WO2021118385A1 - Gripping device and operating method thereof - Google Patents
Gripping device and operating method thereof Download PDFInfo
- Publication number
- WO2021118385A1 WO2021118385A1 PCT/RU2019/000925 RU2019000925W WO2021118385A1 WO 2021118385 A1 WO2021118385 A1 WO 2021118385A1 RU 2019000925 W RU2019000925 W RU 2019000925W WO 2021118385 A1 WO2021118385 A1 WO 2021118385A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- link
- links
- gripping
- screw
- gripping device
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J15/00—Gripping heads and other end effectors
- B25J15/08—Gripping heads and other end effectors having finger members
Definitions
- a gripper containing a housing, two bearings installed in it, in which a screw is placed with the possibility of rotation, controlled by a drive device, a slider mounted on the screw, made with the possibility of translational movement along the screw when the screw rotates , and two ladder pins located opposite to each other with respect to the slide.
- Each multi-link finger contains the first link, the second link, the third link and the fourth link, where the free end of the first link is hingedly connected to the slider, and the fifth link, which is hingedly connected to the body at one end, and is hingedly connected to the other end by its ends. with the fourth link in the region spaced from the junction of the fourth link with the third link and from the free end of the fourth link.
- Each of the fingers 7 consists of five links: the first link 8, the second link 9, the third link 10, the fourth link 11, sequentially pivotally connected to each other by means of pins 12 with lock washers 13 installed on them, and the fifth link 14.
- the free end of the first link 8 is pivotally connected to the slider 6, so that the movement of the slider 6 causes the movement of the first link 8.
- the fifth link 14 is pivotally connected with one end to the body 1 by means of a pin 17, and its other end is pivotally connected to the fourth link 11 at a point (area), spaced from the junction of the fourth link 11 with the third link 10 and from the free end of the fourth link 11, so that the fourth link 11 performs a rotational movement about the specified point.
- the free end of the fourth link 11 is essentially a gripping part of the claimed device.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Robotics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Manipulator (AREA)
Abstract
A gripping device comprises: a housing (1); two bearings (4, 5) mounted inside said housing and having a screw (3) rotatably mounted therein, which is controlled by an actuating device (2); a travelling member (6) mounted on the screw (3) for reciprocating movement therealong; and two multi-link fingers (7) arranged opposite one another in relation to the travelling member (6). Each of the multi-link fingers (7) comprises a first link (8), a second link (9), a third link (10) and a fourth link (11), which are consecutively hingedly connected, and a fifth link (14) connected by one end to the housing (1) and hingedly connected by the other end to the fourth link (11) in a region spaced apart both from the point where the fourth link (11) is connected to the third link (10) and from the free end of the fourth link (11). The free end of the first link (8) is hingedly connected to the travelling member (6). The technical result is more precise control of the gripping force, a reduction in mechanical losses during the transmission of force from a drive to the fingers, and a simpler and lighter structure of the gripping device.
Description
ЗАХВАТНОЕ УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ЕГО РАБОТЫ GRIPPING DEVICE AND METHOD OF ITS WORK
Изобретение относится к робототехнике, в частности, к захватным устройствам для роботизированных систем манипулирования объектами. The invention relates to robotics, in particular, to gripping devices for robotic systems for manipulating objects.
Известны варианты захватных устройств, содержащие два или более пальцев (захватных рычагов), состоящих из разного количества звеньев, использующие различные механизмы управления рычагами, содержащие дополнительные датчики и т.д. Known options for gripping devices containing two or more fingers (gripping levers), consisting of a different number of links, using different lever control mechanisms, containing additional sensors, etc.
Так, патент США US9126332 раскрывает портативный роботизированный манипулятор, который содержит основание, множество моторизованных соединений, множество элементов кузова и захватное устройство. Захватное устройство содержит три пальца и отверстие для инструмента, центрированное между тремя пальцами. Thus, US patent US9126332 discloses a portable robotic arm that includes a base, a plurality of motorized joints, a plurality of body elements, and a gripper. The gripper contains three fingers and a tool hole centered between the three fingers.
Захватное устройство согласно патенту США US 10099388 содержит два или три пальца, причем каждый палец состоит из множества звеньев, предназначенных для захвата объекта. В момент оказания давления на объект проксимальное звено пальца сжимается. Проксимальные звенья приводятся в движение зубчатым колесом. Одним из преимуществ данного захватного устройства является способность адаптироваться к размерам захватываемых объектов. The gripping device according to US Pat. No. 10,099,388 comprises two or three fingers, each finger being composed of a plurality of links for gripping an object. When pressure is applied to the object, the proximal finger is compressed. The proximal links are driven by a cogwheel. One of the advantages of this gripper is the ability to adapt to the size of the objects being gripped.
Патент США US8991884 описывает захватное устройство, включающее в себя основание для крепления трех пальцев и размещенный в нем двигатель. Двигатель активируется для открытия и закрытия пальцев. Пальцы захватывают объект с силой, распределенной по всей поверхности пальца. Захватное устройство работает подобно человеческой руке, закрывая первый палец до тех пор, пока он не зацепит объект, затем закрывая второй палец до тех пор, пока он не зацепит объект, а затем закрывая третий палец. Роботизированный узел пальца содержит соединительный шкив, содержащий внутреннюю поверхность, которая входит в зацепление с внешней поверхностью вала шкива, причем указанные зацепляющие поверхности образуют управляющее трение. Также есть промежуточный шкив, содержащий внутреннюю поверхность.
Описанные выше устройства позволяют обеспечить надежный захват объектов, а недостатками является их массивность, т.е. они достаточно тяжелые и большие по размерам, а также сложность конструкции, что влияет на надежность. US patent US8991884 describes a gripper that includes a base for attaching three fingers and a motor housed therein. The motor is activated to open and close the fingers. The fingers grip the object with force distributed over the entire surface of the finger. The gripper works like a human hand, closing the first finger until it catches an object, then closing the second finger until it catches an object, and then closing the third finger. The robotic pin assembly includes a connecting pulley comprising an inner surface that engages with an outer surface of the pulley shaft, said engaging surfaces generating control friction. There is also an intermediate pulley containing an inner surface. The devices described above make it possible to ensure reliable capture of objects, but their disadvantages are their massiveness, i.e. they are quite heavy and large in size, as well as the complexity of the design, which affects reliability.
В качестве наиболее близкого аналога настоящего изобретения может быть выбрано захватное устройство согласно патенту РФ RU118579. Известное устройство содержит основной корпус, промежуточный корпус и зажимные губки, кинематически связанные между собой зубчатой передачей. В промежуточном корпусе установлен электродвигатель и планетарный редуктор. Основной корпус содержит систему управления и конусный фланец с электрическими соединителями. Устройство также содержит шестикомпонентный датчик сил и моментов, датчик измерения ширины раскрытия губок, тензорезистивные датчики касания, две телекамеры и четыре осветителя, резистивные нагревательные элементы и датчики температуры. Плоскопараллельное движение зажимных губок осуществляется двумя парами рычагов, на одной из которых закреплены цилиндрические зубчатые секторы, входящие в зацепление с зубчатой рейкой, совершающей возвратно-поступательное движение от передачи винт-гайка. Помимо прочего, захватное устройство обеспечивает надежность захвата и удержания объектов разной формы, безопасность захвата объекта, ускорение выполнения технологических операций за счет предоставления оператору более полной информации о процессе захвата и удержания объекта. As the closest analogue of the present invention, a gripping device according to RF patent RU118579 can be selected. The known device contains a main body, an intermediate body and clamping jaws, kinematically connected to each other by a gear transmission. An electric motor and a planetary gearbox are installed in the intermediate casing. The main body contains a control system and a tapered flange with electrical connectors. The device also contains a six-component sensor of forces and moments, a sensor for measuring the width of the opening of the jaws, tensoresistive touch sensors, two television cameras and four illuminators, resistive heating elements and temperature sensors. Plane-parallel movement of the clamping jaws is carried out by two pairs of levers, on one of which cylindrical toothed sectors are fixed, which mesh with a toothed rack, which reciprocates from the screw-nut transmission. Among other things, the gripper ensures the reliability of gripping and holding objects of various shapes, the safety of gripping the object, accelerating the performance of technological operations by providing the operator with more complete information about the process of gripping and holding the object.
Основным недостатком ближайшего аналога является сложный механизм передачи усилия от электродвигателя к крайним звеньям пальцев, которые осуществляют захват. Так, указанный механизм включает планетарный редуктор, вращающийся винт, на котором установлена передача винт-гайка, соединенную с передачей винт-гайка зубчатую рейку, совершающую возвратно-поступательное движение, от которой усилие через зубчатые цилиндрические секторы передается на первые звенья пальцев. Такая длинная механическая цепь обладает низкой надежностью, а также является источником потерь мощности, в частности, из-за трения. Кроме того, малое количество звеньев пальцев захватного устройства не позволяет очень точно дозировать силу хвата, что потребовало использования датчиков
сил и моментов и тензорезистивных датчиков, а также характеризуется недостаточно высокой подвижностью, необходимой для захвата сложных по форме объектов. The main disadvantage of the closest analogue is the complex mechanism for transferring force from the electric motor to the extreme links of the fingers, which carry out the grip. So, the specified mechanism includes a planetary gearbox, a rotating screw, on which a screw-nut gear is installed, a toothed rack connected to the screw-nut gear, making a reciprocating motion, from which the force is transmitted through the toothed cylindrical sectors to the first links of the fingers. Such a long mechanical chain has low reliability and is also a source of power loss, in particular due to friction. In addition, the small number of links of the fingers of the gripper does not allow very accurate metering of the grip force, which required the use of sensors. forces and moments and tensoresistive sensors, and is also characterized by insufficiently high mobility necessary to capture objects with complex shapes.
Таким образом, задачей настоящего изобретения является создание такого захватного устройства, которое обеспечивает надежный захват сложных по форме объектов, пальцы которого могут прецизионно управляться (контролироваться) без использования сложных механизмов привода и дополнительных датчиков, но при этом обладает простой и надежной конструкцией. Thus, the object of the present invention is to provide such a gripper that provides reliable gripping of objects of complex shape, the fingers of which can be precisely controlled (monitored) without the use of complex drive mechanisms and additional sensors, but at the same time has a simple and reliable design.
Техническим результатом настоящего изобретения является повышение точности дозирования усилия захвата и поддержания его постоянным при одновременном снижении механических потерь при передаче усилия от привода к пальцам, упрощении и облегчении конструкции захватного устройства. The technical result of the present invention is to improve the accuracy of dosing the gripping force and maintaining it constant while reducing mechanical losses during the transfer of force from the drive to the fingers, simplifying and facilitating the design of the gripping device.
Поставленная задача решается, а заявленный технический результат достигается в захватном устройстве, содержащем корпус, установленные в нем два подшипника, в которых с возможностью вращения размещен винт, управляемый приводным устройством, установленный на винте ползун, выполненный с возможностью совершения поступательного движения вдоль винта при вращении винта, и два многозвенных пальца, расположенных противоположно друг другу относительно ползуна. Каждый многозвенный палец содержит последовательно шарнирно соединенные своими концами первое звено, второе звено, третье звено и четвертое звено, где свободный конец первого звена шарнирно соединен с ползуном, а также пятое звено, одним своим концом шарнирно соединенное с корпусом, а другим своим концом шарнирно соединенное с четвертым звеном в области, отстоящей от места соединения четвертого звена с третьим звеном и от свободного конца четвертого звена. The problem is solved, and the claimed technical result is achieved in a gripper containing a housing, two bearings installed in it, in which a screw is placed with the possibility of rotation, controlled by a drive device, a slider mounted on the screw, made with the possibility of translational movement along the screw when the screw rotates , and two ladder pins located opposite to each other with respect to the slide. Each multi-link finger contains the first link, the second link, the third link and the fourth link, where the free end of the first link is hingedly connected to the slider, and the fifth link, which is hingedly connected to the body at one end, and is hingedly connected to the other end by its ends. with the fourth link in the region spaced from the junction of the fourth link with the third link and from the free end of the fourth link.
В отличие от ближайшего аналога, в заявленном захватном устройстве усилие от привода передается исключительно через пару винт-ползун без преобразования его сначала в поступательное движение, а потом во вращательное. Усилие передается на первое, ближайшее к приводу звено, которое последовательно соединено с тремя звеньями вплоть до четвертого звена, осуществляющего захват, а не через промежуточное пятое звено, как это выполнено в устройстве-аналоге. Рычажная система из четырех последовательно соединенных звеньев и пятого звена,
соединяющего четвертое звено с корпусом, как она реализована в заявленном захватном устройстве, обеспечивает точный контроль величины усилия сжатия и постоянство приложенного усилия сжатия даже при отсутствии датчиков силы, а кроме того, приложение усилия сжатия без лишних механических потерь, при этом обладая простой конструкцией. Unlike the closest analogue, in the claimed gripping device, the force from the drive is transmitted exclusively through a pair of screw-slider without converting it first into a translational movement, and then into a rotational one. The force is transmitted to the first link closest to the drive, which is connected in series with three links up to the fourth link, which grabs, and not through the intermediate fifth link, as is done in the analog device. Linkage system of four links connected in series and a fifth link, connecting the fourth link with the body, as it is implemented in the claimed gripper, provides accurate control of the magnitude of the compression force and the constancy of the applied compression force even in the absence of force sensors, and in addition, the application of the compression force without unnecessary mechanical losses, while having a simple design.
Поставленная задача решается, а заявленный технический результат достигается также в предпочтительных вариантах исполнения захватного устройства. В частности, на вторых звеньях могут быть выполнены выступы для ограничения перемещения соответствующих третьих звеньев по направлению друг к другу. При этом пятые звенья соединены друг с другом посредством пружинного элемента в областях, находящихся между местами крепления концов пятых звеньев к соответствующим концам четвертых звеньев и местами крепления концов пятых звеньев к корпусу. Такое исполнение позволяет с более высокой точностью управлять положением четвертого звена, осуществляющего захват, которое также определяется размерами захватываемого объекта и его положением относительно захватного устройства, и обеспечить параллельность захватных поверхностей четвертого звена друг другу в свободном состоянии захватного устройства. The problem is solved, and the claimed technical result is also achieved in preferred versions of the gripper. In particular, projections may be provided on the second links to limit the movement of the respective third links towards each other. In this case, the fifth links are connected to each other by means of a spring element in the regions located between the attachment points of the ends of the fifth links to the corresponding ends of the fourth links and the attachment points of the ends of the fifth links to the body. This design allows you to more accurately control the position of the fourth link carrying out the gripping, which is also determined by the dimensions of the object to be gripped and its position relative to the gripper, and to ensure the parallelism of the gripping surfaces of the fourth link to each other in the free state of the gripper.
Для более точной регулировки усилия захвата, исключения повреждения захватываемого объекта, распределения усилия на большую площадь и увеличения коэффициента трения между поверхностями звеньев и захватываемым объектом является предпочтительным, если обращенные друг к другу поверхности свободных концов четвертых звеньев, и/или обращенные друг к другу поверхности пятых звеньев и/или прилежащая к ним поверхность корпуса содержат эластичные накладки. Кроме того, для этих же целей на обращенных друг к другу поверхностях свободных концов четвертых звеньев, обращенных друг к другу поверхностях пятых звеньев, а также прилежащей к ним поверхности корпуса могут быть установлены датчики силы. В качестве датчиков силы предпочтительно использовать резисторы давления. For a more accurate adjustment of the gripping force, avoiding damage to the gripped object, distributing the force over a large area and increasing the coefficient of friction between the surfaces of the links and the gripped object, it is preferable if the surfaces of the free ends of the fourth links facing each other and / or the surfaces of the fifth links and / or the surface of the housing adjacent to them contain elastic pads. In addition, for the same purposes, force sensors can be installed on the surfaces of the free ends of the fourth links facing each other, the surfaces of the fifth links facing each other, as well as on the surface of the body adjacent to them. It is preferable to use pressure resistors as force sensors.
Еще Одним объектом настоящего изобретения, решающим поставленную задачу и позволяющим достичь заявленный технический результат, является способ захвата объекта посредством описанного выше захватного устройства. Согласно заявленному
способу, размещают захватное устройство около объекта так, чтобы объект по крайней мере частично находился между обращенными друг к другу поверхностями свободных концов четвертых звеньев. Далее приводят во вращение винт и перемещают ползун в положение, при котором объект охватывают и сжимают по крайней мере обращенными друг к другу поверхностями свободных концов четвертых звеньев. Another object of the present invention that solves the problem and allows you to achieve the claimed technical result is a method of gripping an object by means of the gripper described above. According to the declared method, the gripping device is placed near the object so that the object is at least partially located between the surfaces of the free ends of the fourth links facing each other. Then the screw is brought into rotation and the slider is moved to a position in which the object is covered and compressed by at least the surfaces of the free ends of the fourth links facing each other.
В предпочтительном варианте осуществления заявленного способа объект дополнительно охватывают и сжимают обращенными друг к другу поверхностями пятых звеньев. Кроме того, объект могут дополнительно прижимать к поверхности корпуса, прилежащей к обращенным друг к другу поверхностям пятых звеньев. При этом является предпочтительным, если при осуществлении способа задают и постоянно поддерживают значение силы сжатия объекта. In a preferred embodiment of the inventive method, the object is further enclosed and compressed by the facing surfaces of the fifth links. In addition, the object can be further pressed against the surface of the housing adjacent to the facing surfaces of the fifth links. In this case, it is preferable if during the implementation of the method the value of the compressive force of the object is set and constantly maintained.
Далее заявленное изобретение и некоторые возможные варианты его осуществления более подробно поясняются со ссылкой на фигуры, на которых показано: на фиг. 1 - общая конструкция заявленного захватного устройства; на фиг. 2а, 2Ь, 2с - варианты захвата объекта; на фиг. 3 - предпочтительное размещение датчиков силы. Further, the claimed invention and some possible variants of its implementation are explained in more detail with reference to the figures, which show: FIG. 1 - general design of the claimed gripper; in fig. 2a, 2b, 2c - variants of object capture; in fig. 3 shows the preferred placement of the force sensors.
На фигурах ссылочными позициями отмечены: In the figures, reference numerals indicate:
1 - корпус; 1 - case;
2 - приводное устройство; 2 - drive device;
3 - винт; 3 - screw;
4, 5 - подшипники; 4, 5 - bearings;
6 - ползун; 6 - slider;
7 - палец; 7 - finger;
8 - первое звено; 8 - the first link;
9 — второе звено; 9 - second link;
10 - третье звено; 10 - third link;
11 - четвертое звено; 11 - fourth link;
12 - штифт; 12 - pin;
13 — шайба;
14 - пятое звено; 13 - washer; 14 - the fifth link;
15 -выступ; 15 is a ledge;
16 - пружинный элемент; 16 - spring element;
17 - штифт; 17 - pin;
18, 19, 20 - накладки; 18, 19, 20 - overlays;
21 , 22, 23 - датчики силы. 21, 22, 23 - force sensors.
Захватное устройство предназначено для захватывания и удержания с заданной силой сжатия и ориентацией в пространстве различных объектов. Захватное устройство (фиг. 1) в общем случае содержит корпус 1, в котором размещены приводное устройство 2, например, электродвигатель, соединенный с приводным устройством 2 винт 3, установленный с возможностью вращения в подшипниках 4, 5, ползун 6, который при вращении винта 3 совершает возвратно-поступательное движение вдоль винта 3, и механически связанные с ползуном 6 два многозвенных пальца 7. The gripping device is designed to grip and hold various objects with a given compression force and orientation in space. The gripping device (Fig. 1) generally contains a housing 1 in which a drive device 2 is located, for example, an electric motor, a screw 3 connected to the drive device 2, rotatably mounted in bearings 4, 5, a slider 6, which, when the screw rotates 3 reciprocates along the screw 3, and two multi-link pins 7 are mechanically connected to the slider 6.
Каждый из пальцев 7 состоит из пяти звеньев: первого звена 8, второго звена 9, третьего звена 10, четвертого звена 11, последовательно шарнирно соединенных друг с другом посредством штифтов 12 с установленными на них стопорными шайбами 13, и пятого звена 14. Свободный конец первого звена 8 шарнирно соединен с ползуном 6, так что перемещение ползуна 6 вызывает перемещение первого звена 8. Пятое звено 14 одним своим концом шарнирно соединено с корпусом 1 посредством штифта 17, а другим своим концом шарнирно соединено с четвертым звеном 11 в точке (области), отстоящей от места соединения четвертого звена 11 с третьим звеном 10 и от свободного конца четвертого звена 11, так что четвертое звено 11 выполняет вращательное движение относительно указанной точки. Свободный конец четвертого звена 11 по сути является захватной частью заявленного устройства. Each of the fingers 7 consists of five links: the first link 8, the second link 9, the third link 10, the fourth link 11, sequentially pivotally connected to each other by means of pins 12 with lock washers 13 installed on them, and the fifth link 14. The free end of the first link 8 is pivotally connected to the slider 6, so that the movement of the slider 6 causes the movement of the first link 8. The fifth link 14 is pivotally connected with one end to the body 1 by means of a pin 17, and its other end is pivotally connected to the fourth link 11 at a point (area), spaced from the junction of the fourth link 11 with the third link 10 and from the free end of the fourth link 11, so that the fourth link 11 performs a rotational movement about the specified point. The free end of the fourth link 11 is essentially a gripping part of the claimed device.
При активации приводного устройства 2 приводится во вращение винт 3, что вызывает перемещение ползуна 6 и, соответственно, перемещение первого звена 8. Перемещение первого звена 8 передается дальше по звеньям пальца 7, вызывая перемещение противолежащих свободных концов четвертых звеньев 11 либо навстречу друг другу, либо друг от друга в зависимости от направления вращения винта 3, благодаря пятым звеньям 14, которые удерживают четвертые звенья 11 и ограничивают
амплитуду их движения. Так осуществляется соответственно сведение и разведение захватных частей заявленного захватного устройства. When the drive device 2 is activated, the screw 3 is set in rotation, which causes the movement of the slider 6 and, accordingly, the movement of the first link 8. The movement of the first link 8 is transmitted further along the links of the finger 7, causing the movement of the opposite free ends of the fourth links 11 either towards each other, or from each other, depending on the direction of rotation of the screw 3, thanks to the fifth links 14, which hold the fourth links 11 and limit the amplitude of their movement. This is how the gripping parts of the claimed gripping device are brought in and out respectively.
Для осуществления захвата объекта посредством заявленного захватного устройства размещают захватное устройство около объекта так, чтобы объект по крайней мере частично находился между обращенными друг к другу поверхностями свободных концов четвертых звеньев 11, приводят во вращение винт 3 и перемещают ползун 6 в положение, при котором объект охватывают и сжимают по крайней мере обращенными друг к другу поверхностями свободных концов четвертых звеньев 11. To grip the object by means of the claimed gripping device, place the gripping device near the object so that the object is at least partially located between the surfaces of the free ends of the fourth links 11 facing each other, the screw 3 is set in rotation and the slider 6 is moved to a position in which the object is covered and compressed by at least the facing surfaces of the free ends of the fourth links 11.
На вторых звеньях 9 могут быть выполнены выступы 15 для ограничения перемещения соответствующих третьих звеньев 10 по направлению друг к другу и, соответственно, ограничения амплитуды движения четвертых звеньев 11. Наличие выступов 15, а также соединение пятых звеньев 14 друг с другом посредством пружинного элемента 16 через штифты 17 в областях, находящихся между местами крепления концов пятых звеньев 14 к соответствующим концам четвертых звеньев 11 и местами крепления концов пятых звеньев 14 к корпусу 1, позволяет обеспечить параллельность в свободном состоянии свободных концов четвертых звеньев 11, являющихся захватными частями заявленного захватного устройства. On the second links 9, projections 15 can be made to limit the movement of the corresponding third links 10 towards each other and, accordingly, to limit the amplitude of movement of the fourth links 11. The presence of projections 15, as well as the connection of the fifth links 14 with each other by means of a spring element 16 through pins 17 in the areas located between the attachment points of the ends of the fifth links 14 to the corresponding ends of the fourth links 11 and the attachment points of the ends of the fifth links 14 to the body 1, allows to ensure parallelism in the free state of the free ends of the fourth links 11, which are the gripping parts of the claimed gripper.
В зависимости от размеров захватываемого объекта и положения его относительно пальцев 7 возможны приведенные на фиг. 2а, 2Ь, 2с различные варианты захвата объектов. Depending on the size of the object to be gripped and its position relative to the fingers 7, the figures shown in FIG. 2a, 2b, 2c different options for capturing objects.
Так, захват и удержание объекта может осуществляться только свободными концами четвертых звеньев 11, как показано на фиг. 2а. Возможен вариант захвата объекта, при котором объект дополнительно охватывают и сжимают обращенными друг к другу поверхностями пятых звеньев 14, как показано на фиг.2Ь. Также возможен вариант захвата объекта, при котором объект еще и дополнительно прижимают к поверхности корпуса 1, прилежащей к обращенным друг к другу поверхностям пятых звеньев 14, как показано на фиг. 2с. При этом для предотвращения повреждения захватываемых объектов захватное устройство может быть дополнительно снабжено эластичными накладками 18, 19, 20, установленными соответственно на обращенных друг к другу поверхностях свободных концов четвертых звеньев 11, обращенных друг
к другу поверхностях пятых звеньев 14 и прилежащей к ним поверхности корпуса 1, как показано на фиг. 1. Thus, the object can only be gripped and held by the free ends of the fourth links 11, as shown in FIG. 2a. A variant of gripping the object is possible, in which the object is additionally enclosed and compressed by the facing surfaces of the fifth links 14, as shown in Fig. 2b. It is also possible to grip the object, in which the object is also pressed against the surface of the housing 1 adjacent to the facing surfaces of the fifth links 14, as shown in FIG. 2c. In this case, to prevent damage to the objects to be gripped, the gripping device can be additionally equipped with elastic pads 18, 19, 20 installed respectively on the facing surfaces of the free ends of the fourth links 11 facing each other to the other surfaces of the fifth links 14 and the adjacent surface of the housing 1, as shown in FIG. one.
Для контроля силы сжатия объекта в углублениях четвертых звеньев 11 и корпуса 1 могут быть установлены датчики 21, 22, 23 силы, как показано на фиг. 3. Датчики 21 силы измеряют усилие при зажиме объекта согласно варианту, показанному на фиг. 2а, датчики 22 силы - согласно варианту, показанному на фиг. 2Ь, датчики 22, 23 силы - согласно варианту, показанному на фиг. 2с. To monitor the compressive force of the object, force sensors 21, 22, 23 can be installed in the recesses of the fourth links 11 and the housing 1, as shown in FIG. 3. Force sensors 21 measure the clamping force of an object according to the embodiment shown in FIG. 2a, force sensors 22 according to the embodiment shown in FIG. 2b, force sensors 22, 23 according to the embodiment shown in FIG. 2c.
В качестве датчиков 21, 22, 23 силы могут быть использованы любые подходящей для этих целей устройства, например, резисторы давления, в частности резисторы давления атр-х126 (предпочтительно для датчиков 21, 23 силы) и атр-х125 (предпочтительно для датчиков 22 силы). Any suitable device for these purposes can be used as force sensors 21, 22, 23, for example, pressure resistors, in particular pressure resistors atr-x126 (preferably for force sensors 21, 23) and atr-x125 (preferably for force sensors 22 ).
Наличие контроля силы сжатия позволяет задавать и постоянно поддерживать ее значение в зависимости от характеристик захватываемого объекта. Однако следует отметить, что и без датчиков 21, 22, 23 силы заявленное устройство показало свою возможность очень точно и четко дозировать силу сжатия, а также поддерживать ее постоянной в течение долгого времени даже после большого количества рабочих циклов. Тем не менее, для определенных объектов, например, хрупких, контроль приложенного усилия сжатия предпочтительно осуществлять с использованием датчиков 21, 22, 23 силы. The presence of control of the compression force allows you to set and constantly maintain its value, depending on the characteristics of the captured object. However, it should be noted that even without force sensors 21, 22, 23, the claimed device has shown its ability to very accurately and accurately dose the compression force, as well as maintain it constant for a long time even after a large number of operating cycles. Nevertheless, for certain objects, for example, fragile, the control of the applied compressive force is preferably carried out using force sensors 21, 22, 23.
Может оказаться необходимым задать и далее поддерживать определенное значение силы сжатия объекта. Силу сжатия, в частности, можно определить посредством датчиков 21, 22, 23 силы. Что же касается последующего поддержания заданной силы сжатия, конструкция заявленного устройства позволяет это осуществлять без использования датчиков 21, 22, 23 силы, поскольку с помощью многозвенной системы пальцев 7 достаточно легко точно определять положение захватных поверхностей захватных звеньев 11 и дозировать силу захвата. Однако возможны ситуации, когда использование датчиков 21, 22, 23 силы для целей поддержания заданной силы сжатия объекта является целесообразным. It may be necessary to set and further maintain a certain value of the compressive force of the object. The compressive force can in particular be determined by the force sensors 21, 22, 23. As for the subsequent maintenance of a given compression force, the design of the claimed device allows this to be done without the use of force sensors 21, 22, 23, since it is quite easy to accurately determine the position of the gripping surfaces of the gripping links 11 and measure the gripping force using the multi-link system of fingers 7. However, situations are possible when the use of force sensors 21, 22, 23 for the purpose of maintaining a given compressive force of the object is expedient.
Таким образом, настоящее изобретение обеспечивает надежный захват и удержание сложных по форме объектов, позволяя прецизионно управлять пальцами
захватного устройства, обладает простой и надежной конструкцией и при этом характеризуется низкими механическими потерями при передаче усилия от привода к пальцам.
Thus, the present invention provides a secure grip and retention of complex objects, allowing precise control of the fingers. gripper, has a simple and reliable design and at the same time is characterized by low mechanical losses in the transmission of force from the drive to the fingers.
Claims
1. Захватное устройство, содержащее: 1. A gripping device containing:
- корпус, - body,
- приводное устройство, - drive device,
- установленные в корпусе два подшипника, в которых с возможностью вращения размещен винт, управляемый приводным устройством, - two bearings installed in the housing, in which a screw is placed with the possibility of rotation, controlled by a drive device,
- установленный на винте ползун, выполненный с возможностью совершения возвратно-поступательного движения вдоль винта при вращении винта, и - a slider mounted on the screw, made with the possibility of performing a reciprocating movement along the screw when the screw rotates, and
- два многозвенных пальца, расположенные противоположно друг другу относительно ползуна, при этом каждый многозвенный палец содержит: последовательно шарнирно соединенные своими концами первое звено, второе звено, третье звено и четвертое звено, при этом свободный конец первого звена шарнирно соединен с ползуном, и пятое звено, одним своим концом шарнирно соединенное с корпусом, а другим своим концом шарнирно соединенное с четвертым звеном в области, отстоящей от места соединения четвертого звена с третьим звеном и от свободного конца четвертого звена. - two multi-link pins located opposite to each other with respect to the slider, while each multi-link pin contains: the first link, the second link, the third link, and the fourth link hinged in series with their ends, while the free end of the first link is hingedly connected to the slider, and the fifth link , with one end pivotally connected to the body, and with its other end pivotally connected to the fourth link in the region spaced from the junction of the fourth link with the third link and from the free end of the fourth link.
2. Захватное устройство по п. 1, в котором на вторых звеньях выполнены выступы для ограничения перемещения соответствующих третьих звеньев по направлению друг к другу, причем пятые звенья соединены друг с другом посредством пружинного элемента в областях, находящихся между местами крепления концов пятых звеньев к соответствующим концам четвертых звеньев и местами крепления концов пятых звеньев к корпусу. 2. The gripping device according to claim 1, in which projections are made on the second links to restrict the movement of the respective third links towards each other, and the fifth links are connected to each other by means of a spring element in the regions located between the attachment points of the ends of the fifth links to the corresponding the ends of the fourth links and the places of attachment of the ends of the fifth links to the body.
3. Захватное устройство по п. 1, в котором обращенные друг к другу поверхности свободных концов четвертых звеньев, обращенные друг к другу поверхности пятых звеньев и прилежащая к ним поверхность корпуса содержат эластичные накладки.
3. The gripping device according to claim. 1, in which the facing surfaces of the free ends of the fourth links, the facing surfaces of the fifth links and the adjacent surface of the body contain elastic pads.
4. Захватное устройство по п. 1 или 3, в котором на обращенных друг к другу поверхностях свободных концов четвертых звеньев, обращенных друг к другу поверхностях пятых звеньев и прилежащей к ним поверхности корпуса установлены датчики силы. 4. The gripping device according to claim 1 or 3, in which force sensors are installed on the facing surfaces of the free ends of the fourth links, the facing surfaces of the fifth links and the adjacent surface of the body.
5. Захватное устройство по п. 4, в котором в качестве датчиков силы использованы резисторы давления. 5. The gripping device according to claim 4, wherein pressure resistors are used as force sensors.
6. Способ захвата объекта посредством захватного устройства по любому из пп. 1-5, при котором: 6. A method of gripping an object by means of a gripping device according to any one of claims. 1-5, in which:
- размещают захватное устройство около объекта так, чтобы объект по крайней мере частично находился между обращенными друг к другу поверхностями свободных концов четвертых звеньев, - place the gripper near the object so that the object is at least partially between the facing surfaces of the free ends of the fourth links,
- приводят во вращение винт, и - перемещают ползун в положение, при котором объект охватывают и сжимают по крайней мере обращенными друг к другу поверхностями свободных концов четвертых звеньев. - the screw is brought into rotation, and - the slider is moved to a position in which the object is covered and compressed by at least the surfaces of the free ends of the fourth links facing each other.
7. Способ захвата по п. 6, при котором объект дополнительно охватывают и сжимают обращенными друг к другу поверхностями пятых звеньев. 7. The gripping method according to claim 6, wherein the object is further enclosed and compressed by the facing surfaces of the fifth links.
8. Способ захвата по п. 6, при котором объект дополнительно прижимают к поверхности корпуса, прилежащей к обращенным друг к другу поверхностям пятых звеньев. 8. The gripping method according to claim 6, wherein the object is further pressed against the surface of the housing adjacent to the facing surfaces of the fifth links.
9. Способ захвата по любому из пп. 6-8, при котором задают и постоянно поддерживают значение силы сжатия объекта.
9. The capture method according to any one of paragraphs. 6-8, at which the value of the compressive force of the object is set and constantly maintained.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/RU2019/000925 WO2021118385A1 (en) | 2019-12-10 | 2019-12-10 | Gripping device and operating method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/RU2019/000925 WO2021118385A1 (en) | 2019-12-10 | 2019-12-10 | Gripping device and operating method thereof |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2021118385A1 true WO2021118385A1 (en) | 2021-06-17 |
Family
ID=76330534
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/RU2019/000925 WO2021118385A1 (en) | 2019-12-10 | 2019-12-10 | Gripping device and operating method thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| WO (1) | WO2021118385A1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114227747A (en) * | 2022-01-25 | 2022-03-25 | 深圳市万至达电机制造有限公司 | Electric mechanical claw with gripping function and method for judging clamping object by electric mechanical claw |
| CN114603504A (en) * | 2022-03-14 | 2022-06-10 | 廉洪萍 | Machining clamping equipment based on stable clamping |
| CN114772275A (en) * | 2022-06-27 | 2022-07-22 | 沈阳工业大学 | Gripper assembly and control method thereof |
| CN115814300A (en) * | 2022-10-07 | 2023-03-21 | 北京工业大学 | Pincers are cut and are grabbed integrative accessory and engineering machine tool based on metamorphic mechanism |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0143673A1 (en) * | 1983-09-02 | 1985-06-05 | LA CALHENE Société Anonyme | Gripper comprising multiple contact surfaces |
| SU1451004A1 (en) * | 1987-06-09 | 1989-01-15 | Кишиневский политехнический институт им.С.Лазо | Grip for industrial robot |
| RU161185U1 (en) * | 2015-04-08 | 2016-04-10 | Аркадий Николаевич Попов | MANIPULATOR |
| US10099388B1 (en) * | 2010-03-15 | 2018-10-16 | Telefactor Robotics LLC | Robotic finger assemblies |
| WO2018196388A1 (en) * | 2017-04-26 | 2018-11-01 | 江南大学 | Palm type manipulator with crank rocker slider parallel mechanism capable of changing and rotating positions of fingers |
-
2019
- 2019-12-10 WO PCT/RU2019/000925 patent/WO2021118385A1/en active Application Filing
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0143673A1 (en) * | 1983-09-02 | 1985-06-05 | LA CALHENE Société Anonyme | Gripper comprising multiple contact surfaces |
| SU1451004A1 (en) * | 1987-06-09 | 1989-01-15 | Кишиневский политехнический институт им.С.Лазо | Grip for industrial robot |
| US10099388B1 (en) * | 2010-03-15 | 2018-10-16 | Telefactor Robotics LLC | Robotic finger assemblies |
| RU161185U1 (en) * | 2015-04-08 | 2016-04-10 | Аркадий Николаевич Попов | MANIPULATOR |
| WO2018196388A1 (en) * | 2017-04-26 | 2018-11-01 | 江南大学 | Palm type manipulator with crank rocker slider parallel mechanism capable of changing and rotating positions of fingers |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114227747A (en) * | 2022-01-25 | 2022-03-25 | 深圳市万至达电机制造有限公司 | Electric mechanical claw with gripping function and method for judging clamping object by electric mechanical claw |
| CN114227747B (en) * | 2022-01-25 | 2023-11-14 | 深圳市万至达电机制造有限公司 | Electric mechanical claw with gripping function and judging method for gripping articles by electric mechanical claw |
| CN114603504A (en) * | 2022-03-14 | 2022-06-10 | 廉洪萍 | Machining clamping equipment based on stable clamping |
| CN114772275A (en) * | 2022-06-27 | 2022-07-22 | 沈阳工业大学 | Gripper assembly and control method thereof |
| CN115814300A (en) * | 2022-10-07 | 2023-03-21 | 北京工业大学 | Pincers are cut and are grabbed integrative accessory and engineering machine tool based on metamorphic mechanism |
| CN115814300B (en) * | 2022-10-07 | 2023-08-18 | 北京工业大学 | Pliers, scissors and grabbing integrated attachment based on metamorphic mechanism and engineering machinery |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| WO2021118385A1 (en) | Gripping device and operating method thereof | |
| US10195746B2 (en) | Grasping gripper | |
| EP1284843B1 (en) | Actuation system for highly underactuated gripping mechanism | |
| US4544193A (en) | Robot grippers | |
| JP5388966B2 (en) | Wrist joint assembly and humanoid robot | |
| RU2472470C2 (en) | Prosthetic gripping module | |
| Laliberté et al. | Underactuation in space robotic hands | |
| EP0022331A1 (en) | Workpiece manipulator | |
| WO2019140931A1 (en) | Self-adaptive underactuated robot clamping claw | |
| WO1996001724A1 (en) | Robotic grasping apparatus | |
| JPS5912431B2 (en) | manipulator | |
| JPS54132963A (en) | Manipulator | |
| CN107984484B (en) | Self-adaptive robot finger device with end accurate compensation and linear parallel clamping | |
| CN109571539B (en) | Controllable-force self-adaptive robot hand device for quick grabbing rod cluster | |
| EP3248737A1 (en) | Satellites gripper | |
| RU219088U1 (en) | gripper | |
| CN109129548B (en) | Variable-geometry linear parallel clamping self-adaptive robot finger device | |
| US4529237A (en) | Robotic gripper drive system | |
| CN114131644A (en) | Mechanical arm | |
| CN108189055B (en) | Rack cosine telescopic straight-line parallel clamping self-adaptive finger device | |
| SU582175A1 (en) | Manipulator grip | |
| CN109605418B (en) | Self-adaptive robot hand device with gathering type quick grabbing sliding rods | |
| JP2731729B2 (en) | Knife straightening device and opening system for peelable cap | |
| CN109986592B (en) | Connecting rod belt wheel stepless variable coupling self-adaptive robot finger device | |
| RU2570597C1 (en) | Gripper tool |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 19955985 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 19955985 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |