CN218138103U - 一种刚柔耦合抓取机械手 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种刚柔耦合抓取机械手，其包括：固定端；至少两个抓取手指，两个抓取手指相对设置，每一抓取手指均包括手指前端、手指中端、手指末端、转动件和弹性件，手指前端的一端转动连接于固定端、另一端则通过转动件转动连接至手指中端的一端，手指中端的另一端通过转动件转动连接至手指末端，以便手指前端、手指中端和手指末端之间形成弯曲或者直线式抓取端，弹性件与转动件一一对应设置并套设于转动件，以便手指前端和手指中端、手指中端和手指末端之间相互转动后复位，驱动件，驱动件设置于固定端并连接至抓取手指。本实用新型的机械手采用仿生式抓取手指，从而模仿人体手指形成弯曲式或者直线式抓取模式。

Description

一种刚柔耦合抓取机械手

技术领域

本实用新型涉及机械手技术领域，尤其涉及一种刚柔耦合抓取机械手。

背景技术

机械手是一种能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置，其特点是可以通过编程来完成各种预期的作业，构造和性能上兼有人和机械手机器各自的优点。机械手是最早出现的工业机器人，也是最早出现的现代机器人，它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。

例如，专利CN211491586U，提供一种多指气动机械手爪，包括依次连接的缓冲缸、中心杆和固定平台，若干节刚性指节，若干个气缸以及连接件；若干节刚性指节在固定平台周向分布并与固定平台的边沿铰接；气缸的数量与刚性指节数量相等，并固定在中心杆上，并通过连接件与刚性指节连接，实现驱动刚性指节朝固定平台中部抓持或张开。

目前，大多数的机械手都是采用上述专利中的结构，机械手指都是采用一体式结构，刚性较大且缺乏弯折结构，使得机械手抓取物料时无法调节机械手指的抓取角度，在实际操作过程中这种刚性抓取结构难以控制机械手指抓取力，可能对抓取目标表面造成损伤。因此，需要一种可以同时具有刚性和柔性抓取模式的机械手。

实用新型内容

有鉴于此，有必要提供一种刚柔耦合抓取机械手，解决现有技术中的机械手指缺乏弯折结构的技术问题。

为达到上述技术目的，本实用新型的技术方案提供一种刚柔耦合抓取机械手，其包括：

固定端；

至少两个抓取手指，两个所述抓取手指相对设置，每一所述抓取手指均包括手指前端、手指中端、手指末端、转动件和弹性件，所述手指前端的一端转动连接于所述固定端、另一端则通过所述转动件转动连接至所述手指中端的一端，所述手指中端的另一端通过所述转动件转动连接至所述手指末端，以便所述手指前端、所述手指中端和所述手指末端之间形成弯曲或者直线式抓取端，所述弹性件与所述转动件一一对应设置并套设于所述转动件，以便所述手指前端和所述手指中端、所述手指中端和所述手指末端之间相互转动后复位；

驱动件，所述驱动件设置于所述固定端并连接至所述抓取手指，用于驱动所述抓取手指完成夹紧和松开动作。

进一步的，所述固定端为固定板，所述固定板的中部开设贯通口。

进一步的，所述手指前端和所述手指中端、所述手指中端和所述手指末端相对的一侧均开设有凹槽，以便形成用于放置所述转动件和所述弹性件的容纳腔。

进一步的，所述抓取手指的数量为四个，四个所述抓取手指呈圆周阵列分布且设置于所述固定板的同一侧，四个所述抓取手指同时连接至所述驱动件，以便通过所述驱动件同步驱动四个所述抓取手指两两相对运动。

进一步的，所述驱动件包括齿轮、驱动块、丝杆和电机，所述齿轮连接于所述手指前端并与所述手指前端一一对应设置，所述驱动块呈方形且四个侧边均开设有与所述齿轮相对应的外齿，以便所述驱动块同时啮合至多个所述齿轮，所述驱动块的一端穿设所述贯通口且其中部沿轴向开设有螺纹孔，所述丝杆的一端转动插设于所述螺纹孔，所述电机设置于所述固定板远离所述手指前端的一侧且其输出轴连接至所述丝杆，用于驱动所述丝杆转动并带动所述驱动块同步驱动多个所述抓取手指完成夹紧和松开动作。

进一步的，还包括固定组件，所述固定组件包括电机固定座和套筒，所述电机固定座内部中空且其一侧设置有可开闭的端盖，所述电机固定座相对所述固定板的一侧还开设有通孔，所述套筒设置于所述电机固定座和所述固定板之间且其两端分别连接至所述电机固定座和所述固定板，用于连接所述电机固定座和所述固定板，所述套筒还罩设于所述丝杆和所述驱动块的一端。

进一步的，所述丝杆和所述电机的输出轴同轴设置，还包括联轴器，所述联轴器设置于所述丝杆和所述电机的输出轴之间。

进一步的，还包括固定块，所述固定块内置于所述套筒并开设有供所述丝杆穿设的开孔，所述固定块滑动连接于所述套筒内壁并连接至所述驱动块的一端，用于支撑所述驱动块。

进一步的，还包括滑动轴承，所述滑动轴承内置于所述开孔，用于减少所述丝杆和所述固定块之间的摩擦。

进一步的，所述手指前端、所述手指中端和所述手指末端均设置为镂空状，以便减少所述抓取手指的整体重量。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果包括：本实用新型的机械手采用仿生式抓取手指，其通过弹簧结构组成有可转动关节，使得抓取手指可以形成弯曲式或者直线式抓取模式，以便抓取手指更好的贴合至被抓取目标的表面，当抓取目标质量较小时，机械手指通过弹性件和转动件形成柔性连接，在抓取目标时依靠弹性件的扭力作为抓取力，在抓取目标的同时通过弹性件还能起到一定的保护作用，当抓取目标质量较大时，抓取过程前期机械手指依靠弹性件的扭力作为抓取力，在机械手指的合拢过程中变为刚性连接，则可以产生足够的抓取力抓取目标。

附图说明

图1是本实用新型提供的实施例-刚柔耦合抓取机械手的结构示意图；

图2是本实用新型提供的实施例-刚柔耦合抓取机械手中驱动件的结构示意图；

图3是本实用新型提供的实施例-刚柔耦合抓取机械手中抓取手指的结构示意图。

1、固定端；2、抓取手指；21、手指前端；22、手指中端；23、手指末端；24、转动件；25、弹性件；3、驱动件；31、齿轮；32、驱动块；33、丝杆；34、电机；4、固定组件；41、电机固定座；42、套筒；5、联轴器；6、固定块。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本实用新型的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本实用新型的实施例一起用于阐释本实用新型的原理，并非用于限定本实用新型的范围。

参照图1，本实用新型提供了一种刚柔耦合抓取机械手，其包括：

固定端1；

两个所述抓取手指2相对设置，每一所述抓取手指2均包括手指前端21、手指中端22、手指末端23、转动件24和弹性件25，所述手指前端21的一端转动连接于所述固定端1、另一端则通过所述转动件24转动连接至所述手指中端22的一端，所述手指中端22的另一端通过所述转动件24转动连接至所述手指末端23，以便所述手指前端21、所述手指中端22和所述手指末端23之间形成弯曲或者直线式抓取端，所述弹性件25与所述转动件24一一对应设置并套设于所述转动件24，以便所述手指前端21和所述手指中端22、所述手指中端22和所述手指末端23之间相互转动后复位；

驱动件3，所述驱动件3设置于所述固定端1并连接至所述抓取手指2，用于驱动所述抓取手指2完成夹紧和松开动作。

固定端1用于支撑固定抓取手指2和驱动件3，其可以安装至外部机械臂，抓取手指2则用于抓取物料，其采用人体手指仿生式结构，包括3节依次连接的手指前端21、手指中端22、手指末端23，手指前端21和手指中端22之间、手指中端22和手指末端23通过转动件24和弹性件25连接可以相互转动，在物料抓取过程中，通过驱动件3的控制可以转变为弯曲状态或者直线状态的抓取模式，以便抓取不同类型和形状的物料。

本实用新型提供的实施例中，所述固定端1为固定板，所述固定板1的中部开设供驱动件3穿设的贯通口。其中，所述固定板的横截面为正方形，该正方形固定板的四个角落均设置有固定柱，相连的两个固定柱之间则可以形成用于放置抓取手指2的安装空间，其对应的手指前端相对固定板的一侧设置有安装部，手指前端通过安装部和键连接于转动杆，再通过转动杆转动连接于该固定柱，则可以在驱动件3的控制下相对固定板转动，从而驱动至少两个抓取手指相对运动完成目标物的夹紧或者松开。

本实用新型提供的实施例中，所述抓取手指2的数量为四个，四个所述抓取手指2呈圆周阵列分布且设置于所述固定板的同一侧。其中，四个抓取手指2分别设置于固定板1的四个侧边的安装空间内，使得四个抓取手指2两两相对，在驱动件3的控制下则可以从不同方向同步夹持目标物料。

参照图3，本实用新型提供的实施例中，转动件24采用转轴，弹性件25采用扭簧，所述手指前端21和所述手指中端22、所述手指中端22和所述手指末端23相对的一侧均开设有凹槽，以便形成用于放置所述转轴24和所述扭簧25的容纳腔。其中，所述手指前端21、所述手指中端22和所述手指末端23均设置为镂空状，以便减少所述抓取手指2的整体重量，初始状态时，所述手指前端21、所述手指中端22和所述手指末端23处于弯曲状态，当抓取目标质量较小时，抓取手指2通过扭簧25和转轴24使得所述手指前端21、所述手指中端22和所述手指末端23形成柔性连接，在抓取目标时依靠扭簧25的扭力作为抓取力，在抓取目标的同时通过扭簧25还能起到一定的缓冲保护作用，当抓取目标质量较大时，抓取过程前期所述手指前端21、所述手指中端22和所述手指末端23之间依靠扭簧25的扭力作为抓取力，持续转动抓取手指2则可以控制所述手指前端21、所述手指中端22和所述手指末端23逐渐合拢，以便形成直线型刚性抓取手指，则可以产生足够的抓取力抓取目标。

参照图2，本实用新型提供的实施例中，所述驱动件3包括齿轮31、驱动块32、丝杆33和电机34，所述齿轮31连接于所述手指前端21并与所述手指前端21一一对应设置，所述驱动块32呈方形且四个侧边均开设有与所述齿轮31相对应的外齿，以便所述驱动块32同时啮合至多个所述齿轮31，所述驱动块32的一端穿设所述贯通口且其中部沿轴向开设有螺纹孔，所述丝杆33的一端转动插设于所述螺纹孔，所述电机34设置于所述固定板1远离所述手指前端21的一侧且其输出轴连接至所述丝杆33，用于驱动所述丝杆33转动并带动所述驱动块32同步驱动多个所述抓取手指2完成夹紧和松开动作。其中，齿轮31套设于转动杆上，通过电机34可以控制丝杆33转动，丝杆33则可以带动驱动块32转动，此时，驱动块32插设至贯通口中被限制了转动，则可以形成丝杆传动结构，使得丝杆33带动驱动块32沿直线方向移动，驱动块32的侧壁则可以通过齿轮传动结构控制四个手指前端21相对固定板1转动，以便四个手指前端21两两相互远离或者靠近，从而完成抓取手指2的夹紧和松开动作。

本实用新型提供的实施例中，还包括固定组件4，所述固定组件4包括电机固定座41和套筒42，所述电机固定座41内部中空且其一侧设置有可开闭的端盖411，所述电机固定座41相对所述固定板1的一侧还开设有通孔，所述套筒42设置于所述电机固定座41和所述固定板1之间且其两端分别连接至所述电机固定座41和所述固定板1，用于连接所述电机固定座41和所述固定板1，所述套筒42还罩设于所述丝杆33和所述驱动块32的一端。

本实用新型提供的实施例中，所述丝杆33和所述电机34的输出轴同轴设置，该机械手还包括联轴器5，所述联轴器5设置于所述丝杆33和所述电机34的输出轴之间。

本实用新型提供的实施例中，该机械手还包括固定块6，所述固定块6内置于所述套筒42并开设有供所述丝杆33穿设的开孔，所述固定块6滑动连接于所述套筒42内壁并连接至所述驱动块32的一端，用于支撑所述驱动块32。

本实用新型提供的实施例中，该机械手还包括滑动轴承(图中未示出)，所述滑动轴承内置于所述开孔，用于减少所述丝杆33和所述固定块6之间的摩擦，该滑动轴承为现有技术中常见的结构，此处不再赘述。

本实用新型提供的实施例的工作原理为：本实用新型的机械手包括有四个抓取手指，四个抓取手指呈圆周陈列分布且两两相对设置，四个抓取手指的一端采用齿轮传动结构同时连接至驱动块，可以通过电机及丝杆传动结构控制驱动端沿直线方向移动，从而控制四个抓取手指张开或者收拢，以此完成物料的抓取，四个抓取手指初始状态时呈弯曲状态，抓取手指的各关节处相互远离并通过弹簧结构连接，在抓取物料时，驱动块可以首先控制四个抓取手指相互靠近，电机的驱动力一部分作用至弹簧结构，以此完成抓取手指的柔性夹持，持续控制四个抓取手指相互靠近并合拢，则可以使得抓取手指的各关节处相互抵接，让抓取手指转化为直线状态，以便将电机的驱动力充分转化为抓取手指的夹持力，从而完成抓取手指的刚性夹持。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种刚柔耦合抓取机械手，其特征在于，包括：

固定端；

至少两个抓取手指，两个所述抓取手指相对设置，每一所述抓取手指均包括手指前端、手指中端、手指末端、转动件和弹性件，所述手指前端的一端转动连接于所述固定端、另一端则通过所述转动件转动连接至所述手指中端的一端，所述手指中端的另一端通过所述转动件转动连接至所述手指末端，以便所述手指前端、所述手指中端和所述手指末端之间形成弯曲或者直线式抓取端，所述弹性件与所述转动件一一对应设置并套设于所述转动件，以便所述手指前端和所述手指中端、所述手指中端和所述手指末端之间相互转动后复位；

驱动件，所述驱动件设置于所述固定端并连接至所述手指前端，用于驱动所述手指前端相对所述固定端转动以完成夹紧和松开动作。

2.根据权利要求1所述的刚柔耦合抓取机械手，其特征在于：所述固定端为固定板，所述固定板的中部开设贯通口。

3.根据权利要求2所述的刚柔耦合抓取机械手，其特征在于：所述手指前端和所述手指中端、所述手指中端和所述手指末端相对的一侧均开设有凹槽，以便形成用于放置所述转动件和所述弹性件的容纳腔。

4.根据权利要求3所述的刚柔耦合抓取机械手，其特征在于：所述抓取手指的数量为四个，四个所述抓取手指呈圆周阵列分布且设置于所述固定板的同一侧，四个所述抓取手指同时连接至所述驱动件，以便通过所述驱动件同步驱动四个所述抓取手指两两相对运动。

5.根据权利要求4所述的刚柔耦合抓取机械手，其特征在于：所述驱动件包括齿轮、驱动块、丝杆和电机，所述齿轮连接于所述手指前端并与所述手指前端一一对应设置，所述驱动块呈方形且四个侧边均开设有与所述齿轮相对应的外齿，以便所述驱动块同时啮合至多个所述齿轮，所述驱动块的一端穿设所述贯通口且其中部沿轴向开设有螺纹孔，所述丝杆的一端转动插设于所述螺纹孔，所述电机设置于所述固定板远离所述手指前端的一侧且其输出轴连接至所述丝杆，用于驱动所述丝杆转动并带动所述驱动块同步驱动多个所述抓取手指完成夹紧和松开动作。

6.根据权利要求5所述的刚柔耦合抓取机械手，其特征在于：还包括固定组件，所述固定组件包括电机固定座和套筒，所述电机固定座内部中空且其一侧设置有可开闭的端盖，所述电机固定座相对所述固定板的一侧还开设有通孔，所述套筒设置于所述电机固定座和所述固定板之间且其两端分别连接至所述电机固定座和所述固定板，用于连接所述电机固定座和所述固定板，所述套筒还罩设于所述丝杆和所述驱动块的一端。

7.根据权利要求5所述的刚柔耦合抓取机械手，其特征在于：所述丝杆和所述电机的输出轴同轴设置，还包括联轴器，所述联轴器设置于所述丝杆和所述电机的输出轴之间。

8.根据权利要求6所述的刚柔耦合抓取机械手，其特征在于：还包括固定块，所述固定块内置于所述套筒并开设有供所述丝杆穿设的开孔，所述固定块滑动连接于所述套筒内壁并连接至所述驱动块的一端，用于支撑所述驱动块。

9.根据权利要求8所述的刚柔耦合抓取机械手，其特征在于：还包括滑动轴承，所述滑动轴承内置于所述开孔，用于减少所述丝杆和所述固定块之间的摩擦。

10.根据权利要求3所述的刚柔耦合抓取机械手，其特征在于：所述手指前端、所述手指中端和所述手指末端均设置为镂空状，以便减少所述抓取手指的整体重量。

Images