CN210025324U - 机器人手爪和机器人 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种机器人手爪，包括：容置装置(10)、伸缩动力装置(20)以及至少两个夹取机构(30)。所述伸缩动力装置(20)安装于所述容置装置(10)的容置腔中。每个所述夹取机构(30)包括：手指(31)、第一连杆(32)、第二连杆(33)、以及弹簧(34)。手指(31)包括位于上端部的上铰点(39u)、以及位于中部以下位置的下铰点(39d)。第一连杆(32)，一端铰接于所述上铰点(39u)，另一端铰接于伸缩动力装置(20)的底部。第二连杆(33)的一端铰接于下铰点，另一端铰接于容置装置(10)的底部。弹簧(34)的两端在所述弹簧(34)缠绕所述手指(31)一圈后连接于容置装置(10)的底部。本公开还提供了一种包括该机器人手爪的机器人。

Description

机器人手爪和机器人

技术领域

本公开涉及仓储物流领域，更具体地，涉及一种机器人手爪和一种机器人。

背景技术

机器人在物流等各个行业中被广泛应用，各色机器人手爪、夹爪也应运而生。随着机器人参与执行的业务的多样化和异型化，对机器人手爪的设计也提出了更高要求。机器人手爪不仅要能拾取形状规则的物品，最好也要能抓取形状奇异、无规则可寻的物品，这样能够提高机器人的抓取效率，扩大机器人的应用范围。现有技术中，主要是通过一种软体机器人手爪，来实现机器人对不规则形状的物体的抓取。

在实现本公开构思的过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：该软体机器人手爪利用正压和真空的切换来夹持和放置物品，虽然对产品的适应性很好，但夹持力量较小，而且价格极其高昂。

实用新型内容

有鉴于此，本公开提供了一种可被抓取不规则物体、并且夹持力道较大、成本对低廉的机器人手爪，以及具有该机器人手爪的机器人。

本公开的一个方面提供了一种机器人手爪。所述机器人手爪包括容置装置、伸缩动力装置以及至少两个夹取机构。其中，所述容置装置包括容置腔。所述伸缩动力装置的顶部安装于所述容置腔中，底部可在所述容置腔中伸缩移动。所述至少两个夹取机构布置于所述容置腔的四周。其中，每个所述夹取机构包括手指、第一连杆、第二连杆、以及弹簧。所述手指包括位于上端部的上铰点、以及位于中部以下位置的下铰点。所述第一连杆的一端铰接于所述上铰点，另一端铰接于所述伸缩动力装置的底部。所述第二连杆的一端铰接于所述下铰点，另一端铰接于所述容置装置的底部。所述弹簧的两端在所述弹簧缠绕所述手指一圈后连接于所述容置装置的底部，其中所述手指上被所述弹簧缠绕的区域位于所述上铰点和所述下铰点之间。

根据本公开的实施例，所述容置装置包括机器人安装板、基板、以及支撑结构。所述基板平行于所述机器人安装板，构成所述容置装置的底部。所述支撑结构固定连接所述机器人安装板和所述基板，其中所述支撑结构的内部形成所述容置腔。

根据本公开的实施例，所述支撑结构包括四个支撑柱。

根据本公开的实施例，所述夹取机构还包括夹持部。所述夹持部安装于所述手指的下端部，其中所述夹持部的材料为柔性材料。

根据本公开的实施例，所述机器人手爪包括四个所述夹取机构。

根据本公开的实施例，在所述手指中，所述手指上所述弹簧缠绕的区域包括卡槽、或者所述手指上所述弹簧缠绕的区域的上下包括凸起。

根据本公开的实施例，所述第二连杆的另一端通过铰接销铰接于所述容置装置的底部的铰点中，以及所述弹簧的两端各有一个弹簧挂钩，所述弹簧两端的所述弹簧挂钩与所述铰接销的两端相连。

根据本公开的实施例，所述手指还包括螺钉和螺孔。所述螺孔位于所述手指上所述弹簧缠绕的区域的下方，并贯穿所述手指。其中所述螺钉旋拧于所述螺孔并贯穿所述螺孔，并且所述螺钉贯穿所述螺孔的一端卡住所述第二连杆。

根据本公开的实施例，所述伸缩动力装置包括气缸。

本公开的另一方面提供了一种机器人。所述机器人包括机械手臂、以及如上所述的机器人手爪；其中，所述机器人手爪的所述容置装置与所述机械手臂连接。

根据本公开实施例，夹取机构的每个手指通过第二连杆与弹簧的配合，使得手指在该容置装置的底部的连接位置不再是固定的点，相反，在手指绕容置装置的底部的基板铰点转动的同时，还能够在弹簧的柔性伸缩空间范围内沿远离该容置装置的方向发生一定的位移。从而，当该至少两个手指在接触到不规则物体时，每个手指可以通过与物体表面的接触和相互作用，带动弹簧沿远离该容置装置的方向伸缩，从而使手指紧贴物体表面。以此方式，根据本公开实施例的机器人手爪可以抓取不同规则形状的物体，并且由伸缩动力装置提供抓取动力可以保证抓取力度较大。

根据本公开实施例的机器人手爪通过第一连杆、第二连杆以及弹簧的位置关系，实现了手指在绕所述容置装置的底部的基板铰点摆动的同时，沿远离所述容置装置的方向的移动，从而通过机械结构实现了对不规则形状的物体的抓取，相比于现有的软体机器人手爪成本对低廉。

附图说明

通过以下参照附图对本公开实施例的描述，本公开的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1示意性示出了根据本公开实施例的机器人手爪的立体结构图；

图2示意性示出了图1中的机器人手爪的立体分解结构图；

图3示意性示出了图1中的机器人手爪在张开状态的平面结构图；以及

图4示意性示出了图1中的机器人手爪在夹持状态下的平面结构图。

具体实施方式

以下，将参照附图来描述本公开的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本公开的范围。在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本公开实施例的全面理解。然而，明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本公开的概念。

在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本公开。在此使用的术语“包括”、“包含”等表明了所述特征、步骤、操作和/或部件的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤、操作或部件。

在此使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有本领域技术人员通常所理解的含义，除非另外定义。应注意，这里使用的术语应解释为具有与本说明书的上下文相一致的含义，而不应以理想化或过于刻板的方式来解释。

在使用类似于“A、B和C等中至少一个”这样的表述的情况下，一般来说应该按照本领域技术人员通常理解该表述的含义来予以解释(例如，“具有A、B和C中至少一个的系统”应包括但不限于单独具有A、单独具有B、单独具有C、具有A和B、具有A和C、具有B和C、和/或具有A、B、C的系统等)。在使用类似于“A、B或C等中至少一个”这样的表述的情况下，一般来说应该按照本领域技术人员通常理解该表述的含义来予以解释(例如，“具有A、B或C中至少一个的系统”应包括但不限于单独具有A、单独具有B、单独具有C、具有A和B、具有A和C、具有B和C、和/或具有A、B、C的系统等)。

本公开提供了一种机器人手爪、以及具有该机器人手爪的机器人。该机器人手爪包括：容置装置、伸缩动力装置以及至少两个夹取机构。其中，该伸缩动力装置安装于该容置装置的容置腔中。该至少两个夹取机构布置于该容置腔的四周。其中，每个夹取机构包括：手指、第一连杆、第二连杆、以及弹簧。手指包括位于上端部的上铰点、以及位于中部以下位置的下铰点。第一连杆一端铰接于该上铰点，另一端铰接于该伸缩动力装置的底部。第二连杆的一端铰接于该下铰点，另一端铰接于容置装置的底部。弹簧的两端在该弹簧缠绕手指一圈后连接于容置装置的底部，其中手指上该弹簧缠绕的区域位于该上铰点和该下铰点之间。

根据本公开实施例，夹取机构的每个手指通过第二连杆与弹簧的配合，使得手指在该容置装置的底部的连接位置不再是固定的点，相反，在手指绕容置装置的底部的基板铰点转动的同时，还能够在弹簧的柔性伸缩空间范围内沿远离该容置装置的方向发生一定的位移。从而，当该至少两个手指在接触到不规则物体时，每个手指可以通过与物体表面的接触和相互作用，带动弹簧沿远离该容置装置的方向伸缩，从而使手指紧贴物体表面。以此方式，根据本公开实施例的机器人手爪可以抓取不同规则形状的物体，并且由伸缩动力装置提供抓取动力可以保证抓取力度较大。

根据本公开实施例的机器人手爪通过第一连杆、第二连杆以及弹簧的位置关系，实现了手指在绕该容置装置的底部的基板铰点转动的同时，能够沿远离该容置装置的方向的移动，从而通过机械结构实现了对不规则形状的物体的抓取，相比于现有的软体机器人手爪成本对低廉。

本公开的实施例还提供了一种包括该机器人手爪的机器人。该机器人包括机械手臂，以及根据本公开实施例的机器人手爪。其中该机器人手爪的容置装置的顶端连接到该机械手臂上。

以下结合图1～图4的示例，对根据本公开实施例的机器人手爪进行更为详细的描述。需要注意的是，图1～图4所示的机器人手爪仅为可以应用本公开实施例的示例，以帮助本领域技术人员理解本公开的技术内容，并不对本公开的技术方案构成限定。

图1示意性示出了根据本公开实施例的机器人手爪的立体结构图，图2示意性示出了图1中的机器人手爪的立体分解结构图。

如图1和图2所示，机器人手爪包括：容置装置10、伸缩动力装置20以及至少两个夹取机构30。

根据本公开的实施例，容置装置10包括机器人安装板11、基板12、以及支撑结构13。基板12平行于机器人安装板11，构成容置装置10的底部。支撑结构13固定连接机器人安装板11和基板12，其中支撑结构13的内部形成容置腔。在图1和图2的示例中，支撑结构13包括四个支撑柱131(支撑柱131的数量仅为示例)。在一些实施例中，该支撑结构13也可以是多个支撑板等。

伸缩动力装置20安装于容置装置10的容置腔中。具体地，伸缩动力装置20的顶端固定在机器人安装板11上，底部可在该容置装置10的容置腔中伸缩移动。根据本公开的实施例，伸缩动力装置20包括气缸21，例如液压式气缸、或者空气压缩式气缸等。伸缩动力装置20用于为机器人手爪夹持物体提供动力。气缸21的底部可以安装有动力板22。

至少两个夹取机构30可以布置于容置腔的四周(例如，均匀地布置于容置腔的四周)。其中，每个夹取机构30包括手指31、第一连杆32、第二连杆33、以及弹簧34。

手指31如图中所示，可以成“7”字型。手指31包括位于上端部的上铰点39u、以及位于中部以下位置的下铰点39d。

第一连杆32的一端铰接于上铰点39u，另一端铰接于伸缩动力装置20的底部(例如，动力板22上)。另外，夹取机构30还可以包括铜套38。铜套38可以镶嵌在第一连杆32的铰接孔中。第一连杆32可以通过铜套38连接在动力板22的铰点中。

第二连杆33的一端铰接于下铰点39d，另一端铰接于基板12。

弹簧34的两端在弹簧34缠绕手指31一圈后连接于基板12，其中手指31上弹簧34缠绕的区域位于上铰点39u和下铰点39d之间。

第二连杆33的另一端可以通过铰接销36铰接于容置装置10的底部的基板铰点121(即，位于基板12上的基板铰点121)弹簧34可以是拉簧，其中弹簧34的两端各有一个弹簧挂钩，弹簧34两端的弹簧挂钩与铰接销36的两端相连。

根据本公开的实施例，手指31上弹簧34缠绕的区域可以包括卡槽、或者手指31上弹簧34缠绕的区域的上下包括凸起。卡槽或者凸起可以用于对弹簧34在手指31上的缠绕位置进行限位，避免弹簧34在手指31上下乱窜。

根据本公开的实施例，手指31还包括螺钉37以及安装该螺钉37的螺孔。该螺孔可以位于手指31上弹簧34缠绕的区域的下方，并贯穿手指31。其中螺钉37旋拧于该螺孔并贯穿该螺孔，并且螺钉37贯穿该螺孔的一端可以卡住第二连杆33。通过调整螺钉37卡住第二连杆33产生的作用力，可以调整弹簧34的预紧力。

根据本公开的实施例，夹取机构30还可以包括夹持部35。夹持部35安装于手指31的下端部，其中夹持部35的材料可以是柔性材料(例如，橡胶等)。夹持部35可以在机器人手爪夹持物体时与物体的表面相接触。

根据本公开的实施例，机器人手爪可以包括四个夹取机构30。在另一些实施例中，机器人手爪也可以包括三个、六个或八个等更多或更少数量的夹取机构30等。

图3示意性示出了图1中的机器人手爪在张开状态的平面结构图；以及图4示意性示出了图1中的机器人手爪在夹持状态下的平面结构图。

参见图3和图4，图1所示的机器人手爪的运行原理说明如下。其中，从图3到图4，气缸21由伸长状态移动到收缩状态，相应地机器人手爪从张开状态转变到夹持状态。随着气缸21的伸缩，动力板22带动四个第一连杆32。第一连杆32拉动手指31围绕基板12的基板铰点121转动。这样，机器人手爪可以在图3和图4的状态之间切换，从而这实现抓取和放置动作。

当被抓取物位于图3所示的机器人手爪的四个手指31所围绕的空间后并且要抓取物体时，气缸21开始收缩。与此同时，动力板22带动四个第一连杆32。第一连杆32拉动手指31绕基板12的基板铰点121转动。在该四个手指31中的至少一个接触到物体的表面且上位与物体产生相互作用力时，第二连杆33和手指31间因为弹簧34的预紧力作用而没有间隙。

接着当四个手指31夹持住被抓取物的外轮廓后，气缸21继续动作。此时，如果被抓取物为不对称或者不规则的物体时，弹簧34将起作用。具体地，如图4所示，随着手指31与物体表面的接触和相互作用力，手指31会拉扯弹簧34沿远离基板铰点121的方向移动，此时第二连杆33和手指31间出现间隙，但由于弹簧34的拉力，机器人手爪对被抓取物依然有夹持力。这样就实现了对不规则形状、以不同大小的物体的表面的紧贴和抓取。根据本公开的实施例，如果被抓取物形状不规则，则四个手指31中的一个或多个弹簧34变形，可实现对形状的适应。而改变和调节弹簧34的刚度系数，则能够调节对被抓取物的夹持力的大小。

本公开实施例还提供了一种机器人。该机器人可以包括机械手臂，以及参考图1～图4所描述的机器人手爪。其中，该机器人手爪的机器人安装板11安装在该机械手臂上。

本领域技术人员可以理解，本公开的各个实施例和/或权利要求中记载的特征可以进行多种组合或/或结合，即使这样的组合或结合没有明确记载于本公开中。特别地，在不脱离本公开精神和教导的情况下，本公开的各个实施例和/或权利要求中记载的特征可以进行多种组合和/或结合。所有这些组合和/或结合均落入本公开的范围。

以上对本公开的实施例进行了描述。但是，这些实施例仅仅是为了说明的目的，而并非为了限制本公开的范围。尽管在以上分别描述了各实施例，但是这并不意味着各个实施例中的措施不能有利地结合使用。本公开的范围由所附权利要求及其等同物限定。不脱离本公开的范围，本领域技术人员可以做出多种替代和修改，这些替代和修改都应落在本公开的范围之内。

Claims (10)

1.一种机器人手爪，其特征在于，包括：

容置装置(10)，包括容置腔；

伸缩动力装置(20)，顶部安装于所述容置腔中，底部可在所述容置腔中伸缩移动；以及

至少两个夹取机构(30)，布置于所述容置腔的四周，其中，每个所述夹取机构(30)包括：

手指(31)，包括位于上端部的上铰点(39u)、以及位于中部以下位置的下铰点(39d)；

第一连杆(32)，一端铰接于所述上铰点(39u)，另一端铰接于所述伸缩动力装置(20)的底部；

第二连杆(33)，一端铰接于所述下铰点(39d)，另一端铰接于所述容置装置(10)的底部；以及

弹簧(34)，所述弹簧(34)的两端在所述弹簧(34)缠绕所述手指(31)一圈后连接于所述容置装置(10)的底部，其中所述手指(31)上所述弹簧(34)缠绕的区域位于所述上铰点(39u)和所述下铰点(39d)之间。

2.根据权利要求1所述的机器人手爪，其特征在于，所述容置装置(10)包括：

机器人安装板(11)；

基板(12)，平行于所述机器人安装板(11)，构成所述容置装置(10)的底部；以及

支撑结构(13)，固定连接所述机器人安装板(11)和所述基板(12)，其中所述支撑结构(13)的内部形成所述容置腔。

3.根据权利要求2所述的机器人手爪，其特征在于，所述支撑结构(13)包括四个支撑柱(131)。

4.根据权利要求1所述的机器人手爪，其特征在于，所述夹取机构(30)还包括：

夹持部(35)，安装于所述手指(31)的下端部，其中所述夹持部(35)的材料为柔性材料。

5.根据权利要求1所述的机器人手爪，其特征在于，所述机器人手爪包括四个所述夹取机构(30)。

6.根据权利要求1所述的机器人手爪，其特征在于，所述手指(31)上被所述弹簧(34)缠绕的区域包括卡槽、或者所述手指(31)上被所述弹簧(34)缠绕的区域的上下包括凸起。

7.根据权利要求2所述的机器人手爪，其特征在于：

所述第二连杆(33)的另一端通过铰接销(36)铰接于所述容置装置(10)的底部的基板铰点(121)中；以及

所述弹簧(34)的两端各有一个弹簧挂钩，所述弹簧(34)两端的所述弹簧挂钩与所述铰接销(36)的两端相连。

8.根据权利要求1所述的机器人手爪，其特征在于，所述手指(31)还包括：

螺钉(37)；

螺孔，位于所述手指(31)被所述弹簧(34)缠绕的区域的下方，并贯穿所述手指(31)；其中

所述螺钉(37)旋拧于所述螺孔并贯穿所述螺孔，并且所述螺钉(37)贯穿所述螺孔的一端卡住所述第二连杆(33)。

9.根据权利要求1所述的机器人手爪，其特征在于，所述伸缩动力装置(20)包括气缸(21)。

10.一种机器人，其特征在于，包括：

机械手臂；以及

根据权利要求1～9任意一项所述的机器人手爪；其中，所述机器人手爪的所述容置装置(10)与所述机械手臂连接。

Images