚；6- 螺纹杆；7-刚性联轴器；701-第一螺纹孔；702-第二螺纹孔；8-联轴器基座； 801-侧孔；802-基轴；9-舵盘；10-舵机；11-支撑件；12-防滑结构。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本实用新型做进一步阐释。

实施例1：

如图1、图2所示，本实施例公开了一种协作机械臂末端执行夹具，包括座体1，座体1上设置有动力器件、传动器件和夹持组件。具体地说，所述的座体1上设置有贯穿其前端面和后端面的轴孔101，动力器件、传动器件和夹持组件依次连接于座体1的后端面、轴孔101内、前端面；所述的夹持组件包括夹指3和推送头4，推送头4正对轴孔101，并与传动器件连接后沿轴孔101 的轴向往复运动；所述的夹指3数量大于等于二并沿轴孔101的圆周均匀分布；所述的夹指3包括外层挠性件和内层挠性件，两个挠性件的前端连接后组合成 V形，其中外层挠性件的末端与座体1转动连接，内层挠性件的末端与推送头4 转动连接，推送头4的往复运动带动夹持组件张开和合拢。

本实施例中，夹指3的数量为三，且内层挠性件和外层挠性件均采用塑料制成。

如图3、图4所示，对上述技术方案进行优化，在外层挠性件与座体1转动连接时，在座体1上设置对应的连接结构。具体为，所述的座体1上设置有与外层挠性件一一对应的连接脚5，连接脚5上设置有外层连接孔102和外层连接轴，所述的外层挠性件设有与外层连接孔102对应的连接孔，所述外层连接轴穿过外层连接孔102和外层挠性件上的连接孔使外层挠性件相对连接脚5 转动。本实施例中连接脚5的数量为三，连接脚5沿轴孔101的圆周均匀分布，且连接脚5与座体1粘接、卡接、通过紧固件连接或者一体成型。

如图10所示，对上述方案继续优化，内层挠性件与推送头4转动连接时，在推送头4上设置对应的连接结构。具体为，所述的推送头4上设置有内层连接孔402和内层连接轴，所述内层挠性件上设有与内层连接孔402对应的连接孔，所述内层连接轴穿过内层连接孔402和内层挠性件上的连接孔使内层挠性件相对推送头4转动。当推送头4在轴向上往复运动时，拉动动内层挠性件运动，由于内层挠性件与外层挠性件的前端连接固定，则外层挠性件在内层挠性件的带动下相对座体1转动，从而内外层挠性件均能够产生一定程度的弹性变形，对物品进行夹持，实现类似于人手的弯曲抓握，避免了对物品造成损坏。

本实施例中推送头4在传动器件的作用下实现轴向往复运动，该过程通过螺纹传动实现，故在上述技术方案的基础上，本实施例采用一种优选的方案，所述的推送头4上沿轴孔101的轴向设置有第三螺纹孔401。

如图13所示，推送头4设置第三螺纹孔401后，需要设置对应的螺纹杆6 与第三螺纹孔401进行配合。故对上述方案进行优化，所述的传动器件包括舵盘9、联轴器基座8、刚性联轴器7和螺纹杆6，舵盘9与舵机10的转轴连接并同轴转动；联轴器基座8的一端连接舵盘9，另一端连接刚性联轴器7，螺纹杆6连接至刚性联轴器7并随刚性联轴器7同轴转动，螺纹杆6与推送头4的第三螺纹孔401通过螺纹配合连接。当舵机10转动时，传动器件与舵机10的转轴同轴转动，此时螺纹杆6与第三螺纹孔401在螺纹配合的限制下，推送头 4沿螺纹杆6的轴向移动；通过控制舵机10的正转和反转，可以实现推送头4 在螺纹杆6上的往复运动。

如图5、图6、图7所示，对上述技术方案进行优化，所述的联轴器基座8 包括转筒，转筒的底部与舵盘9通过螺栓连接紧固；转筒的内部设有基轴802，刚性联轴器7与联轴器基座8配合时，刚性联轴器7的一个连接端套接在基轴 802上；所述转筒的侧壁上设置有侧孔801，侧孔801内设置有用于固定刚性联轴器7的固定螺栓。

在本实施例中，所述转筒的底部密封，该密封面与舵盘9连接，这样设置的好处是连接更加稳定可靠。

如图8、图9所示，对上述技术方案进行优化，所述的刚性联轴器7包括同轴连接的第一连接端和第二连接端，所述第一连接端和第二连接端均为套筒结构且内径不同，第一连接端与基轴802连接且第一连接端侧壁上设有第一螺纹孔701，第一螺纹孔701与侧孔801的位置对应，当刚性联轴器7与联轴器基座8配合固定后，第一螺纹孔701与侧孔801同轴连通，此时固定螺栓可穿过侧孔801和第一螺纹孔701，将联轴器基座8和第一连接端连接紧固；第二连接端与螺纹杆6连接配合，第二连接端的侧壁面上设置有第二螺纹孔702，第二螺纹孔702内设有用于抵紧螺纹杆6的抵紧螺栓，抵紧螺栓在第二螺纹孔 702内旋紧后，抵紧螺栓的前端将第二连接端抵紧。

在本实施例中，联轴器基座8的转筒和刚性联轴器7的第一连接端、第二连接端均为圆筒形，并采用硬质塑料制成。

对上述技术方案进行优化，所述的动力器件包括舵机10和舵机座2，所述舵机座2连接固定在座体1的后端面，舵机10连接固定在舵机座2上。所述的舵机座2为方形，舵机座2与座体1连接固定或者一体成型，舵机10设置于舵机座2内，通过螺栓与舵机座2连接固定。

本实施例中，作为优选的方案，所述的挠性件为片状或者杆状。使用片状的挠性件能够提高夹指3的柔性和夹持面，其对物品的保护性更强；使用杆状的挠性件时，夹指3的夹持力度更大，其整体的能够拾取的物品重量更大。

实施例2：

如图11所示，本实施例公开了一种协作机械臂末端执行夹具，包括座体1，座体1上设置有动力器件、传动器件和夹持组件。具体地说，所述的座体1上设置有贯穿其前端面和后端面的轴孔101，动力器件、传动器件和夹持组件依次连接于座体1的后端面、轴孔101内、前端面；所述的夹持组件包括夹指3 和推送头4，推送头4正对轴孔101，并与传动器件连接后沿轴孔101的轴向往复运动；所述的夹指3数量大于等于二并沿轴孔101的圆周均匀分布；所述的夹指3包括外层挠性件和内层挠性件，两个挠性件的前端连接后组合成V形，其中外层挠性件的末端与座体1转动连接，内层挠性件的末端与推送头4转动连接，推送头4的往复运动带动夹持组件张开和合拢。

本实施例采用了与实施例1中不同的技术方案，具体不同之处在于：

本实施例中，对上述技术方案进行优化，为了继续提高夹指3的夹持能力，同时减小夹指3对物品的损伤，所述的两个挠性件之间还设置有支撑件11，支撑件11的两端分别与一个挠性件连接，制成件采用与挠性件相同的材质制成。具体的，支撑件11的两端可以挠性件固定连接或者转动连接，其作用在于，当夹指3工作时，内层挠性件和外层挠性件均发生弹性形变，同时支撑件11被压缩也发生弹性形变，支撑件11的弹性形变会作用于被夹持的物品上，当物品被放下后会作用于两层挠性件上帮助恢复初始形状。

本实施例中其他部位的结构和连接方式与实施例1中相同，此处就不再赘述。

实施例3：

如图12所示，本实施例公开了一种协作机械臂末端执行夹具，包括座体1，座体1上设置有动力器件、传动器件和夹持组件。具体地说，所述的座体1上设置有贯穿其前端面和后端面的轴孔101，动力器件、传动器件和夹持组件依次连接于座体1的后端面、轴孔101内、前端面；所述的夹持组件包括夹指3 和推送头4，推送头4正对轴孔101，并与传动器件连接后沿轴孔101的轴向往复运动；所述的夹指3数量大于等于二并沿轴孔101的圆周均匀分布；所述的夹指3包括外层挠性件和内层挠性件，两个挠性件的前端连接后组合成V形，其中外层挠性件的末端与座体1转动连接，内层挠性件的末端与推送头4转动连接，推送头4的往复运动带动夹持组件张开和合拢。

本实施例采用了与实施例1中不同的技术方案，具体不同之处在于：

本实施例中，内层挠性件上设置有防滑结构12。

具体的，防滑结构12可以采用防滑齿、防滑纹或者防滑贴层中的一种，其作用在于，增加夹持组件拾取物品时的夹紧力，提高夹持组件的整体拾取能力。

本实施例中其他部位的结构和连接方式与实施例1中相同，此处就不再赘述。

以上即为本实用新型列举的几种实施方式，但本实用新型不局限于上述可选的实施方式，本领域技术人员可根据上述方式相互任意组合得到其他多种实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的实施方式。上述具体实施方式不应理解成对本实用新型的保护范围的限制，本实用新型的保护范围应当以权利要求书中界定的为准，并且说明书可以用于解释权利要求书。

Claims (10)

1.一种协作机械臂末端执行夹具，包括座体(1)，座体(1)上设置有动力器件、传动器件和夹持组件；其特征在于：所述的座体(1)上设置有贯穿其前端面和后端面的轴孔(101)，动力器件、传动器件和夹持组件依次连接于座体(1)的后端面、轴孔(101)内和前端面；所述的夹持组件包括推送头(4)，推送头(4)正对轴孔(101)，并与传动器件连接后沿轴孔(101)的轴向往复运动；所述夹持组件还包括夹指(3)，夹指(3)数量大于等于二并沿轴孔(101)的圆周均匀分布；所述的夹指(3)包括外层挠性件和内层挠性件，两个挠性件的前端连接后组合成V形，其中外层挠性件的末端与座体(1)转动连接，内层挠性件的末端与推送头(4)转动连接，推送头(4)的往复运动带动夹持组件张开和合拢。

2.根据权利要求1所述的协作机械臂末端执行夹具，其特征在于：所述的座体(1)上设置有连接脚(5)，连接脚(5)上设置有外层连接孔(102)和外层连接轴，所述的外层挠性件设有与外层连接孔(102)对应的连接孔，所述外层连接轴穿过外层连接孔(102)和外层挠性件上的连接孔使外层挠性件相对连接脚(5)转动。

3.根据权利要求1所述的协作机械臂末端执行夹具，其特征在于：所述的推送头(4)上设置有内层连接孔(402)和内层连接轴，所述内层挠性件上设有与内层连接孔(402)对应的连接孔，所述内层连接轴穿过内层连接孔(402)和内层挠性件上的连接孔使内层挠性件相对推送头(4)转动。

4.根据权利要求1所述的协作机械臂末端执行夹具，其特征在于：所述的推送头(4)上沿轴孔(101)的轴向设置有第三螺纹孔(401)。

5.根据权利要求4所述的协作机械臂末端执行夹具，其特征在于：所述的传动器件包括舵盘(9)、联轴器基座(8)、刚性联轴器(7)和螺纹杆(6)，舵盘(9)与舵机(10)的转轴连接并同轴转动；联轴器基座(8)的一端连接舵盘(9)，另一端连接刚性联轴器(7)，螺纹杆(6)连接至刚性联轴器(7)并随刚性联轴器(7)同轴转动，螺纹杆(6)与推送头(4)的第三螺纹孔(401)通过螺纹配合连接。

6.根据权利要求5所述的协作机械臂末端执行夹具，其特征在于：所述的联轴器基座(8)包括转筒，转筒的底部与舵盘(9)通过螺栓连接紧固；转筒的内部设有基轴(802)，刚性联轴器(7)与联轴器基座(8)配合时，刚性联轴器(7)的一个连接端套接在基轴(802)上；所述转筒的侧壁上设置有侧孔(801)，侧孔(801)内设置有用于固定刚性联轴器(7)的固定螺栓。

7.根据权利要求5所述的协作机械臂末端执行夹具，其特征在于：所述的刚性联轴器(7)包括同轴连接的第一连接端和第二连接端，所述第一连接端和第二连接端均为套筒结构且内径不同，第一连接端与基轴(802)连接且第一连接端侧壁上设有第一螺纹孔(701)，第一螺纹孔(701)与侧孔(801)的位置对应，当刚性联轴器(7)与联轴器基座(8)配合固定后，第一螺纹孔(701)与侧孔(801)同轴连通；第二连接端与螺纹杆(6)连接配合，第二连接端的侧壁面上设置有第二螺纹孔(702)，第二螺纹孔(702)内设有用于抵紧螺纹杆(6)的抵紧螺栓。

8.根据权利要求1所述的协作机械臂末端执行夹具，其特征在于：所述的动力器件包括舵机(10)和舵机座(2)，所述舵机座(2)连接固定在座体(1)的后端面，舵机(10)连接固定在舵机座(2)上。

9.根据权利要求1所述的协作机械臂末端执行夹具，其特征在于：所述的挠性件为片状或者杆状。

10.根据权利要求1所述的协作机械臂末端执行夹具，其特征在于：所述的两个挠性件之间还设置有支撑件(11)，支撑件(11)的两端分别与一个挠性件连接。