CN221021030U - 一种机械手夹具 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种机械手夹具，属于机械手技术领域，包括，至少两个夹爪，所述夹爪相向移动或者相背移动，所述夹爪上设有同步带，配置为夹爪碰触到物品后通过同步带将所述物品夹取。本申请提供的机械手夹具，具有两个或者三个对称夹爪，每个夹爪都配有一条同步带，可以用来拉入或推出物体。本申请提供的机械手具有两个电机驱动，其中第一驱动电机控制夹爪相向移动或者相背移动，第二驱动电机控制同步带的转动。

Description

一种机械手夹具

技术领域

本申请涉及机器人技术领域，特别是涉及一种机械手夹具。

背景技术

多年来随着自动化技术的提升，人们一直在研究多样化的末端执行器来模拟人手抓取，如吸盘、软抓手和仿真机械手。这些末端执行器不仅被应用在工业领域，也被用于服务行业。但是目前这些末端执行器的设计要么过于简单且使用范围有限（如吸盘），要么过于复杂且成本高昂（如仿真机械手）。可是吸盘本身通过真空的设计带来了很多问题，吸盘对于表面的要求很多。吸盘不能有效地吸取有气孔的物品，就算更换吸盘，抓取力也不一定够。对于一些相对平整的弧形表面，带有波纹管的吸盘能够适应这些表面的变化。在一些比较尖锐的表面（比如一条棱上），传统的吸盘并不能适应这种表面。同样相对简单的控制方法的机械手还有软体的气动机械手。这种机械手通常是通过压缩的空气来使机械手达到定向膨胀或者收缩来夹取物品。流体的压力能够均匀的让压力分布在物体上，所以更难夹碎物品。同时相比其他的气动夹爪，还可以实现一定的力反馈。还有一种驱动软体的方式是通过拉线，实现使机械手达到一个凸的形状来夹取物品。因为它的软体设计，它可以很好的适应在不同的物体上，用来抓取一些形状不规则或者易碎的物品。可是这种气动的抓手需要密封设计，时间长了容易漏气，不能非常持久。 同时此类气动抓手需要气源，而在非工业场景下比较难找到合适的气源，所以应用场景会有一定限制。

以上提到的大部分机械手都有一个局限，它们无法通过改变物体形状或者方位来形成有效抓取。比如针对本身没有明显抓取特征的物品（比如纸张），使用气动软体夹爪和硬体夹爪时就比较难实现成功抓取。即便成功抓取，稳定性也差强人意。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种机械手夹具。

一种机械手夹具，包括，至少两个夹爪，所述夹爪相向移动或者相背移动，所述夹爪上设有同步带，配置为夹爪碰触到物品后通过同步带将所述物品夹取。

在本申请的一种实施方式中，所述夹爪上设有至少两个安装板，两个所述安装板之间设有同步带轮，同步带绕设在所述同步带轮上，所述机械手夹具上设有第一驱动装置，所述第一驱动装置驱动所述夹爪相向移动或者相背移动，所述机械手夹具上设有第二驱动装置，所述第二驱动装置驱动同步带轮带动所述同步带转动。

在本申请的一种实施方式中，所述夹具上设有夹持防护装置，所述夹持防护装置通过转轴安装于所述安装板上，所述夹持防护装置位于第一状态时贴附在被夹持物品上辅助夹持物品，位于第二状态时贴附在所述安装板上；所述夹具上设有第三驱动装置，所述第三驱动装置驱动所述夹持防护装置转动。

在本申请的一种实施方式中，所述第三驱动装置包括第三驱动电机、防护装置第一齿轮、防护装置第二齿轮，所述第三驱动电机与其中一个夹持防护装置的转轴相连接，所述第三驱动电机驱动所述转轴进而带动防护装置在第一状态与第二状态之间切换，以及带动防护装置第一齿轮转动，所述防护装置第一齿轮与防护装置第二齿轮啮合，所述防护装置第二齿轮与另一个夹持防护装置的转轴相连接进而传动另一个防护装置在第一状态与第二状态之间切换。

在本申请的一种实施方式中，所述第一驱动装置包括第一驱动电机、夹具第一齿轮、第一圆盘齿轮、夹具第二齿轮、第一锥齿轮副，所述第一驱动电机驱动夹具第一齿轮旋转，夹具第一齿轮与所述第一圆盘齿轮啮合，第一圆盘齿轮与夹具第二齿轮啮合，所述夹具第二齿轮与第一锥齿轮副的其中一个锥齿轮同轴连接，第一锥齿轮副的另一个锥齿轮通过连杆与所述夹爪上的安装板连接。

在本申请的一种实施方式中，所述第二驱动装置包括第二驱动电机、同步带第一齿轮、第二圆盘齿轮、同步带第二齿轮、同步带第三齿轮、第二锥齿轮副、同步带第四齿轮、同步带第五齿轮、同步带轮，所述第二驱动电机驱动同步带第一齿轮转动，所述同步带第一齿轮与第二圆盘齿轮啮合，所述第二圆盘齿轮与同步带第二齿轮啮合，所述同步带第二齿轮与同步带第三齿轮啮合，所述同步带第三齿轮与所述第二锥齿轮副的其中一个锥齿轮同轴连接，第二锥齿轮副的另一个锥齿轮与所述同步带第四齿轮同轴连接，所述同步带第四齿轮与同步带第五齿轮啮合，所述同步带第五齿轮与所述同步带轮啮合或者同轴连接。

在本申请的一种实施方式中，所述第一圆盘齿轮与所述第二圆盘齿轮通过深沟球轴承同轴连接；所述夹具第二齿轮与所述同步带第二齿轮通过深沟球轴承同轴连接。

在本申请的一种实施方式中，所述机械手夹具还包括夹取缓冲机构，所述夹取缓冲机构包括第一安装部、第二安装部和可压缩弹性件，所述可压缩弹性件一端连接第一安装部，另一端连接第二安装部，所述第一安装部安装在所述安装板上，所述第二安装部与其中一个同步带轮相连接，配置为连接第二安装部的同步带轮带动同步带在所述可压缩弹性件的作用下向第一安装部靠拢或远离，所述安装板上设有与所述夹取缓冲机构相适配的条形孔。

在本申请的一种实施方式中，所述机械手夹具还包括机械手安装座和视觉模块，所述夹爪安装于安装座上，所述视觉模块设置在至少两个夹爪之间。

在本申请的一种实施方式中，所述机械手夹具还包括柔性机构，所述柔性机构设置在机械手安装座上，配置为使所述机械手夹具朝向安装座方向伸缩。

本申请提供的机械手夹具，具有两个或者三个对称夹爪，每个夹爪都配有一条同步带，可以用来拉入或推出物体。本申请提供的机械手具有两个电机驱动，其中第一驱动电机控制夹爪相向移动或者相背移动，第二驱动电机控制同步带的转动。能够在不破坏物体的情况下拾取各种不同形状、尺寸、重量和纹理的物品。

附图说明

图1为一个实施例中机械手夹具的结构示意图；

图2为一个实施例中夹爪的结构示意图；

图3为一个实施例中齿轮传动结构示意图。

实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

一种机械手夹具，包括，至少两个夹爪，所述夹爪相向移动或者相背移动，所述夹爪上设有同步带，配置为夹爪碰触到物品后通过同步带5将所述物品夹取。

在本申请的一种实施方式中，如图1所示的机械手夹具，设有两个夹爪，每个夹爪上设有同步带5，两个夹爪上的同步带5同时转动，带动物品夹取至机械手或者从机械手中推出。具体的，当夹取物品时，两个夹爪相向而行，聚拢至两个夹爪都碰触到待夹物品，夹爪停止移动，夹爪上的同步带开始转动，将待夹取物品收容置两个夹爪之间，可以理解的是，两个夹爪上的同步带转动的方向是相反的，例如，垂直于纸面的方向看图1，图1中位于左侧的夹爪上的同步带顺时针转动，而位于右侧的夹爪上的同步带逆时针转动，这样两个同步带同时转动时，实现将待夹取物品收容至两个夹爪之间。

所述夹爪上设有至少两个安装板18，两个所述安装板18之间设有同步带轮30，同步带5绕设在所述同步带轮30上，所述机械手夹具上设有第一驱动装置，所述第一驱动装置驱动所述夹爪相向移动或者相背移动，所述机械手夹具上设有第二驱动装置，所述第二驱动装置驱动同步带轮30带动所述同步带5转动。

如图1-3所示，在本申请的一种实施方式中，每个夹爪上设有两个安装板18，两个安装板18对称安装，两个对称安装的安装板18之间设有4个同步带轮，4个同步带轮共同支撑同步带，第一驱动装置驱动两个夹爪同时相向移动或者相背移动，第二驱动装置驱动两侧夹爪上的同步带5同时转动。

所述夹具上设有夹持防护装置3，所述夹持防护装置3通过转轴安装于所述安装板18上，所述夹持防护装置3位于第一状态时贴附在被夹持物品上辅助夹持物品，位于第二状态时贴附在所述安装板18上；所述夹具上设有第三驱动装置，所述第三驱动装置驱动所述夹持防护装置转动。

所述第三驱动装置包括第三驱动电机31、防护装置第一齿轮32、防护装置第二齿轮33，所述第三驱动电机31与其中一个夹持防护装置3的转轴相连接，所述第三驱动电机31驱动所述转轴进而带动防护装置3在第一状态与第二状态之间切换，以及带动防护装置第一齿轮32转动，所述防护装置第一齿轮32与防护装置第二齿轮33啮合，所述防护装置第二齿轮33与另一个夹持防护装置的转轴相连接进而传动另一个防护装置3在第一状态与第二状态之间切换。

不规则形状的物品以及球状物品难以夹持，比如球状物品容易出现在垂直夹爪移动的方向上逃脱，导致夹取失败，为了防止以上情况发生，在本申请的一个实施例中，在夹爪上设置防护装置3，防护装置3可翻转的设置于夹爪的安装板上，防护装置不使用时贴附在安装板18上，即前述的第二状态；当防护装置使用时，翻转至贴附在被夹持物品上以辅助夹持物品，即前述的第一状态；在本申请的一个实施例中，每个夹爪的两个安装板18各设置一个防护装置3，同一个夹爪上的两个防护装置3共用一个第三驱动电机驱动，具体的，防护装置3通过转轴安装在安装板上，防护装置第一齿轮32和防护装置第二齿轮33分别安装在两个防护装置3对应的转轴上，防护装置第一齿轮32和防护装置第二齿轮33互相啮合，第三驱动电机31与其中一个转轴相连接，第三驱动电机31带动转轴旋转，转轴带动安装在其上的防护装置第一齿轮32或者防护装置第二齿轮33旋转，由于防护装置第一齿轮32和防护装置第二齿轮33互相啮合，进而传动另一个转轴旋转，实现两个防护装置3同时翻转。

安装板18上设有用于避让防护装置第一齿轮32和防护装置第二齿轮33的避让孔，防护装置第一齿轮32和防护装置第二齿轮33设置在两个安装板18之间，防护装置第一齿轮32和防护装置第二齿轮33位于同步带5取货面的内侧，与同步带5之间互相不干涉。

所述第一驱动装置包括第一驱动电机11、夹具第一齿轮12、第一圆盘齿轮13、夹具第二齿轮14、第一锥齿轮副15-16，所述第一驱动电机11驱动夹具第一齿轮12旋转，夹具第一齿轮12与所述第一圆盘齿轮13啮合，第一圆盘齿轮13与夹具第二齿轮14啮合，所述夹具第二齿轮14与第一锥齿轮副15-16的其中一个锥齿轮15同轴连接，第一锥齿轮副15-16的另一个锥齿轮16通过连杆17与所述夹爪上的安装板18连接。

所述第一驱动装置用于驱动至少两个夹爪同时相向移动或者相背移动，每个夹爪上都设有夹具第二齿轮14、第一锥齿轮副15-16，每个夹爪上的夹具第二齿轮14都与所述第一圆盘齿轮13，第一驱动电机11、夹具第一齿轮12和第一圆盘齿轮13用于驱动多个夹爪相向移动或者相背移动，可以理解的是，所述第一驱动电机11驱动夹具第一齿轮12旋转，夹具第一齿轮12与所述第一圆盘齿轮13啮合，进而带动第一圆盘齿轮13转动，第一圆盘齿轮13转动带动与其啮合的多个夹具第二齿轮14转动，夹具第二齿轮14传动与之对应的第一锥齿轮副15-16，具体的，所述夹具第二齿轮14与第一锥齿轮副15-16的其中一个锥齿轮15同轴连接，第一锥齿轮副15-16的另一个锥齿轮16的转轴与连杆17连接，连杆17与所述夹爪上的安装板18连接，锥齿轮副15-16传动连杆17，连杆17带动安装板18移动，夹具的同步带轮30以及防护装置3都安装在安装板18上，所以安装板18移动即为夹爪移动。

所述第二驱动装置包括第二驱动电机21、同步带第一齿轮22、第二圆盘齿轮23、同步带第二齿轮24、同步带第三齿轮25、第二锥齿轮副26-27、同步带第四齿轮28、同步带第五齿轮29、同步带轮30，所述第二驱动电机21驱动同步带第一齿轮转动22，所述同步带第一齿轮22与第二圆盘齿轮23啮合，所述第二圆盘齿轮23与同步带第二齿轮24啮合，所述同步带第二齿轮24与同步带第三齿轮25啮合，所述同步带第三齿轮25与所述第二锥齿轮副26-27的其中一个锥齿轮26同轴连接，第二锥齿轮副26-27的另一个锥齿轮27与所述同步带第四齿轮28同轴连接，所述同步带第四齿轮28与同步带第五齿轮29啮合，所述同步带第五齿轮29与所述同步带轮30啮合或者同轴连接。

同理，第二驱动装置同时驱动多个夹爪的同步带转动，每个夹爪上都设有同步带第二齿轮24、同步带第三齿轮25、第二锥齿轮副26-27、同步带第四齿轮28、同步带第五齿轮29、同步带轮30，所述第二驱动电机21驱动同步带第一齿轮转动22，所述同步带第一齿轮22与第二圆盘齿轮23啮合，进而带动第二圆盘齿轮23转动，第二圆盘齿轮23与多个夹爪的同步带第二齿轮24啮合，所述同步带第二齿轮24与同步带第三齿轮25啮合，传动同步带第三齿轮25，所述同步带第三齿轮25与所述第二锥齿轮副26-27的其中一个锥齿轮26同轴连接，第二锥齿轮副26-27的另一个锥齿轮27与所述同步带第四齿轮28同轴连接，所述同步带第四齿轮28与同步带第五齿轮29啮合，所述同步带第五齿轮29与所述同步带轮30啮合或者同轴连接，同步带第五齿轮29传动同步带轮30，可以理解的是，所述夹爪上设有多个同步带轮30，同步带5绕设在多个同步带轮30上，同步带第五齿轮29与其中一个同步带轮30啮合或者同轴连接。

所述第一圆盘齿轮13与所述第二圆盘齿轮23通过深沟球轴承同轴连接；所述夹具第二齿轮14与所述同步带第二齿轮24通过深沟球轴承同轴连接。可以理解的是，第一圆盘齿轮13和第二圆盘齿轮23独立转动，第一圆盘齿轮13和第二圆盘齿轮23虽然同轴，但是互相之间不传动，夹具第二齿轮14与同步带第二齿轮24独立转动，夹具第二齿轮14与同步带第二齿轮24虽然同轴，但是互相之间不传动。

所述机械手夹具还包括夹取缓冲机构4，所述夹取缓冲机构4包括第一安装部41、第二安装部42和可压缩弹性件43，所述可压缩弹性件43一端连接第一安装部41，另一端连接第二安装部42，所述第一安装部41安装在所述安装板18上，所述第二安装部42与其中一个同步带轮30相连接，配置为连接第二安装部42的同步带轮30带动同步带在所述可压缩弹性件43的作用下向第一安装部41靠拢或远离，所述安装板18上设有与所述夹取缓冲机构相适配的条形孔181。

当机械手夹取比较脆的物品时，由于机械手力度难以精准控制，容易出现将物品夹碎的情况，本申请的一个实施例中，设置夹取缓冲机构4，夹爪触碰到物品后继续相向而行的情况下，夹取缓冲机构4的可压缩弹性件43发生形变，从而对待夹物品起到保护作用，具体的，可以在每一个同步带轮处设置夹取缓冲机构4，也可以只在夹具的头部设置缓冲机构4，在本申请的一个实施例中，如图2所示，在夹具的头部设置夹取缓冲机构4，夹取缓冲机构4一端与夹具的头部的同步带轮30，另一端与安装板18相连接。条形孔181对与夹取缓冲机构4连接的同步带轮30的移动起到限位作用。

所述机械手夹具还包括机械手安装座1和视觉模块2，所述夹爪安装于安装座1上，所述视觉模块2设置在至少两个夹爪之间。视觉模块为RGB摄像头，所述安装座1上还设有控制器，所述控制器连接视觉模块和驱动电机，具体的，视觉模块2、第一驱动电机11、第二驱动电机21以及第三驱动电机31与控制器相连接，视觉模块2向控制器传输待夹取物品属性，控制器根据待夹取物品属性向第一驱动电机11、第二驱动电机21以及第三驱动电机31下发驱动指令。

所述机械手夹具还包括柔性机构，所述柔性机构设置在机械手安装座上，配置为使所述机械手夹具朝向安装座方向伸缩。具体的，柔性机构可以是丝杆螺母机构。

控制器以及柔性机构在图中未展出。

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

Claims (9)

1.一种机械手夹具，其特征在于，包括，至少两个夹爪，所述夹爪相向移动或者相背移动，所述夹爪上设有同步带，配置为夹爪碰触到物品后通过同步带将所述物品夹取；所述夹爪上设有至少两个安装板，两个所述安装板之间设有同步带轮，同步带绕设在所述同步带轮上，所述机械手夹具上设有第一驱动装置，所述第一驱动装置驱动所述夹爪相向移动或者相背移动，所述机械手夹具上设有第二驱动装置，所述第二驱动装置驱动同步带轮带动所述同步带转动。

2.根据权利要求1所述的机械手夹具，其特征在于，所述夹具上设有夹持防护装置，所述夹持防护装置通过转轴安装于所述安装板上，所述夹持防护装置位于第一状态时贴附在被夹持物品上辅助夹持物品，位于第二状态时贴附在所述安装板上；所述夹具上设有第三驱动装置，所述第三驱动装置驱动所述夹持防护装置转动。

3.根据权利要求2所述的机械手夹具，其特征在于，所述第三驱动装置包括第三驱动电机、防护装置第一齿轮、防护装置第二齿轮，所述第三驱动电机与其中一个夹持防护装置的转轴相连接，所述第三驱动电机驱动所述转轴进而带动防护装置在第一状态与第二状态之间切换，以及带动防护装置第一齿轮转动，所述防护装置第一齿轮与防护装置第二齿轮啮合，所述防护装置第二齿轮与另一个夹持防护装置的转轴相连接进而传动另一个防护装置在第一状态与第二状态之间切换。

4.根据权利要求1所述的机械手夹具，其特征在于，所述第一驱动装置包括第一驱动电机、夹具第一齿轮、第一圆盘齿轮、夹具第二齿轮、第一锥齿轮副，所述第一驱动电机驱动夹具第一齿轮旋转，夹具第一齿轮与所述第一圆盘齿轮啮合，第一圆盘齿轮与夹具第二齿轮啮合，所述夹具第二齿轮与第一锥齿轮副的其中一个锥齿轮同轴连接，第一锥齿轮副的另一个锥齿轮通过连杆与所述夹爪上的安装板连接。

5.根据权利要求4所述的机械手夹具，其特征在于，所述第二驱动装置包括第二驱动电机、同步带第一齿轮、第二圆盘齿轮、同步带第二齿轮、同步带第三齿轮、第二锥齿轮副、同步带第四齿轮、同步带第五齿轮、同步带轮，所述第二驱动电机驱动同步带第一齿轮转动，所述同步带第一齿轮与第二圆盘齿轮啮合，所述第二圆盘齿轮与同步带第二齿轮啮合，所述同步带第二齿轮与同步带第三齿轮啮合，所述同步带第三齿轮与所述第二锥齿轮副的其中一个锥齿轮同轴连接，第二锥齿轮副的另一个锥齿轮与所述同步带第四齿轮同轴连接，所述同步带第四齿轮与同步带第五齿轮啮合，所述同步带第五齿轮与所述同步带轮啮合或者同轴连接。

6.根据权利要求5所述的机械手夹具，其特征在于，所述第一圆盘齿轮与所述第二圆盘齿轮通过深沟球轴承同轴连接；所述夹具第二齿轮与所述同步带第二齿轮通过深沟球轴承同轴连接。

7.根据权利要求1所述的机械手夹具，其特征在于，所述机械手夹具还包括夹取缓冲机构，所述夹取缓冲机构包括第一安装部、第二安装部和可压缩弹性件，所述可压缩弹性件一端连接第一安装部，另一端连接第二安装部，所述第一安装部安装在所述安装板上，所述第二安装部与其中一个同步带轮相连接，配置为连接第二安装部的同步带轮带动同步带在所述可压缩弹性件的作用下向第一安装部靠拢或远离，所述安装板上设有与所述夹取缓冲机构相适配的条形孔。

8.根据权利要求1所述的机械手夹具，其特征在于，所述机械手夹具还包括机械手安装座和视觉模块，所述夹爪安装于安装座上，所述视觉模块设置在至少两个夹爪之间。

9.根据权利要求8所述的机械手夹具，其特征在于，所述机械手夹具还包括柔性机构，所述柔性机构设置在机械手安装座上，配置为使所述机械手夹具朝向安装座方向伸缩。