CN214924523U - 四连杆机械夹爪 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种四连杆机械夹爪，其包括：驱动装置，所述驱动装置用于提供驱动力；支撑件，所述支撑件设置于所述驱动装置；箱体，所述箱体设置于所述支撑件，并且所述驱动装置的输出轴穿过所述支撑件，位于所述箱体内；以及第一夹持组件和第二夹持组件，所述第一夹持组件和第二夹持组件均设置于所述箱体，以当所述第一夹持组件和第二夹持组件被驱动装置驱动时，能够相互接近或者相互远离，从而夹持被夹持的物体和释放被夹持的物体；其中，所述第一夹持组件和第二夹持组件的结构相同；并且沿穿过所述驱动装置的输出轴的中心线的平面对称设置。

Description

四连杆机械夹爪

技术领域

本公开涉及一种夹持装置，尤其涉及一种四连杆机械夹爪。

背景技术

机械夹爪又称为末端执行器，是工业上下料流程中物料操作必备的执行部件之一。其通过法兰盘安装于工业机器人/机械臂/上下料机器人末端，主要实现抓住工件，握持工件和释放工件；目前国内外对刚性手爪研究比较成熟，其结构形式分为夹钳式、吸附式、仿生多指等，组成有驱动机构、传动机构和手指，驱动方式为电机伺服驱动和气压驱动等。

目前，全球较为成熟的夹爪生产公司均以欧美日公司为主，实力较强的公司有SCHUNK、FESTO、RIGHTHAND Labs、ROBOTIQ、SMC、SoftRobotics、Grabit、IAI等。反观国内，中国的夹爪市场几乎被这些国外产品所垄断。但是，借着机器人爆发的大势，夹爪迎来了最佳的市场切入契机。虽说夹爪是一个较前沿且很实用的研究领域，但国内却鲜有企业专门对其进行研发生产。究其原因，不外乎“价格高”与“定制化强”两大因素。

首先，虽然，近年来应用软材料设计制造的软体手引起了广泛关注。软体手应用柔性材质可达成变形的效果，能够自适应地包覆住目标物体，而无需预先知道其准确的形状和尺寸，有望解决异形、易损物品大规模自动化生产问题。(应用空间大)软体抓手达到食品级材质可抓取食品、药品；抓手材质柔软，可抓取易碎品、不规则产品；包裹性好，可完成多工序抓取；物流、玩具、食品包装、3c电子、汽车零部件、服装纺织等都使用，可预见出货量大。(竞争对手少)国内目前主要SRT和柔触两家在做软体抓手，据说产品出自同一专利，项目还处于成长期阶段。但是，软体手目前还具有显著的缺点。比如，(新材料门槛高)在高分子基体材料中，加入了纳米添加剂，提升了现有柔性材料的拉伸强度和耐磨性。而材料的研发本身就具备较高的knowhow，因为除了材料的选择和配比，制造工艺、环境和条件也会影响制成效果。(量产门槛大)工业场景对产品寿命、一致性、成本要求高，实现量产过程对产品的良率和一致性的控制提升要求很高。就价格而言，是本实用新型要解决的问题，降低成本也是科研的一部分实际任务。

其次，像德国SCHUNK、加拿大ROBOTIQ、日本SMC和IAI等都徒成熟的产品，其多为刚性结构形式，不具备柔性作业优点。

实用新型内容

为了解决上述技术问题之一，本公开提供了一种四连杆机械夹爪。

根据本公开的一个方面，提供了一种四连杆机械夹爪，其包括：

驱动装置，所述驱动装置用于提供驱动力；

支撑件，所述支撑件设置于所述驱动装置；

箱体，所述箱体设置于所述支撑件，并且所述驱动装置的输出轴穿过所述支撑件，位于所述箱体内；以及

第一夹持组件和第二夹持组件，所述第一夹持组件和第二夹持组件均设置于所述箱体，以当所述第一夹持组件和第二夹持组件被驱动装置驱动时，能够相互接近或者相互远离，从而夹持被夹持的物体和释放被夹持的物体；

其中，所述第一夹持组件和第二夹持组件的结构相同；并且沿穿过所述驱动装置的输出轴的中心线的平面对称设置；

其中，所述第一夹持组件和第二夹持组件均包括：

第一连杆，所述第一连杆的一端铰接于所述箱体；

第二连杆，所述第二连杆的一端铰接于所述第一连杆的另一端；

第三连杆，所述第三连杆的一端铰接于所述第二连杆的另一端；以及

第四连杆，所述第四连杆的一端铰接于所述箱体，另一端铰接于所述第三连杆的中部，并使得所述第三连杆的另一端形成为夹持部。

根据本公开的至少一个实施方式的四连杆机械夹爪，所述第三连杆的另一端形成为平面状，当所述第一夹持组件的第三连杆的另一端和第二夹持组件的第三连杆的另一端接触时，所述第一夹持组件的第三连杆的另一端和第二夹持组件的第三连杆的另一端贴合。

根据本公开的至少一个实施方式的四连杆机械夹爪，所述第三连杆的另一端设置有压力传感器，以通过所述压力传感器检测第三连杆与被夹持的物体之间的作用力。

根据本公开的至少一个实施方式的四连杆机械夹爪，所述第一连杆的一端与箱体的铰接轴上设置蜗轮，所述驱动装置的输出轴上设置有蜗杆，所述蜗轮与所述蜗杆配合，以当所述驱动装置的输出轴转动时，带动所述蜗轮转动，使得第一连杆绕铰接轴转动。

根据本公开的至少一个实施方式的四连杆机械夹爪，还包括：所述输出轴与蜗杆之间设置有梅花联轴器。

根据本公开的至少一个实施方式的四连杆机械夹爪，所述蜗杆轴通过弹性连接器连接有旋转增量编码器，以通过所述旋转增量编码器获得驱动装置的当前位置。

根据本公开的至少一个实施方式的四连杆机械夹爪，还包括控制器，所述控制器连接于所述压力传感器以及旋转增量编码器，并且根据所述压力传感器所检测的被夹持的物体与第三连杆之间的压力控制所述驱动装置的动作。

根据本公开的至少一个实施方式的四连杆机械夹爪，还包括压簧组件，所述压簧组件的一端铰接于所述第一连杆的中部，所述压簧组件的另一端铰接于所述第二连杆的中部。

根据本公开的至少一个实施方式的四连杆机械夹爪，所述压簧组件包括：

压簧座，所述压簧座的一端铰接于所述第一连杆，所述压簧座的另一端形成有导向孔；

压簧柱，所述压簧柱的一端可滑动地设置于所述导向孔内，所述压簧柱的另一端铰接于所述第二连杆；以及

弹簧，所述弹簧的一端支撑于所述压簧座，另一端支撑于所述压簧柱。

根据本公开的至少一个实施方式的四连杆机械夹爪，所述压力传感器为电阻式压力传感器、压电式压力传感器或压阻式压力传感器。

附图说明

附图示出了本公开的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本公开的原理，其中包括了这些附图以提供对本公开的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。

图1是根据本公开的一个实施方式的四连杆机械夹爪的结构示意图。

图2是根据本公开的一个实施方式的第一夹持组件的结构示意图。

图3是根据本公开的一个实施方式的压簧组件的结构示意图。

图中附图标记具体为：

110 驱动装置

120 支撑件

130 箱体

140 第一连杆

150 第二连杆

160 第三连杆

170 第四连杆

180 压力传感器

190 蜗轮

200 蜗杆

210 梅花联轴器

220 弹性连接器

230 旋转增量编码器

240 压簧座

250 压簧柱

260 弹簧。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本公开作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本公开的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本公开相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本公开的技术方案。

除非另有说明，否则示出的示例性实施方式/实施例将被理解为提供可以在实践中实施本公开的技术构思的一些方式的各种细节的示例性特征。因此，除非另有说明，否则在不脱离本公开的技术构思的情况下，各种实施方式/实施例的特征可以另外地组合、分离、互换和/或重新布置。

在附图中使用交叉影线和/或阴影通常用于使相邻部件之间的边界变得清晰。如此，除非说明，否则交叉影线或阴影的存在与否均不传达或表示对部件的具体材料、材料性质、尺寸、比例、示出的部件之间的共性和/或部件的任何其它特性、属性、性质等的任何偏好或者要求。此外，在附图中，为了清楚和/或描述性的目的，可以夸大部件的尺寸和相对尺寸。当可以不同地实施示例性实施例时，可以以不同于所描述的顺序来执行具体的工艺顺序。例如，可以基本同时执行或者以与所描述的顺序相反的顺序执行两个连续描述的工艺。此外，同样的附图标记表示同样的部件。

当一个部件被称作“在”另一部件“上”或“之上”、“连接到”或“结合到”另一部件时，该部件可以直接在所述另一部件上、直接连接到或直接结合到所述另一部件，或者可以存在中间部件。然而，当部件被称作“直接在”另一部件“上”、“直接连接到”或“直接结合到”另一部件时，不存在中间部件。为此，术语“连接”可以指物理连接、电气连接等，并且具有或不具有中间部件。

为了描述性目的，本公开可使用诸如“在……之下”、“在……下方”、“在……下”、“下”、“在……上方”、“上”、“在……之上”、“较高的”和“侧(例如，如在“侧壁”中)”等的空间相对术语，从而来描述如附图中示出的一个部件与另一(其它)部件的关系。除了附图中描绘的方位之外，空间相对术语还意图包含设备在使用、操作和/或制造中的不同方位。例如，如果附图中的设备被翻转，则被描述为“在”其它部件或特征“下方”或“之下”的部件将随后被定位为“在”所述其它部件或特征“上方”。因此，示例性术语“在……下方”可以包含“上方”和“下方”两种方位。此外，设备可被另外定位(例如，旋转90度或者在其它方位处)，如此，相应地解释这里使用的空间相对描述语。

这里使用的术语是为了描述具体实施例的目的，而不意图是限制性的。如这里所使用的，除非上下文另外清楚地指出，否则单数形式“一个(种、者)”和“所述(该)”也意图包括复数形式。此外，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”以及它们的变型时，说明存在所陈述的特征、整体、步骤、操作、部件、组件和/或它们的组，但不排除存在或附加一个或更多个其它特征、整体、步骤、操作、部件、组件和/或它们的组。还要注意的是，如这里使用的，术语“基本上”、“大约”和其它类似的术语被用作近似术语而不用作程度术语，如此，它们被用来解释本领域普通技术人员将认识到的测量值、计算值和/或提供的值的固有偏差。

图1是根据本公开的一个实施方式的四连杆机械夹爪的结构示意图。

如图1所述的四连杆机械夹爪，其包括：

驱动装置110，所述驱动装置110用于提供驱动力；

支撑件120，所述支撑件120设置于所述驱动装置110；

箱体130，所述箱体130设置于所述支撑件120，并且所述驱动装置110的输出轴穿过所述支撑件120，位于所述箱体130内；以及

第一夹持组件和第二夹持组件，所述第一夹持组件和第二夹持组件均设置于所述箱体130，以当所述第一夹持组件和第二夹持组件被驱动装置110驱动时，能够相互接近或者相互远离，从而夹持被夹持的物体和释放被夹持的物体；

其中，所述第一夹持组件和第二夹持组件的结构相同；并且沿穿过所述驱动装置110的输出轴的中心线的平面对称设置；

其中，所述第一夹持组件和第二夹持组件均包括：

第一连杆140，所述第一连杆140的一端铰接于所述箱体130；

第二连杆150，所述第二连杆150的一端铰接于所述第一连杆140的另一端；

第三连杆160，所述第三连杆160的一端铰接于所述第二连杆150的另一端；以及

第四连杆170，所述第四连杆170的一端铰接于所述箱体130，另一端铰接于所述第三连杆160的中部，并使得所述第三连杆160的另一端形成为夹持部。

本公开中，所述第三连杆160的另一端形成为平面状，当所述第一夹持组件的第三连杆160的另一端和第二夹持组件的第三连杆160的另一端接触时，所述第一夹持组件的第三连杆160的另一端和第二夹持组件的第三连杆160的另一端贴合。

所述第三连杆160的另一端设置有压力传感器180，以通过所述压力传感器180检测第三连杆160与被夹持的物体之间的作用力。

本公开中，优选地，所述第一连杆140的一端与箱体130的铰接轴上设置蜗轮190，所述驱动装置110的输出轴上设置有蜗杆200，所述蜗轮190与所述蜗杆200配合，以当所述驱动装置110的输出轴转动时，带动所述蜗轮190转动，使得第一连杆140绕铰接轴转动。

所述的四连杆机械夹爪还包括：所述输出轴与蜗杆200之间设置有梅花联轴器210。

所述蜗杆200轴通过弹性连接器220连接有旋转增量编码器230，以通过所述旋转增量编码器230获得驱动装置110的当前位置。

所述的四连杆机械夹爪还包括控制器，所述控制器连接于所述压力传感器180以及旋转增量编码器230，并且根据所述压力传感器180所检测的被夹持的物体与第三连杆160之间的压力控制所述驱动装置110的动作。

所述的四连杆机械夹爪还包括压簧组件，所述压簧组件的一端铰接于所述第一连杆140的中部，所述压簧组件的另一端铰接于所述第二连杆150的中部。

具体地，所述压簧组件包括：

压簧座240，所述压簧座240的一端铰接于所述第一连杆140，所述压簧座240的另一端形成有导向孔；

压簧柱250，所述压簧柱250的一端可滑动地设置于所述导向孔内，所述压簧柱250的另一端铰接于所述第二连杆150；以及

弹簧260，所述弹簧260的一端支撑于所述压簧座240，另一端支撑于所述压簧柱250。

优选地，所述压力传感器180为电阻式压力传感器、压电式压力传感器或压阻式压力传感器。

由此本公开的四连杆机械夹爪，具有以下优点：

1)本公开与现有技术中的机械夹爪相比，本公开的四连杆机械夹爪增加了一对弹簧，类似于弹簧减震器结构，应用了欠驱动的知识，能使手指的运动更加合理，使指尖以平面接触物体，在传感器的辅助下，夹爪更具有柔性作业的能力。

2)通过压力传感器的设置，可反馈夹持力的大小(反馈时间在ms级别，基本上可以忽略不计延时行程)，所以不会对易碎物体造成任何损伤，也就是具有柔性作业的特点。同时通过反馈该手爪能够自适应不同尺寸、形状和重量的工件。满足了对物料智能化抓取和夹持需求，解决了传统机械夹爪难以适用抓持不同物料的问题。

3)本公开的四连杆机械夹爪适用领域广，能应用于工业，实现机加工的物料抓取；能应用于农业，实现果蔬套袋采摘；能应用于智能家居，作为末端执行器通过法兰盘安装在机器人的手臂上，实现衣物整理、端茶送水等指令，可以使用触屏或遥控来提高人机交互、人机协作。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例/方式”、“一些实施例/方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例/方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例/方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例/方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例/方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例/方式或示例以及不同实施例/方式或示例的特征进行结合和组合。

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。在本申请的描述中，“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。

本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本公开，而并非是对本公开的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述公开的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本公开的范围内。

Claims (10)

1.一种四连杆机械夹爪，其特征在于，包括：

驱动装置，所述驱动装置用于提供驱动力；

支撑件，所述支撑件设置于所述驱动装置；

箱体，所述箱体设置于所述支撑件，并且所述驱动装置的输出轴穿过所述支撑件，位于所述箱体内；以及

第一夹持组件和第二夹持组件，所述第一夹持组件和第二夹持组件均设置于所述箱体，以当所述第一夹持组件和第二夹持组件被驱动装置驱动时，能够相互接近或者相互远离，从而夹持被夹持的物体和释放被夹持的物体；

其中，所述第一夹持组件和第二夹持组件的结构相同；并且沿穿过所述驱动装置的输出轴的中心线的平面对称设置；

其中，所述第一夹持组件和第二夹持组件均包括：

第一连杆，所述第一连杆的一端铰接于所述箱体；

第二连杆，所述第二连杆的一端铰接于所述第一连杆的另一端；

第三连杆，所述第三连杆的一端铰接于所述第二连杆的另一端；以及

第四连杆，所述第四连杆的一端铰接于所述箱体，另一端铰接于所述第三连杆的中部，并使得所述第三连杆的另一端形成为夹持部。

2.如权利要求1所述的四连杆机械夹爪，其特征在于，所述第三连杆的另一端形成为平面状，当所述第一夹持组件的第三连杆的另一端和第二夹持组件的第三连杆的另一端接触时，所述第一夹持组件的第三连杆的另一端和第二夹持组件的第三连杆的另一端贴合。

3.如权利要求1所述的四连杆机械夹爪，其特征在于，所述第三连杆的另一端设置有压力传感器，以通过所述压力传感器检测第三连杆与被夹持的物体之间的作用力。

4.如权利要求3所述的四连杆机械夹爪，其特征在于，所述第一连杆的一端与箱体的铰接轴上设置蜗轮，所述驱动装置的输出轴上设置有蜗杆，所述蜗轮与所述蜗杆配合，以当所述驱动装置的输出轴转动时，带动所述蜗轮转动，使得第一连杆绕铰接轴转动。

5.如权利要求4所述的四连杆机械夹爪，其特征在于，还包括：所述输出轴与蜗杆之间设置有梅花联轴器。

6.如权利要求4所述的四连杆机械夹爪，其特征在于，所述蜗杆轴通过弹性连接器连接有旋转增量编码器，以通过所述旋转增量编码器获得驱动装置的当前位置。

7.如权利要求6所述的四连杆机械夹爪，其特征在于，还包括控制器，所述控制器连接于所述压力传感器以及旋转增量编码器，并且根据所述压力传感器所检测的被夹持的物体与第三连杆之间的压力控制所述驱动装置的动作。

8.如权利要求1所述的四连杆机械夹爪，其特征在于，还包括压簧组件，所述压簧组件的一端铰接于所述第一连杆的中部，所述压簧组件的另一端铰接于所述第二连杆的中部。

9.如权利要求8所述的四连杆机械夹爪，其特征在于，所述压簧组件包括：

压簧座，所述压簧座的一端铰接于所述第一连杆，所述压簧座的另一端形成有导向孔；

压簧柱，所述压簧柱的一端可滑动地设置于所述导向孔内，所述压簧柱的另一端铰接于所述第二连杆；以及

弹簧，所述弹簧的一端支撑于所述压簧座，另一端支撑于所述压簧柱。

10.如权利要求3所述的四连杆机械夹爪，其特征在于，所述压力传感器为电阻式压力传感器、压电式压力传感器或压阻式压力传感器。

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