CN212372213U - 自适应夹爪 - Google Patents

Abstract

一种自适应夹爪，包括：支撑体、连接支撑体的爪体机构、及用于驱动爪体机构的驱动机构；爪体机构包括枢接支撑体的驱动连杆、枢接驱动连杆的中转连杆、枢接支撑体的从动连杆、枢接从动连杆远离支撑体一端的指节连杆、连接指节连杆的压指件、及用于带动从动连杆向抓取中心偏转的偏摆组件；指节连杆还与中转连杆枢接；驱动连杆与中转连杆在预定角度范围内相对摆动；驱动机构用于带动驱动连杆相对支撑体偏转，让指节连杆作为平行四边形的边移动，实现平行夹取；驱动连杆与中转连杆的相对角度在预定角度范围内变化时指节连杆及压指件绕从动连杆的活动端偏转，利用压指件对物料的外侧包围，实现轮廓包络抓取。

Description

自适应夹爪

技术领域

本实用新型涉及机械自动化技术领域，特别是涉及一种自适应夹爪。

背景技术

机械自动化是指机器或装置在无人干预的情况下按预定的程序或指令自动进行操作或控制的过程，而机械自动化就是机器或者装置通过机械方式来实现自动化控制的过程。

机器人末端夹持器具安装在机器人的末端法兰上，通过电驱动或气动方式实现简单的抓取动作，用来抓取物料，执行相关的动作任务。由于现有的机器人末端夹持器具仅能实现单一的夹持方式，例如仅能单独进行平行夹取、或仅能单独进行轮廓包络抓取等，导致需要夹持不同形状的工件时，需要将不同的末端夹持器具安装到机器人上，导致机器自动化处理的效率低下。

实用新型内容

基于此，有必要针对现有的机器人末端夹持器具的夹持方式单一，引起机器自动化处理的效率低下的问题，提供一种自适应夹爪。

一种自适应夹爪，包括：支撑体、连接所述支撑体的爪体机构、及用于驱动所述爪体机构的驱动机构；所述爪体机构包括枢接所述支撑体的驱动连杆、枢接所述驱动连杆的中转连杆、枢接所述支撑体的从动连杆、枢接所述从动连杆远离所述支撑体一端的指节连杆、连接所述指节连杆的压指件、及用于带动所述从动连杆向抓取中心偏转的偏摆组件；所述指节连杆还与所述中转连杆枢接；所述驱动连杆与所述中转连杆在预定角度范围内相对摆动；所述驱动机构用于带动所述驱动连杆相对支撑体偏转。

上述自适应夹爪，通过驱动机构带动驱动连杆偏转，同时偏摆组件带动从动连杆向抓取中心偏转，指节连杆、压指件在中转连杆及从动连杆的作用下向抓取中心靠近，各压指件从至少两侧对位于抓取中心的物料产生了夹持作用。驱动连杆与中转连杆会相对两者的枢接点保持第一边缘角度时，让指节连杆作为平行四边形的边移动，使压指件的按压侧相对支撑体的角度保持不变，实现平行夹取；当驱动机构带动驱动连杆偏转时，驱动连杆与中转连杆的相对角度在预定角度范围内变化，同时指节连杆及压指件绕从动连杆的活动端偏转，利用压指件对物料的外侧包围，实现轮廓包络抓取。

在其中一个实施例中，所述爪体机构还包括活动连接所述驱动连杆或所述中转连杆的角度锁定件，所述角度锁定件用于将所述驱动连杆与所述中转连杆之间的相对角度锁定为第一边缘角度；从而可利用各压指件的外推侧对物料的内腔进行抓取。

在其中一个实施例中，所述偏摆组件包括偏摆弹性件，所述偏摆弹性件带动所述从动连杆向所述抓取中心偏转；从而在对物料的外侧进行夹取或在需要松开物料的外侧时，均能使驱动连杆与中转连杆保持在第一边缘角度。

在其中一个实施例中，所述压指件上朝向所述抓取中心的一侧为按压侧；所述压指件的按压侧上覆盖有防滑垫；从而能增加压指件与物料之间的摩擦力，避免物料从夹爪上松脱。

在其中一个实施例中，所述驱动机构包括驱动电机、及连接所述驱动电机输出轴的螺纹传动组件；所述驱动电机通过所述螺纹传动组件带动所述驱动连杆相对所述支撑体偏转；从而可精确地带动驱动连杆进行偏转。

在其中一个实施例中，所述螺纹传动组件包括与所述驱动电机输出轴传动配合的驱动螺杆、螺纹套设在所述驱动螺杆上的传动块、及连接在所述传动块与所述驱动连杆之间的传递连杆；从而可精确地带动驱动连杆进行偏转。

在其中一个实施例中，所述支撑体包括第一基壳、与所述第一基壳相对设置的第二基壳、及靠近所述抓取中心设置的端盖压板；所述端盖压板朝向所述抓取中心的一侧设有凹槽；从而可在轮廓包络抓取过程中对物料产生容纳及限位作用，提高抓取的可靠性。

在其中一个实施例中，还包括控制电路；所述控制电路包括用于向所述驱动机构输出驱动信号的驱动模块、及连接所述驱动模块的无线通信模块；所述无线通信模块用于接收外部控制信号和/或用于向外发出反馈信号；从而能较大较少自适应夹爪的线缆布置，有助于提高机器人活动的灵活性。

在其中一个实施例中，还包括用于容纳所述控制电路的底座；所述底座连接在所述支撑体的一侧；从而对控制电路提供了良好的保护。

在其中一个实施例中，还包括设置在所述支撑体与所述底座之间的透光板；所述控制电路还包括产生灯光的灯光指示件，所述灯光指示件朝向所述透光板；从而可向外部指示自适应爪体的工作状态。

附图说明

图1为本实用新型的一实施例的自适应夹爪的立体示意图；

图2为图1所示的自适应夹爪的分解示意图，其中，第一基壳已隐藏；

图3为图1所示的自适应夹爪在另一角度的分解示意图，其中，第一基壳已隐藏；

图4为图3中爪体机构与驱动机构分离后的立体示意图；

图5为图4中的爪体机构的分解示意图；

图6为图1所示的自适应夹爪在进行平行夹取时的正视图；

图7为图1所示的自适应夹爪在进行轮廓包络抓取时的正视图；

图8为图1所示的自适应夹爪在进行内腔抓取时的正视图。

附图中各标号与含义之间的对应关系为：

100、自适应夹爪；20、支撑体；21、第一基壳；22、第二基壳；23、端盖压板；231、凹槽；24、安装板；30、爪体机构；31、驱动连杆；311、第一卡孔；312、卡销；32、中转连杆；321、第二卡孔；322、平行挡面；323、限位挡面；33、从动连杆；331、内槽口；34、指节连杆；35、压指件；351、按压侧；352、外推侧；353、防滑垫；36、偏摆组件；361、偏摆弹性件；362、偏摆轴；37、角度锁定件；40、驱动机构；41、驱动电机；42、螺纹传动组件；421、驱动螺杆；422、传动块；423、传递连杆；424、第一轴承件；425、第二轴承件；426、丝杆端盖；43、驱动转接板；431、传动槽；50、控制电路；60、底座；70、透光板。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，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”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

请参阅图1至图8，为本实用新型一实施方式的自适应夹爪100，用于安装在机器人的末端，实施对物料或工件的抓取。该自适应夹爪100包括：支撑体20、连接支撑体20的爪体机构30、及用于驱动爪体机构30的驱动机构40；抓取中心为支撑体20外侧的一固定点；爪体机构30的数量至少为二，且环绕抓取中心均匀分布；爪体机构30包括枢接支撑体20的驱动连杆31、枢接驱动连杆31的中转连杆32、枢接支撑体20的从动连杆33、枢接从动连杆33远离支撑体20一端的指节连杆34、连接指节连杆34的压指件35、及用于带动从动连杆33向抓取中心偏转的偏摆组件36；指节连杆34还与中转连杆32枢接；驱动连杆31与中转连杆32在预定角度范围内相对摆动。驱动机构40用于带动驱动连杆31相对支撑体20偏转。

通过驱动机构40带动驱动连杆31偏转，同时偏摆组件36带动从动连杆33向抓取中心偏转，指节连杆34、压指件35在中转连杆32及从动连杆33的作用下向抓取中心靠近，各压指件35从至少两侧对位于抓取中心的物料产生了夹持作用。

在假定驱动连杆31相对支撑体20的角度一定的情况下，在从动连杆33未受到物料的抵靠时，从动连杆33在偏摆组件36的作用下可通过指节连杆34带动中转连杆32，使中转连杆32相对驱动连杆31偏转，直至中转连杆32相对驱动连杆31偏转至预定角度范围的第一边缘角度。之后，在驱动连杆31发生转动的情况下，由于从动连杆33可相对支撑体20自由偏转，驱动连杆31与中转连杆32会相对两者的枢接点保持第一边缘角度，在合理调节配合长度下，让指节连杆34作为平行四边形的边移动，使压指件35的按压侧351相对支撑体20的角度保持不变，实现平行夹取。

当从动连杆33的移动受到物料的阻碍后，从动连杆33相对支撑体20的角度保持固定，同时从动连杆33的活动端相对支撑体20保持固定，当驱动机构40带动驱动连杆31偏转时，驱动连杆31与中转连杆32的相对角度在预定角度范围内变化，同时指节连杆34及压指件35绕从动连杆33的活动端偏转，利用压指件35对物料的外侧包围，实现轮廓包络抓取。

具体地，驱动连杆31相对支撑体20的旋转中心为第一枢接点，从动连杆33相对支撑体20的旋转中心为第二枢接点，指节连杆34相对从动连杆33的旋转中心为第三枢接点，指节连杆34相对中转连杆32的旋转中心为第四枢接点。当中转连杆32相对驱动连杆31保持处于第一边缘角度时，第一枢接点与第四枢接点的距离与第二枢接点与第三枢接点之间的距离接近或一致，第一枢接点与第二枢接点的距离与第三枢接点与第四枢接点之间的距离接近或一致，从而让爪体机构30的活动近似于平行四边形的变形，使指节连杆34及压指件35在活动过程中相对支撑体20保持预定角度。

具体地，第一边缘角度为预定角度范围的一个边界，当中转连杆32与驱动连杆31之间处于第一边缘角度时，各压指件35的按压侧351平行于同一直线，优选地，该直线通过抓取中心。

请参阅图6至图8，在其中一个实施方式中，爪体机构30还包括活动连接驱动连杆31或中转连杆32的角度锁定件37，角度锁定件37用于将驱动连杆31与中转连杆32之间的相对角度锁定为第一边缘角度。压指件35远离抓取中心的一侧为外推侧352，在驱动连杆31与中转连杆32之间的相对角度锁定为第一边缘角度后，各个压指件35的外推侧352表面平行与同一直线，同时驱动连杆31转动时，各外推侧352保持平行于该直线，从而可利用各压指件35的外推侧352对物料的内腔进行抓取。

请参阅图5，具体地，驱动连杆31上设有第一卡孔311，中转连杆32上设有第二卡孔321，在驱动连杆31与中转连杆32之间的相对角度锁定为第一边缘角度时，第一卡孔311与第二卡孔321轴向重合，同时角度锁定件37依次穿设到第一卡孔311及第二卡孔321中，使驱动连杆31与中转连杆32的角度锁定。

请参阅图5，具体地，为将驱动连杆31与中转连杆32的转动限制在预定角度范围，驱动连杆31与中转连杆32之一设有卡销312，另一设有平行挡面322及限位挡面323，当平行挡面322贴合到卡销312上时，驱动连杆31与中转连杆32之间处于第一边缘角度，当限位挡面323贴合到卡销312时，驱动连杆31与中转连杆32之间的角度为第二边缘角，即预定角度范围的另一个边界，此时指节连杆34相对从动连杆33的偏转到达极限。

请参阅图3及图4，在其中一个实施方式中，偏摆组件36包括偏摆弹性件361，偏摆弹性件361带动从动连杆33向抓取中心偏转。在偏摆弹性件361的弹性作用下，可实现从动连杆33的自动偏转，在对物料的外侧进行夹取或在需要松开物料的外侧时，均能使驱动连杆31与中转连杆32保持在第一边缘角度。

请参阅图4，具体地，偏摆组件36还包括转动设置在支撑体20中的偏摆轴362，从动连杆33通过偏摆轴362与支撑体20枢接，偏摆弹性件361连接在偏摆轴362与支撑体20之间，且让偏摆轴362向预定方向偏转。

请参阅图5，进一步地，为实现从动连杆33与偏摆轴362之间的角度同步，从动连杆33设有内槽口331，偏摆轴362端部容置在内槽口331中，且偏摆轴362端部的形状与内槽口331的形状接近或一致。在本实施方式中，偏摆弹性件361为扭簧。具体地，偏摆轴362通过轴套转动安装在支撑体20中。

请参阅图5，在其中一个实施方式中，压指件35上朝向抓取中心的一侧为按压侧351；压指件35的按压侧351上覆盖有防滑垫353。在进行平行夹取或轮廓包络抓取时，压指件35通过防滑垫353与物料接触，能增加压指件35与物料之间的摩擦力，避免物料从夹爪上松脱。

请参阅图5，在本实施方式中，压指件35与指节连杆34之间通过螺钉固定，在其他实施方式中，压指件35可以与指节连杆34一体化设置。

请参阅图2及图4，在其中一个实施方式中，驱动机构40包括驱动电机41、及连接驱动电机41输出轴的螺纹传动组件42；驱动电机41通过螺纹传动组件42带动驱动连杆31相对支撑体20偏转。通过螺纹传动组件42，从而可精确地带动驱动连杆31进行偏转。在其他实施方式中，驱动机构40还可以为气缸或电缸。

在其中一个实施方式中，螺纹传动组件42包括与驱动电机41输出轴传动配合的驱动螺杆421、螺纹套设在驱动螺杆421上的传动块422、及连接在传动块422与驱动连杆31之间的传递连杆423。在驱动电机41的输出轴转动时，驱动螺杆421跟随转动，由于传动块422的径向方向被传递连杆423所限定，传动块422将沿驱动螺杆421的轴向移动，并通过传递连杆423带动驱动螺杆421偏转。

请参阅图6，具体地，为保证各个爪体机构30同步向中心靠近，驱动螺杆421的轴向通过抓取中心。

请参阅图6，进一步地，为保证驱动螺杆421的转动灵活顺畅，螺纹传动组件42还包括固定在支撑体20中的第一轴承件424、及固定在支撑体20中的第二轴承件425。驱动螺杆421分别穿设在第一轴承件424及第二轴承件425中，从而减少驱动螺杆421所受到的摩擦。进一步地，为避免第二轴承件425的轴向晃动，螺纹传动组件42还包括设置在第二轴承件425一侧的丝杆端盖426。

请参阅图4，为提高驱动机构40紧凑性，驱动电机41为云台无刷电机。驱动机构40还包括连接驱动电机41输出轴的驱动转接板43，驱动转接板43上设有传动槽431，驱动螺杆421的一端穿设在传动槽431中，驱动螺杆421的端部形状与传动槽431的形状接近或一致，从而使驱动螺杆421与驱动电机41的输出轴同步转动。

请参阅图1及图2，在其中一个实施方式中，支撑体20包括第一基壳21、与第一基壳21相对设置的第二基壳22、及靠近抓取中心设置的端盖压板23；端盖压板23朝向抓取中心的一侧设有凹槽231。在第一基壳21与第二基壳22之间形成了空腔，以容纳、安装驱动机构40，端盖压板23表面的凹槽231可在轮廓包络抓取过程中对物料产生容纳及限位作用，提高抓取的可靠性。

请参阅图2，具体地，支撑体20还包括安装板24，安装板24分别第一基壳21及第二基壳22，驱动电机41安装在安装板24上。

在其中一个实施方式中，自适应夹爪还包括控制电路50；控制电路50包括用于向驱动机构40输出驱动信号的驱动模块、及连接驱动模块的无线通信模块；无线通信模块用于接收外部控制信号、或用于向外发出反馈信号。自适应夹爪100通过无线通信模块在无线传输方式下与外部装置进行信号交互，从而能较大减少自适应夹爪100的线缆布置，有助于提高机器人活动的灵活性。

具体地，无线通信模块为WiFi模块、蓝牙模块、或其他可实现无线电子信号传输的电子模块。进一步地，驱动模块通过检测向驱动电机41输入的电流，可感知爪体机构30的夹持力大小，从而可以做到力矩控制、及速度模式或置模式控制。

请参阅图1，在其中一个实施方式中，自适应夹爪还包括用于容纳控制电路50的底座60；底座60连接在支撑体20的一侧。由于控制电路50容置在底座60中，从而可自适应夹爪100的动作机构进行分隔，对控制电路50提供了良好的保护。

具体地，控制电路50与驱动电机41之间通过触点传递信号，从而能提高装配效率。具体地，底座60通过定位销与支撑体20准确对位，支撑体20与底座60之间通过螺钉固定连接。

在其中一个实施方式中，还包括设置在支撑体20与底座60之间的透光板70；控制电路50还包括产生灯光的灯光指示件，灯光指示件朝向透光板70。灯光指示件通过灯光颜色、亮度、或闪烁状态，可向外部指示自适应爪体的工作状态。

具体地，灯光指示件可以为RGB LED灯；灯光指示件所产生的灯光通过反射或折射输出值透光板70外。

本实施例中，通过驱动机构带动驱动连杆偏转，同时偏摆组件带动从动连杆向抓取中心偏转，指节连杆、压指件在中转连杆及从动连杆的作用下向抓取中心靠近，各压指件从至少两侧对位于抓取中心的物料产生了夹持作用。驱动连杆与中转连杆会相对两者的枢接点保持第一边缘角度时，让指节连杆作为平行四边形的边移动，使压指件的按压侧相对支撑体的角度保持不变，实现平行夹取；当驱动机构带动驱动连杆偏转时，驱动连杆与中转连杆的相对角度在预定角度范围内变化，同时指节连杆及压指件绕从动连杆的活动端偏转，利用压指件对物料的外侧包围，实现轮廓包络抓取。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种自适应夹爪，其特征在于，包括：支撑体、连接所述支撑体的爪体机构、及用于驱动所述爪体机构的驱动机构；所述爪体机构包括枢接所述支撑体的驱动连杆、枢接所述驱动连杆的中转连杆、枢接所述支撑体的从动连杆、枢接所述从动连杆远离所述支撑体一端的指节连杆、连接所述指节连杆的压指件、及用于带动所述从动连杆向抓取中心偏转的偏摆组件；所述指节连杆还与所述中转连杆枢接；所述驱动连杆与所述中转连杆在预定角度范围内相对摆动；所述驱动机构用于带动所述驱动连杆相对支撑体偏转。

2.根据权利要求1所述的自适应夹爪，其特征在于，所述爪体机构还包括活动连接所述驱动连杆或所述中转连杆的角度锁定件，所述角度锁定件用于将所述驱动连杆与所述中转连杆之间的相对角度锁定为第一边缘角度。

3.根据权利要求1所述的自适应夹爪，其特征在于，所述偏摆组件包括偏摆弹性件，所述偏摆弹性件带动所述从动连杆向所述抓取中心偏转。

4.根据权利要求1所述的自适应夹爪，其特征在于，所述压指件上朝向所述抓取中心的一侧为按压侧；所述压指件的按压侧上覆盖有防滑垫。

5.根据权利要求1所述的自适应夹爪，其特征在于，所述驱动机构包括驱动电机、及连接所述驱动电机输出轴的螺纹传动组件；所述驱动电机通过所述螺纹传动组件带动所述驱动连杆相对所述支撑体偏转。

6.根据权利要求5所述的自适应夹爪，其特征在于，所述螺纹传动组件包括与所述驱动电机输出轴传动配合的驱动螺杆、螺纹套设在所述驱动螺杆上的传动块、及连接在所述传动块与所述驱动连杆之间的传递连杆。

7.根据权利要求1所述的自适应夹爪，其特征在于，所述支撑体包括第一基壳、与所述第一基壳相对设置的第二基壳、及靠近所述抓取中心设置的端盖压板；所述端盖压板朝向所述抓取中心的一侧设有凹槽。

8.根据权利要求1至7任意一项所述的自适应夹爪，其特征在于，还包括控制电路；所述控制电路包括用于向所述驱动机构输出驱动信号的驱动模块、及连接所述驱动模块的无线通信模块；所述无线通信模块用于接收外部控制信号和/或用于向外发出反馈信号。

9.根据权利要求8所述的自适应夹爪，其特征在于，还包括用于容纳所述控制电路的底座；所述底座连接在所述支撑体的一侧。

10.根据权利要求9所述的自适应夹爪，其特征在于，还包括设置在所述支撑体与所述底座之间的透光板；所述控制电路还包括产生灯光的灯光指示件，所述灯光指示件朝向所述透光板。

Images