CN216940753U - 具有触觉反馈功能的夹持装置 - Google Patents

Abstract

本申请是关于一种具有触觉反馈功能的夹持装置，包括：电机，电机连接驱动丝杆，驱动丝杆上设有驱动螺母，驱动螺母在驱动丝杆上滑动；驱动螺母下侧连接有夹爪手指，夹爪手指上设有触觉传感器；多个夹爪手指相对设置形成夹持空间，被夹持物体设于夹持空间内；触觉传感器设有与被夹持物体接触的接触面，接触面相对设置被暴露于夹持空间内；触觉传感器通信连接有运动控制板，运动控制板与电机连接。该夹持装置，利用触觉传感器直接接触被夹持物体而检测被夹持物体的信息，控制电机的运动速度和停止位置，从而控制夹爪手指的夹持力。该种夹持装置，能够精确地输出被夹持物体所需的夹持力，避免被夹持物体在被夹持的过程中掉落、相对滑动或破损。

Description

具有触觉反馈功能的夹持装置

技术领域

本申请涉及末端执行器的技术领域，尤其涉及一种具有触觉反馈功能的夹持装置。

背景技术

相关技术中，目前机器人自动智能抓取在智能制造和智能家居等领域应用日益普遍。在实际应用中同一套夹持机构，往往需要面对各种不同尺寸、各种不同材质、不同软硬程度的物体的抓取夹持，对于夹持力的要求也是不同，微小的位置偏差都可能导致巨大的接触力，极易对夹持机构或被夹持物体造成损害。夹持机构夹持过程中发生损伤的主要原因是：夹持机构夹爪夹持或夹持力过大，压伤物体外表；夹持不稳定，响应速度慢，物体滑落。

然而常见的抓取夹持机构，大部分缺少触觉反馈功能，只能设定固定尺寸进行夹持，夹持的力度一定的进行刚性夹持，无法自动适应地根据被夹持物体的尺寸不同、材质不同、软硬程度不同而调整夹持的力度。少量夹持机构在内部加装压力传感器，但是夹持的力度通过末端手指间接作用在压力传感器上，无法感知被持夹物材质软硬程度，从而无法精确地输出合适的夹持力，精度较差，不能保证被夹持物体在被夹持的过程中不会掉落、不会滑动或者不被破损。

发明内容

为克服相关技术中存在的问题，本申请提供一种具有触觉反馈功能的夹持装置，该夹持装置，能够精确地输出被夹持物体所需的夹持力，保证被夹持物体在被夹持的过程中不会掉落、不会相对滑动或不被过大的夹持力夹损。

本申请提供一种具有触觉反馈功能的夹持装置，包括：电机，所述电机连接驱动丝杆，所述驱动丝杆上设有驱动螺母，所述驱动螺母在所述驱动丝杆上滑动；所述驱动螺母下侧连接有夹爪手指，所述夹爪手指上设有触觉传感器；多个所述夹爪手指相对设置形成夹持空间，被夹持物体设于所述夹持空间内；所述触觉传感器设有与所述被夹持物体接触的接触面，所述接触面相对设置被暴露于所述夹持空间内；所述触觉传感器通信连接有运动控制板，所述运动控制板与所述电机连接。该夹持装置，利用触觉传感器直接接触被夹持物体而检测被夹持物体的信息，并将检测的信息反馈至运动控制板进行实时的分析处理，控制电机的运动速度和停止位置，从而控制夹爪手指的夹持力。该种夹持装置，能够精确地输出被夹持物体所需的夹持力，保证被夹持物体在被夹持的过程中不会掉落、不会相对滑动或不被过大的夹持力夹损。

优选地，所述电机连接有第一传动同步轮，所述第一传动同步轮通过皮带连接有第二传动同步轮，所述第二传动同步轮与所述驱动丝杆的一端连接。该种动力传送方式，节能减耗，同时动力传输较为平稳，所需结构简单，节省空间。

优选地，多个所述驱动螺母安装在所述驱动丝杆上，多个所述驱动螺母对称设置。使得一个电机可以同时控制多个驱动螺母，驱动螺母安装在同一个驱动丝杆上，运动平稳，保证夹持的精确度，同时在夹持的过程中不损坏被夹持物体。

优选地，所述驱动丝杆采用正反牙设计，使得设在所述驱动丝杆上的所述驱动螺母进行相向运动或相背运动。同时控制驱动螺母进行相向运动或相背运动，进而控制夹爪手指的同步地夹紧或松开，夹爪手指的力度一致，不会使被夹持物体在被夹持过程中位移或者相对滑动。

优选地，所述驱动螺母连接有一导向滑块，所述夹爪手指设于所述导向滑块上，所述导向滑块在一导向滑轨上滑动。使得夹爪手指在导向滑轨的导引下，平稳地移动，能够精确地控制夹爪手指的夹持力度。

优选地，所述导向滑轨与所述驱动丝杆平行设置，所述导向滑块带动所述夹爪手指在所述导向滑轨上平移。运动方向一致，使得运动更加的平稳。

优选地，所述驱动螺母下侧设有驱动连接块，所述导向滑块上设有滑动部以及设于所述滑动部上的连接部，所述驱动连接块设于所述连接部上。使得导向滑块能够平稳而且精确地在导向滑轨上移动，对夹爪手指实现精密的控制，使得夹爪手指的精度高，可以精确地夹持各种不同尺寸、不同软硬程度的被夹持物体。

优选地，所述导向滑轨上设有线轨，所述滑动部设于所述线轨上，使得所述滑动部在所述线轨上平移。使得导向滑块在工作过程中，稳定、平稳的工作，不会因为夹持被夹持物体而产生相反的作用力而晃动或者脱离轨道。

优选地，所述夹爪手指设有固定部以及与所述固定部连接的夹持部，所述固定部与所述夹持部呈L型设置。利于所述夹持部相应地贴合，夹持尺寸更小物体。

优选地，所述夹持部上设有通孔，所述触觉传感器设于所述通孔内，所述触觉传感器相对设置。便于紧密地接触被夹持物体，精确地检测被夹持物体的信息。

本申请提供的技术方案可以包括以下有益效果：该夹持装置，利用触觉传感器直接接触被夹持物体而检测被夹持物体的信息，并将检测的信息反馈至运动控制板进行实时的分析处理，控制电机的运动速度和停止位置，从而控制夹爪手指的夹持力。该种夹持装置，结构简单、成本低，能够精确地输出被夹持物体所需的夹持力，保证被夹持物体在被夹持的过程中不会掉落、不会相对滑动或不被过大的夹持力夹损。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

通过结合附图对本申请示例性实施方式进行更详细的描述，本申请的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本申请示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1是本申请实施例示出的具有触觉反馈功能的夹持装置的结构示意图；

图2是图1的结构分解示意图；

图3是图1的正视图的结构示意图。

附图标识：

1-夹爪手指；101-固定部；102-夹持部；103-通孔；2-触觉传感器；3-导向滑块；31-滑动部；32-连接部；4-导向滑轨；41-线轨；5-驱动连接块；6-轴承；7-驱动螺母；8-驱动丝杆；9-第二传动同步轮；10-皮带；11-第一传动同步轮；12-电机；13-运动控制板。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本申请的优选实施方式。虽然附图中显示了本申请的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本申请而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本申请更加透彻和完整，并且能够将本申请的范围完整地传达给本领域的技术人员。

在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，尽管在本申请可能采用术语“第一”、“第二”、“第三”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本申请范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

针对上述问题，本申请实施例提供一种具有触觉反馈功能的夹持装置，该夹持装置，能够精确地输出被夹持物体所需的夹持力，保证被夹持物体在被夹持的过程中不会掉落、不会相对滑动或不被过大的夹持力夹损。

以下结合附图详细描述本申请实施例的技术方案。

参见图1至图3，一种具有触觉反馈功能的夹持装置，包括：电机12，所述电机12连接驱动丝杆8，所述驱动丝杆8上设有驱动螺母7，所述驱动螺母7在所述驱动丝杆8上滑动；所述驱动螺母7下侧连接有夹爪手指1，所述夹爪手指1上设有触觉传感器2；多个所述夹爪手指1相对设置形成夹持空间，被夹持物体设于所述夹持空间内；所述触觉传感器2设有与所述被夹持物体接触的接触面，所述接触面相对设置被暴露于所述夹持空间内；所述触觉传感器2通信连接有运动控制板13，所述运动控制板13与所述电机12连接。该夹持装置，利用触觉传感器2直接接触被夹持物体而检测被夹持物体的信息，并将检测的信息反馈至运动控制板13进行实时的分析处理，控制电机12的运动速度和停止位置，从而控制夹爪手指1的夹持力。该种夹持装置，能够精确地输出被夹持物体所需的夹持力，保证被夹持物体在被夹持的过程中不会掉落、不会相对滑动或不被过大的夹持力夹损。

结合图1至图3，在一可选的实施例中，所述电机12连接有第一传动同步轮11，所述第一传动同步轮11通过皮带10连接有第二传动同步轮9，所述第二传动同步轮9与所述驱动丝杆8的一端连接。该种动力传送方式，节能减耗，同时动力传输较为平稳，所需结构简单，节省空间。所述驱动丝杆8上设有多个轴承6，所述第二传动同步轮9与所述驱动丝杆8之间通过所述轴承6进行连接，使得所述驱动螺母7可以在所述驱动丝杆8上产生相对滑动。

结合图1至图3，优选地，多个所述驱动螺母7安装在所述驱动丝杆8上，多个所述驱动螺母7对称设置。使得一个电机12可以同时控制多个驱动螺母7，驱动螺母7安装在同一个驱动丝杆8上，运动平稳，保证夹持的精确度，同时在夹持的过程中不损坏被夹持物体。具体的，所述驱动丝杆8采用正反牙设计，使得设在所述驱动丝杆8上的所述驱动螺母7进行相向运动或相背运动。同时控制驱动螺母7进行相向运动或相背运动，进而控制夹爪手指1的同步地夹紧或松开，夹爪手指1的力度一致，不会使被夹持物体在被夹持过程中位移或者相对滑动。

结合图1至图3，在一可选的实施例中，所述驱动螺母7连接有一导向滑块3，所述夹爪手指1设于所述导向滑块3上，所述导向滑块3在一导向滑轨4上滑动。使得夹爪手指1在导向滑轨4的导引下，平稳地移动，能够精确地控制夹爪手指1的夹持力度。优选地，所述导向滑轨4与所述驱动丝杆8平行设置，所述导向滑块3带动所述夹爪手指1在所述导向滑轨4上平移。运动方向一致，使得运动更加的平稳。

结合图1至图3，在一可选的实施例中，所述驱动螺母7下侧设有驱动连接块5，所述导向滑块3上设有滑动部31以及设于所述滑动部31上的连接部32，所述驱动连接块5设于所述连接部32上。使得导向滑块3能够平稳而且精确地在导向滑轨4上移动，对夹爪手指1实现精密的控制，使得夹爪手指1的精度高，可以精确地夹持各种不同尺寸、不同软硬程度的被夹持物体。具体地，所述导向滑轨4上设有线轨41，所述滑动部31设于所述线轨41上，使得所述滑动部31在所述线轨41上平移。使得导向滑块3在工作过程中，稳定、平稳的工作，不会因为夹持被夹持物体而产生相反的作用力而晃动或者脱离轨道。

结合图1至图3，在一可选的实施例中，所述夹爪手指1设有固定部101以及与所述固定部101连接的夹持部102，所述固定部101与所述夹持部102呈L型设置。利于所述夹持部102相应地贴合，夹持尺寸更小物体。优选地，所述夹持部102上设有通孔103，所述触觉传感器2设于所述通孔103内，所述触觉传感器2相对设置。便于紧密地接触被夹持物体，精确地检测被夹持物体的信息。

结合图1至图3，该夹持装置，利用触觉传感器2直接接触被夹持物体而检测被夹持物体的信息，并将检测的信息反馈至运动控制板13进行实时的分析处理，控制电机12的运动速度和停止位置，从而控制夹爪手指1的夹持力。该种夹持装置，结构简单、成本低，能够精确地输出被夹持物体所需的夹持力，保证被夹持物体在被夹持的过程中不会掉落、不会相对滑动或不被过大的夹持力夹损。导向滑轨4和导向滑块3可以使夹爪手指1实现精确运动，达到不偏不倚的稳定夹持运动。

结合图1至图3，该夹持装置，通过在夹爪手指1中嵌入触觉传感器2，触觉传感器2与被夹持物直接接触，接触瞬间向运动控制板13反馈信号，运动控制板13分析处理反馈信号，计算出被夹持物尺寸及材质软硬程度，控制电机12的速度及停止位置，从而保证被夹持物体不会掉落、滑动或者破损。

在一可选的实施例中，该夹爪手指1设有两个，其运动状态具有两种，一是两个夹爪手指1相背运动，双指张开，使得夹持空间变大，进行夹爪手指1的复位；二是两个夹爪手指1相向运动，双指夹取，使得夹持空间变小，可对被夹持物体实现夹紧动作。

双指张开：电机12驱动两个夹爪手指1同时向外张开，张开至最大位置时，完成复位，到达该夹持装置的初始状态。

双指夹取：当运动控制板13接收到外部输入的启动信号后，电机12启动，通过第一传动同步轮11、第二传动同步轮9及皮带10的作用，把力和运动传递到驱动丝杆8上。驱动丝杆8采用正反牙设计，使安装在驱动丝杆8上的两个驱动螺母7，可以同步向内做出夹紧动作；夹爪手指1与导向滑块3固定在一起，导向滑块3与驱动连接块5固定在一起；从而当两个驱动螺母7运动时，可以带动夹爪手指1做出夹紧动作。在夹紧运动过程中，夹爪手指1中嵌入的触觉传感器2与被夹持物体直接接触，在接触瞬间向运动控制板13反馈信号，运动控制板13分析处理反馈信号，计算出被夹持物尺寸及材质软硬程度，并控制电机12的运动速度及夹爪手指1的停止位置，从而避免被持夹物体掉落、滑动或者破损。

在一可选的实施例中，夹爪手指1的抓取位姿有七种，具体是：

初始状态：两个夹爪手指1张开至最大的位置，为所述夹爪手指1的起始位置。

无接触的接近过程：电机12启动，两个夹爪手指1张开至最大的位置并固定不动，两个夹爪手指1向着被夹持物体的方向移动，并在被夹持物体的位置处停下，使得被夹持物体位于两个夹爪手指1的夹持空间内。

接触瞬时状态：夹爪手指1停止在被夹持物体的位置时，被夹持物体位于夹持空间内，电机12接收到反馈信息，并驱动两个夹爪手指1相向运动而进行夹紧动作。夹爪手指1上的触觉传感器2的接触面直接接触到被夹持物体的表面，并将被夹持物体的相关信息反馈至运动控制板13上，该运动控制板13根据反馈的信息计算被夹持物体的尺寸以及软硬程度，从而给电机12给出夹持力的控制指令而输出相适应的夹持力。

物体运动的夹取过程：电机12接收到相应的夹持力的指令，控制夹爪手指1的运动速度和停止位置，将被夹持物体夹紧。夹紧被夹持物体后，被夹持物体被夹爪手指1移动至指定的位置。

物体悬停的夹持状态：被夹持物体被夹爪手指1移动至指定的位置后，夹爪手指1被停止运动。

释放过程：夹爪手指1接收到电机12的指令，同步相背运行，进而实行松开动作，被夹持物体滑落并脱离夹持空间，夹爪手指1继续同步向外张开，张开至最大位置时，完成复位，到达该夹持装置的初始状态。

以上已经描述了本申请的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (10)

1.一种具有触觉反馈功能的夹持装置，其特征在于，包括：

电机，所述电机连接驱动丝杆，所述驱动丝杆上设有驱动螺母，所述驱动螺母在所述驱动丝杆上滑动；

所述驱动螺母下侧连接有夹爪手指，所述夹爪手指上设有触觉传感器；多个所述夹爪手指相对设置形成夹持空间，被夹持物体设于所述夹持空间内；所述触觉传感器设有与所述被夹持物体接触的接触面，所述接触面相对设置被暴露于所述夹持空间内；

所述触觉传感器通信连接有运动控制板，所述运动控制板与所述电机连接。

2.根据权利要求1所述的具有触觉反馈功能的夹持装置，其特征在于：所述电机连接有第一传动同步轮，所述第一传动同步轮通过皮带连接有第二传动同步轮，所述第二传动同步轮与所述驱动丝杆的一端连接。

3.根据权利要求1所述的具有触觉反馈功能的夹持装置，其特征在于：多个所述驱动螺母安装在所述驱动丝杆上，多个所述驱动螺母对称设置。

4.根据权利要求3所述的具有触觉反馈功能的夹持装置，其特征在于：所述驱动丝杆采用正反牙设计，使得设在所述驱动丝杆上的所述驱动螺母进行相向运动或相背运动。

5.根据权利要求1所述的具有触觉反馈功能的夹持装置，其特征在于：所述驱动螺母连接有一导向滑块，所述夹爪手指设于所述导向滑块上，所述导向滑块在一导向滑轨上滑动。

6.根据权利要求5所述的具有触觉反馈功能的夹持装置，其特征在于：所述导向滑轨与所述驱动丝杆平行设置，所述导向滑块带动所述夹爪手指在所述导向滑轨上平移。

7.根据权利要求5所述的具有触觉反馈功能的夹持装置，其特征在于：所述驱动螺母下侧设有驱动连接块，所述导向滑块上设有滑动部以及设于所述滑动部上的连接部，所述驱动连接块设于所述连接部上。

8.根据权利要求7所述的具有触觉反馈功能的夹持装置，其特征在于：所述导向滑轨上设有线轨，所述滑动部设于所述线轨上，使得所述滑动部在所述线轨上平移。

9.根据权利要求1所述的具有触觉反馈功能的夹持装置，其特征在于：所述夹爪手指设有固定部以及与所述固定部连接的夹持部，所述固定部与所述夹持部呈L型设置。

10.根据权利要求9所述的具有触觉反馈功能的夹持装置，其特征在于：所述夹持部上设有通孔，所述触觉传感器设于所述通孔内，所述触觉传感器相对设置。

Images