CN213616748U - 一种柔性夹持抓手 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种柔性夹持抓手，包括气缸、移动架、压板、连杆机构和两个受力能形变的柔性架，移动架与气缸的活塞杆连接，气缸用于推动移动架做直线运动，两个柔性架前后间隔固定在移动架的上端，两个柔性架通过第一横杆连接，第一横杆上铰接有两根第一连杆，压板位于第一横杆的上方，每根第一连杆的上端分别轴接在压板上，连杆机构用于调整压板的俯仰角度，以使得压板与两个柔性架之间形成一空间大小能变化的夹持空间；优点是夹持可靠且能适用范围更广。

Description

一种柔性夹持抓手

技术领域

本实用新型涉及机器人技术领域，尤其涉及到一种柔性夹持抓手。

背景技术

机器人手爪是末端执行器的一种形式，是安装在机器人手臂上用来进行某种操作或作业的附加装置，机器人手爪的选择始终是机器人手臂设计的重要组成部分。诸如有申请号为201921743020.2的中国专利公开了一种柔性机械爪，其包括机架、长抓手、短抓手、支撑杆、舵机、舵机摇臂、弹簧、铜柱。其中，舵机摇臂、弹簧、机架、长抓手共同组成单自由度的曲杆摇杆机构。当想要控制夹紧材料时，只需控制固定于机架上的舵机向指定方向转动，即可带动舵机摇臂转动，并以此带动长抓手及利用支撑杆实现与之同步运动的短抓手收缩，其具有机构简单、成本低廉等特点，并且具有较好的柔性适应能力。

但是上述装置存在如下的缺点：1、其所谓的柔性抓取效果，主要集中在柔性调节抓取力上，当抓取力过大时，弹簧被压缩，抵消部分抓取力，可能造成物件脱落的现象；2、在抓取物方面，其仅采用长抓手、短抓手和支撑杆组成的上大下小的机械爪，可夹持物仅限于具有有限大小范围、特定形状的物件，例如圆柱、圆球等，无法实现如大小不一的平板、曲面、圆球、长方体等的夹持，应用范围有待提高。

发明内容

为了解决上述现有技术中存在的不足，本实用新型提供一种夹持可靠且能适用范围更广的柔性夹持抓手。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种柔性夹持抓手，包括气缸、移动架、压板、连杆机构和两个受力能形变的柔性架，所述的移动架与所述的气缸的活塞杆连接，所述的气缸用于推动所述的移动架做直线运动，两个所述的柔性架前后间隔固定在所述的移动架的上端，两个所述的柔性架通过第一横杆连接，所述的第一横杆上铰接有两根第一连杆，所述的压板位于所述的第一横杆的上方，每根所述的第一连杆的上端分别轴接在所述的压板上，所述的连杆机构用于调整所述的压板的俯仰角度，以使得所述的压板与两个所述的柔性架之间形成一空间大小能变化的夹持空间。

所述的连杆机构包括支撑架、第二连杆、第三连杆和曲杆，所述的支撑架固定在所述的气缸的缸体上，所述的第二连杆的一端铰接在所述的支撑架上，所述的第二连杆的另一端铰接在所述的第三连杆的一端，所述的第三连杆的另一端铰接在所述的曲杆的一端，所述的第三连杆的中部还轴接有第二横杆，所述的第二横杆连接在所述的两个所述的柔性架之间，且位于所述的第一横杆的下方，所述的曲杆的另一端固定在所述的压板上，两根所述的第一连杆分别铰接在所述的曲杆的两侧。该结构中，当气缸推动推杆向左移动时，移动架也随之移动，移动架的移动会使得第二横杆同步向左移动，由于第三连杆的中部与第二横杆铰接，当第二横杆向左移动时，第三连杆围绕右侧的铰接点逆时针转动，使得第三连杆整体呈向下运动的趋势，这样带动曲杆也向下运动，由于曲杆和压板是固定的，压板也随之向下运动，且压板整体也呈逆时针转动的趋势，使其不断靠近柔性架，实现夹持工件的目的。

每个所述的柔性架的下端均设置有卡块，所述的移动架的上端开设有两个卡槽，所述的卡块插设在对应所述的卡槽内。该结构中，柔性架采用卡块与卡槽的配合从而实现可拆卸连接在移动架上，便于拆装。

所述的移动架设置在所述的气缸的缸体的上端，且所述的移动架的一端通过推杆与所述的气缸的活塞杆连接。该结构中，将移动架置于气缸的缸体上，节省了整体占用的体积，使得整体体积较好，便于操控，推杆的设置则利于在气缸工作时带动移动架运动。

所述的移动架与所述的气缸的缸体之间设置有导向组件，所述的导向组件包括固定在所述的移动架下端的滑块和固定在所述的气缸的缸体上的导轨，所述的滑块可滑动设置在所述的导轨上。该结构中，导轨与滑块的配合一方面对移动架的运动起到导向作用，使移动架移动不易错位，另一方面使移动架移动更顺畅。

每个所述的柔性架分别包括底板和两块柔性板，所述的底板和两块所述的柔性板围设呈三角形结构，所述的卡块固定在所述的底板的下端，两块所述的柔性板之间设置有多根上下间隔分布的隔板，所述的隔板的两端分别活动连接在两块所述的柔性板上。该结构中，柔性架整体呈三角形结构，结构较为稳定，当不接触工件时，柔性架不会发生弯曲，此时压板不会发生下压行为，当且仅当气缸推动推杆向左运动时，导致压板持续下压，当一侧受力时，根据柔性板和隔板共同导致的鱼鳍效应，可以向受力一侧发生弯曲变形，从而可以适应夹持工件的形状进行变化，做到更大的夹持面和夹持力。

所述的柔性板的材质为聚氨酯柔性材料。该结构中，聚氨酯柔性材料为现有技术，其具有良好的回弹性，还具有优异的抗张强度、抗撕裂强度，从而可以长时间使用而不损坏。

所述的压板的下表面高低不平，呈波纹状结构。其好处在于增大与待夹持工件之间的摩擦力。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：移动架的设置用于在气缸的作用下带动柔性架左右移动；压板通过第一连杆能相对第一横杆转动；连杆机构的设置用于调整压板的俯仰角度，使得压板与柔性架之间的距离得以发生变化；柔性架受力后能产生形变，这样与压板相互配合起到牢靠夹持工件的目的，且对工件的形状无特定要求，适用范围广；本实用新型夹持可靠且能适用范围更广。

附图说明

图1为本实用新型的立体结构示意图；

图2为本实用新型的侧视图；

图3为本实用新型中柔性架的立体结构示意图；

图4为本实用新型中移动架的立体结构示意图；

图5为本实用新型中压板的立体结构示意图；

图6为本实用新型的工作时的起始状态示意图；

图7为本实用新型的工作时的中间状态示意图；

图8为本实用新型的工作时的夹持状态示意图一；

图9为本实用新型的工作时的夹持状态示意图二。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明，但不作为对本实用新型的限定。

实施例一：如图所示，一种柔性夹持抓手，包括气缸1、移动架2、压板3、连杆机构4和两个受力能形变的柔性架5，移动架2与气缸1的活塞杆连接，气缸1用于推动移动架2做直线运动，两个柔性架5前后间隔固定在移动架2的上端，两个柔性架5通过第一横杆6连接，第一横杆6上铰接有两根第一连杆9，压板3位于第一横杆6的上方，每根第一连杆9的上端分别轴接在压板3上，连杆机构4用于调整压板3的俯仰角度，以使得压板3与两个柔性架5之间形成一空间大小能变化的夹持空间。

实施例二：如图所示，其他结构与实施例一相同，其不同之处在于，连杆机构4包括支撑架41、第二连杆42、第三连杆43和曲杆44，支撑架41固定在气缸1的缸体上，第二连杆42的一端铰接在支撑架41上，第二连杆42的另一端铰接在第三连杆43的一端，第三连杆43的另一端铰接在曲杆44的一端，第三连杆43的中部还轴接有第二横杆7，第二横杆7连接在两个柔性架5之间，且位于第一横杆6的下方，曲杆44的另一端固定在压板3上，两根第一连杆9分别铰接在曲杆44的两侧。

该结构中，主要通过以下3步骤实现夹持工件的目的：

1）如图6至图7所示，当气缸1推动推杆22向左运动时，移动架2也随之移动，与此同时柔性架5同步移动，柔性架5的移动带动第二横杆7和第二连杆42的上端向左运动，根据连杆运动原理，第三连杆43绕着第二横杆7顺时针转动；第三连杆43依次带动曲杆44和压板3逆时针转动，如图7所示。

2）如图7至图8所示，气缸1持续推动推杆22向左运动，柔性架5与待夹工件的右端接触，柔性架5的左侧受力，向左侧弯曲变形。柔性架5的弯曲变形带动第一横杆6和第二横杆7绕柔性架5逆时针运动，且第一横杆6的运动范围大于第二横杆7的运动范围；第一横杆6和第二横杆7分别带动两根第一连杆9的平动、转动和第三连杆43的平动、转动，两者共同作用带动曲杆44向下方运动且逆时针转动，由于曲杆44与压板3固接，从而实现压板3的右侧与待测工件接触，如图8所示。

3）如图8至图9所示，气缸1持续推动推杆22向左运动，柔性架5的左侧持续与待夹工件的右端接触，柔性架5继续增加受力，增大向左侧的弯曲变形。与步骤2）相同，曲杆44则继续逆时针旋转且向下方运动，因压板3的右侧已与待测工件接触，压板3继续进行逆时针旋转，实现待测工件与压板3最大接触面，压板3与柔性架5之间形成的夹持空间不断压紧工件，实现牢靠夹持。

每个柔性架5的下端均设置有卡块51，移动架2的上端开设有两个卡槽21，卡块51插设在对应卡槽21内。该结构中，柔性架5采用卡块51与卡槽21的配合从而实现可拆卸连接在移动架2上，便于拆装。

实施例三：如图所示，其他结构与实施例二相同，其不同之处在于，移动架2设置在气缸的缸体的上端，且移动架2的一端通过推杆22与气缸1的活塞杆连接。该结构中，将移动架2置于气缸1的缸体上，节省了整体占用的体积，使得整体体积较好，便于操控，推杆22的设置则利于在气缸1工作时带动移动架2运动。

移动架2与气缸1的缸体之间设置有导向组件8，导向组件8包括固定在移动架2下端的滑块和固定在气缸1的缸体上的导轨，滑块可滑动设置在导轨上。该结构中，导轨与滑块的配合一方面对移动架2的运动起到导向作用，使移动架2移动不易错位，另一方面使移动架2移动更顺畅。

实施例四：如图所示，其他结构与实施例三相同，其不同之处在于，每个柔性架5分别包括底板52和两块柔性板53，底板52和两块柔性板53围设呈三角形结构，卡块51固定在底板52的下端，两块柔性板53之间设置有多根上下间隔分布的隔板54，隔板54的两端分别活动连接在两块柔性板53上。该结构中，柔性架5整体呈三角形结构，结构较为稳定，当不接触工件时，柔性架5不会发生弯曲，此时压板3不会发生下压行为，当且仅当气缸1推动推杆22向左运动时，导致压板3持续下压，当一侧受力时，根据柔性板53和隔板54共同导致的FinRay效应，可以向受力一侧发生弯曲变形，从而可以适应夹持工件的形状进行变化，做到更大的夹持面和夹持力。

柔性板53的材质为聚氨酯柔性材料。该结构中，聚氨酯柔性材料为现有技术，其具有良好的回弹性，还具有优异的抗张强度、抗撕裂强度，从而可以长时间使用而不损坏。

压板3的下表面高低不平，呈波纹状结构。其好处在于增大与待夹持工件之间的摩擦力。

值得注意的是，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并非因此限定本实用新型的专利保护范围，本实用新型还可以对上述各种零部件的构造进行材料和结构的改进，或者是采用技术等同物进行替换。故凡运用本实用新型的说明书及图示内容所作的等效结构变化，或直接或间接运用于其他相关技术领域均同理皆包含于本实用新型所涵盖的范围内。

Claims (8)

1.一种柔性夹持抓手，其特征在于：包括气缸、移动架、压板、连杆机构和两个受力能形变的柔性架，所述的移动架与所述的气缸的活塞杆连接，所述的气缸用于推动所述的移动架做直线运动，两个所述的柔性架前后间隔固定在所述的移动架的上端，两个所述的柔性架通过第一横杆连接，所述的第一横杆上铰接有两根第一连杆，所述的压板位于所述的第一横杆的上方，每根所述的第一连杆的上端分别轴接在所述的压板上，所述的连杆机构用于调整所述的压板的俯仰角度，以使得所述的压板与两个所述的柔性架之间形成一空间大小能变化的夹持空间。

2.根据权利要求1所述的一种柔性夹持抓手，其特征在于：所述的连杆机构包括支撑架、第二连杆、第三连杆和曲杆，所述的支撑架固定在所述的气缸的缸体上，所述的第二连杆的一端铰接在所述的支撑架上，所述的第二连杆的另一端铰接在所述的第三连杆的一端，所述的第三连杆的另一端铰接在所述的曲杆的一端，所述的第三连杆的中部还轴接有第二横杆，所述的第二横杆连接在所述的两个所述的柔性架之间，且位于所述的第一横杆的下方，所述的曲杆的另一端固定在所述的压板上，两根所述的第一连杆分别铰接在所述的曲杆的两侧。

3.根据权利要求1所述的一种柔性夹持抓手，其特征在于：每个所述的柔性架的下端均设置有卡块，所述的移动架的上端开设有两个卡槽，所述的卡块插设在对应所述的卡槽内。

4.根据权利要求1所述的一种柔性夹持抓手，其特征在于：所述的移动架设置在所述的气缸的缸体的上端，且所述的移动架的一端通过推杆与所述的气缸的活塞杆连接。

5.根据权利要求4所述的一种柔性夹持抓手，其特征在于：所述的移动架与所述的气缸的缸体之间设置有导向组件，所述的导向组件包括固定在所述的移动架下端的滑块和固定在所述的气缸的缸体上的导轨，所述的滑块可滑动设置在所述的导轨上。

6.根据权利要求3所述的一种柔性夹持抓手，其特征在于：每个所述的柔性架分别包括底板和两块柔性板，所述的底板和两块所述的柔性板围设呈三角形结构，所述的卡块固定在所述的底板的下端，两块所述的柔性板之间设置有多根上下间隔分布的隔板，所述的隔板的两端分别活动连接在两块所述的柔性板上。

7.根据权利要求6所述的一种柔性夹持抓手，其特征在于：所述的柔性板的材质为聚氨酯柔性材料。

8.根据权利要求1所述的一种柔性夹持抓手，其特征在于：所述的压板的下表面高低不平，呈波纹状结构。

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