CN211073632U - 机器人手爪及具有该机器人手爪的机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种机器人手爪及具有该机器人手爪的机器人，包括壳体及手爪，所述的壳体内设有驱动装置；所述的手爪包括第一爪（3）和第二爪（4），所述的第一爪（3）固定连接在所述的壳体上，所述的第二爪（4）包括连接部及爪部；所述的驱动装置驱动所述的连接部转动，所述的爪部铰接在所述的连接部上，所述的爪部与所述的连接部的铰接处设有柔性补偿结构；所述的驱动装置驱动所述的连接部转动使所述的第一爪（3）和第二爪（4）开或合。该机器人的手爪抓取效果好、与人交互安全性高、稳定性好且较容易匹配。

Description

机器人手爪及具有该机器人手爪的机器人

技术领域

本实用新型涉及一种智能机器人技术领域，更确切地说涉及一种机器人手爪及具有该机器人手爪的机器人。

背景技术

机器人手爪是可以实现类似人手功能的机器人部件。机器人手爪是用来握持工件或工具的部件，是重要的执行机构之一。根据机器人所握持的工件形状不同，手爪可以分为多种类型，主要可分为三类：机械手爪，又称为机械夹钳，包括2指、3指和变形指；特殊手爪，包括磁吸盘、焊枪等；通用手爪，包括2指到5指。其中2指的机械手爪使用较为广泛。目前市面上常见的机械手爪，主要是通过舵机、电机及丝杠、连杆结构，通过调整运动位置，达到抓取的功能。上述现有技术的机械手爪存在以下缺陷：

（1）同样尺寸、但重量不同的物体，抓取效果不好。原因是无论是电机还是结构，均为刚性，物体也是刚体，两个刚体接触，相当于“硬”碰“硬”，产生的力就是固定的，所有重量不同的物体，抓取效果不好。

（2）与人交互及安全性差。原因是由于实现原理是通过位移，固定到位，所有在与人交互时，会出现卡死、反馈不及时、对用户造成伤害，安全性差。

（3）稳定性差，电机及设备要求高。原因是为了实现抓取目的，导致结构复杂，将其他方位的转动进行方向变化，可以明显的看出，以上两种结构上都存在一定的缺陷，无法保证产品的稳定性，并且由于抓取的力根源在于电机提供，即电机堵转锁死，对电机本身性能要求高，寿命大大减少。

（4）不适用于机器人。原因是由于结构复杂，尺寸要求、电机要求，导致整体大小无法匹配给类型的机器人，特别是小型人形机器人。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是，提供一种机器人手爪，该机器人手爪抓取效果好、与人交互安全性高、稳定性好且较容易匹配到机器人上。

本实用新型的技术解决方案是，提供一种具有以下结构的机器人手爪，包括壳体及手爪，所述的壳体内设有驱动装置；所述的手爪包括第一爪和第二爪，所述的第一爪固定连接在所述的壳体上，所述的第二爪包括连接部及爪部；所述的驱动装置驱动所述的连接部转动，所述的爪部铰接在所述的连接部上，所述的爪部与所述的连接部的铰接处设有柔性补偿结构；所述的驱动装置驱动所述的连接部转动使所述的第一爪和第二爪开或合。

采用以上结构后，本实用新型的机器人手爪，与现有技术相比，具有以下优点：

由于本实用新型的机器人手爪的爪部与所述的连接部的铰接处设有柔性补偿结构，使得手爪可以抓取轻的物体，也可以抓取重的物体。并且由于柔性补偿结构的存在，使得驱动装置的动力输出可以很稳定，不会出现因大扭矩导致驱动装置高负荷工作减少寿命和破坏稳定性。并且，这种立刻调节，对于产品的安全性具有很好的提升，特别是与人的交互。

作为改进，所述的连接部设有连接轴，所述的爪部铰接在所述的连接轴上；所述的柔性补偿结构包括扭簧，所述的扭簧套合在所述的连接轴外，所述的扭簧的一端连接在所述的连接部上，所述的扭簧的另一端连接在所述的爪部上。采用此种结构后，结构简单，组装方便。

作为改进，所述的驱动装置包括舵机，所述的舵机安装在所述的壳体内，所述的舵机的动力输出轴与所述的连接部固定连接。采用此种结构后，驱动装置结构简单，舵机工作带动连接部旋转，从而带动手爪开或合。

作为改进，所述的驱动装置包括舵机，所述的舵机的动力输出轴与所述的壳体固定连接，所述的舵机与所述的连接部固定连接。采用此种结构后，驱动装置结构简单，舵机工作，动力输出轴与连接部固定，舵机开始摆动带动连接部旋转，从而带动手爪开或合。

作为改进，所述的壳体包括第一壳体和第二壳体；所述的第一爪固定连接在所述的第一壳体的一端上，所述的第二壳体与所述的第一壳体连接，所述的第二壳体靠近所述的第一爪的一端设有缺口，所述的第二爪安装在所述的缺口处。采用此种结构后，结构简单，组装方便。

作为改进，所述的动力输出轴的两端分别贯通并露置在所述的舵机的两侧壁外，所述的动力输出轴的两端分别连接有第一码盘和第二码盘。采用此种结构后，结构更加稳定。

作为改进，所述的壳体内设有U形支架，所述的U形支架的两端分别固定连接在所述的第一码盘和第二码盘上。采用此种结构后，结构更加稳定。

作为改进，所述的连接部包括连接板及分别设于所述的连接板两端的固定板，两个所述的固定板分别固定连接在所述的舵机的两侧上，所述的连接轴连接在两个所述的固定板之间。采用此种结构后，结构更加稳定。

本实用新型要解决的另一技术问题是，提供一种机器人，该机器人的手爪抓取效果好、与人交互安全性高、稳定性好且较容易匹配。

本实用新型的技术解决方案是，提供一种具有以下结构的机器人包括机身，还包括上述的机器人手爪，所述的机器人手爪设有两个，两个所述的机器人手爪分别设于所述的机身的两侧。

采用以上结构后，本实用新型的机器人，与现有技术相比，具有以下优点：

由于本实用新型的机器人的手爪的爪部与所述的连接部的铰接处设有柔性补偿结构，使得手爪可以抓取轻的物体，也可以抓取重的物体。并且由于柔性补偿结构的存在，使得驱动装置的动力输出可以很稳定，不会出现因大扭矩导致驱动装置高负荷工作减少寿命和破坏稳定性。并且，这种立刻调节，对于产品的安全性具有很好的提升，特别是与人的交互。

附图说明

图1为本实用新型的机器人手爪的立体结构示意图。

图2为本实用新型的机器人手爪的另一角度的立体结构示意图。

图3为本实用新型的机器人手爪的内部结构示意图。

图4为本实用新型的机器人手爪的驱动装置和第二爪的组装结构示意图。

图5为本实用新型的机器人手爪的驱动装置和第二爪的另一角度的组装结构示意图。

图6为本实用新型的机器人手爪的第二爪的组装结构示意图。

图7为本实用新型的机器人手爪的第二爪的另一角度的组装结构示意图。

图中所示：1、第一壳体，2、第二壳体，201、缺口，3、第一爪，301、第一手指，4、第二爪，401、连接板，402、固定板，403、第二避空槽，404、爪部，405、第二手指，406、连接轴，407、轴套，5、舵机，6、第一码盘，7、第二码盘，8、U形支架，801、第一避空槽，9、扭簧。

具体实施方式

为了更好得理解本申请，将参考附图对本申请的各个方面做出更详细的说明。应理解，这些详细说明只是对本申请的示例性实施方式的描述，而非以任何方式限制本申请的范围。在说明书全文中，相同的附图标号指代相同的元件。

在附图中，为了便于说明，已稍微夸大了物体的厚度、尺寸和形状。附图仅为示例而非严格按比例绘制。

还应理解的是，用语“包含”“包括”、“具有”、“包含”、“包含有”，当在本说明书中使用时表示存在所述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件，但不排除存在或附加有一个或多个其他特征、整体、步骤、步骤、操作、元件、部件和/或它们的组合。此外，当诸如“…至少一个”的表述出现在所列特征的列表之后时，修饰整个所列特征，而不是修改列表中的单独元件。

如图1和图2所示，本实用新型的机器人手爪包括壳体及手爪。所述的手爪包括第一爪3和第二爪4。

所述的壳体包括第一壳体1和第二壳体2，所述的第一壳体1与所述的第二壳体2连接，所述的第一壳体1和第二壳体2之间形成空腔。所述的第一壳体1与第二壳体2之间可以是固定连接，此种结构组装较方便；所述的第一壳体1与第二壳体2之间也可以是通过卡扣可拆式连接，此种结构拆装较方便。所述的第一爪3固定连接在所述的第一壳体1的一端上，即所述的第一爪3是不会动的。所述的第一爪3包括爪体及设于所述的爪体的一端上的第一手指301，所述的爪体的另一端与所述的第一壳体1连接。所述的第一手指301设有多个，本具体实施例中，所述的第一手指301设有三个，三个第一手指301之间形成两个第一手指槽。

所述的壳体的空腔内设有驱动装置。所述的驱动装置包括舵机5，所述的舵机5的动力输出轴的两端分别露在所述的舵机5的两侧壁外。所述的动力输出轴的两端分别连接有第一码盘6和第二码盘7，所述的第一码盘6和第二码盘7与动力输出轴之间可以紧配合或用其他方式进行固定。所述的舵机5安装在所述的壳体的空腔内。所述的壳体内安装有U形支架8，且所述的U形支架8受壳体作用对其进行限位，使其不会发生位移。所述的U形支架8、第一码盘6、第二码盘7和舵机5侧壁之间有两种组装方式：

第一种：所述的U形支架8的两端分别固定连接在所述的舵机5的侧壁上，所述的第一码盘6和第二码盘7均与所述的第二爪4固定连接，舵机5运行可驱动第一码盘6和第二码盘7转动，同时带动第二爪4转动。

第二种：所述的U形支架8的两端分别固定连接在所述的第一码盘6和第二码盘7上，所述的第二爪4固定连接在所述的舵机5的外侧壁上。由于第一码盘6和第二码盘7与所述的U形支架8固定连接，因此，在第一码盘6和第二码盘7不动的情况下，舵机5运行可使舵机5转动，同时带动第二爪4转动。

本具体实施例中，所述的U形支架8、第一码盘6、第二码盘7和舵机5侧壁之间为第二种组装方式。所述的U形支架8的两端均设有第一避空槽801，所述的U形支架8的两端分别通过固定螺钉与第一码盘6和第二码盘7固定连接。所述的第一避空槽801为了避开动力输出轴的端部。

所述的第二爪4包括连接部及爪部404。所述的连接部包括连接板401，所述的连接板401的两端分别固定有固定板402。所述的固定板402大致呈三角形形状。所述的固定板402的一边与所述的连接板401连接，另一边设有第二避空槽403。两个所述的固定板402通过固定螺钉分别固定连接在所述的舵机5的两侧壁上，所述的第二避空槽403为了避开动力输出轴的端部。所述的爪部404的一端设有多个第二手指405，本具体实施例中，所述的第二手指405设有两个，相邻的两个第二手指405之间设有第二手指槽。

两个所述的固定板402之间设有连接轴406。所述的爪部404的另一端的两侧分别设有轴套407，两个所述的轴套407铰接在所述的连接轴406的两端外，所述的爪部404与所述的连接轴406之间可以相对转动。所述的连接轴406上还安装有扭簧9且该扭簧9位于两个所述的轴套407之间。所述的扭簧9的一端连接在所述的连接部上，所述的扭簧9的另一端连接在所述的爪部404上。所述的扭簧9为机器人手爪的柔性补偿结构。所述的第二壳体2靠近所述的第二爪4的一端设有缺口201，所述的第二爪4的连接部安装在所述的缺口201处，所述的缺口201为了避空所述的第二爪4的连接部。

本实用新型的机器人手爪的工作原理如下：

所述的舵机5运行带动所述的连接部朝远离第一爪3的方向运动，使所述的第二爪4与所述的第一爪3分开；当第一爪3也第二爪4之间抓取物体后，舵机5的马达反转，使连接部向第一爪3方向转动，从而带动所述的第二爪4逐渐靠拢所述的第一爪3，当第一爪3和第二爪4逐渐抓牢物体时，扭簧9会根据物体的重量来调节第二爪4与第一爪3的握紧力，使得第一爪3和第二爪4能够更加稳定地拿取物体。整个运行过程中，舵机5为机器人手爪提供位移输出，提供初始力和扭矩；扭簧9将舵机5提供的初始力和扭矩进行储存和转换。

本实用新型还提供一种机器人，包括机身，所述的机身的两侧均设有手臂，所述的手臂上安装有上述的机器人手爪。

Claims (9)

1.一种机器人手爪，其特征在于：包括壳体及手爪，所述的壳体内设有驱动装置；所述的手爪包括第一爪（3）和第二爪（4），所述的第一爪（3）固定连接在所述的壳体上，所述的第二爪（4）包括连接部及爪部；所述的驱动装置驱动所述的连接部转动，所述的爪部铰接在所述的连接部上，所述的爪部与所述的连接部的铰接处设有柔性补偿结构；所述的驱动装置驱动所述的连接部转动使所述的第一爪（3）和第二爪（4）开或合。

2.根据权利要求1所述的机器人手爪，其特征在于：所述的连接部设有连接轴（406），所述的爪部铰接在所述的连接轴（406）上；所述的柔性补偿结构包括扭簧（9），所述的扭簧（9）套合在所述的连接轴（406）外，所述的扭簧（9）的一端连接在所述的连接部上，所述的扭簧（9）的另一端连接在所述的爪部上。

3.根据权利要求2所述的机器人手爪，其特征在于：所述的驱动装置包括舵机（5），所述的舵机（5）安装在所述的壳体内，所述的舵机（5）的动力输出轴与所述的连接部固定连接。

4.根据权利要求2所述的机器人手爪，其特征在于：所述的驱动装置包括舵机（5），所述的舵机（5）的动力输出轴与所述的壳体固定连接，所述的舵机（5）与所述的连接部固定连接。

5.根据权利要求4所述的机器人手爪，其特征在于：所述的壳体包括第一壳体（1）和第二壳体（2）；所述的第一爪（3）固定连接在所述的第一壳体（1）的一端上，所述的第二壳体（2）与所述的第一壳体（1）连接，所述的第二壳体（2）靠近所述的第一爪（3）的一端设有缺口（408），所述的第二爪（4）安装在所述的缺口（408）处。

6.根据权利要求4所述的机器人手爪，其特征在于：所述的动力输出轴的两端分别贯通并露置在所述的舵机（5）的两侧壁外，所述的动力输出轴的两端分别连接有第一码盘（6）和第二码盘（7）。

7.根据权利要求6所述的机器人手爪，其特征在于：所述的壳体内设有U形支架（8），所述的U形支架（8）的两端分别固定连接在所述的第一码盘（6）和第二码盘（7）上。

8.根据权利要求6所述的机器人手爪，其特征在于：所述的连接部包括连接板（401）及分别设于所述的连接板（401）两端的固定板（402），两个所述的固定板（402）分别固定连接在所述的舵机（5）的两侧上，所述的连接轴（406）连接在两个所述的固定板（402）之间。

9.一种机器人，包括机身，其特征在于：还包括如权利要求1至8任何一项所述的机器人手爪，所述的机器人手爪设有两个，两个所述的机器人手爪分别设于所述的机身的两侧。

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