CN108714909A - 一种具有自适应抓取能力的机械手爪 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有自适应抓取能力的机械手爪，包括壳体、包含壳体在内的四杆机构、以及和四杆机构链接的末端夹持连杆。末端夹持连杆可以通过绕固联弹簧的销转动，从而实现自适应物体形状的抓取。末端手指可以实现平行抓取和半包围甚至全包围抓取，增加了抓取的可靠性和灵活性。另外整体结构紧凑，抓取范围大，所有零件采用高强度金属制造，在电机提供足够功率的条件下，可以实现大夹持力的抓取。
Description
技术领域
本发明涉及机器人或其他自动机械执行装置领域，特别涉及一种具有自适应抓取能力的机械手爪。
背景技术
机械手爪是工业机器人末端操作必不可少的部分。作为一种末操操作器，除了专用手爪以外，具有更灵活抓取能力的机械手爪在现实工业生产与生活当中也是需要的。在分拣不规则物体形状的工作场景当中，具有自适应物体形状抓取能力的手爪显然比专用手爪更有优势。除了适应物体形状以外，抓取重物时对于手爪的夹持力也具有相当高的要求，而目前既能适应物体形状、又能提供大夹持力的两指机械手爪少之又少。
国际上目前具备上述能力的手爪以ROBOTIQ(专利公开号：US2014265401A1)公司的两指手爪产品为代表。该产品可以实现手指的平行抓取和包围抓取并提供满足大加持力的要求，夹持力最高可以达到235N。另外ROBOTIS(专利公开号：US9782902B1)公司的产品也具备手指平行抓取能力和包围抓取能力，最大夹持力可以达到170N。但是上述两种机械手爪分别以五杆机构和六杆机构为手爪的运动机构，机构相对复杂、壳体采用分体式安装，造成成本高昂。
发明内容
本发明目的在于提供一种成本低廉，但是仍然具有自适应物体形状能力和高夹持力的机械手爪。
为了实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
一种具有自适应抓取能力的机械手爪，包括壳体(302)以及安装在壳体上的至少2个末端手指组件，所述末端手指组件包括位于外侧的第一指节连杆(202)和第二指节连杆(207)，位于内侧的支撑连杆(203)，所述末端手指组件还包括末端夹持连杆(101)，所述末端夹持连杆(101)与第二指节连杆(207)通过第一连接销(102)铰接，并通过在第一连接销(102)上加装扭簧(104)使末端夹持连杆(101)自适应物体形状运动。所述壳体、第一指节连杆、第二指节连杆、支撑连杆构成四杆机构，相比现有技术简单可靠，制造成本低廉，通过末端夹持连杆和扭簧的结构设计仍然具有自适应物体形状能力和高夹持力。
作为上述方案的进一步改进，所述第一指节连杆(202)近端与所述壳体(302)通过第二连接销(204)铰接，所述第一指节连杆(202)远端与所述第二指节连杆(207)通过第三连接销(201)铰接，所述支撑连杆(203)近端与所述壳体(302)通过第四连接销(205)铰接，所述支撑连杆(203)远端与所述第二指节连杆(207)通过第五连接销(206)铰接，所述末端夹持连杆(101)绕第一连接销(102)转动以自适应物体形状夹持。
作为上述方案的进一步改进，所述末端手指组件数量为2。
作为上述方案的进一步改进，所述末端手指组件数量为3。
作为上述方案的进一步改进，所述末端手指组件以壳体(302)中心轴对称或者非对称布置。
作为上述方案的进一步改进，所述末端夹持连杆(101)上设有夹持面模块(103)。
作为上述方案的进一步改进，所述壳体(302)顶部设有手掌面(301)。
作为上述方案的进一步改进，所述夹持面模块(103)设有压力传感器。
作为上述方案的进一步改进，所述壳体内部设有电机驱动模块。
作为上述方案的进一步改进，所述壳体内部设有传动模块，所述传动模块与电机驱动模块和末端手指组件相连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明采用简单的四杆机构和末端手指相连接。末端手指夹持面可以保持平行抓取，也可以实现非平行抓取，抓取过程具有自适应物体形状的能力，通用性强、成本低廉、夹持力大。另外壳体采用一体式设计，便于铸造和加工，降低成本。
附图说明
图1是本发明机械夹持手爪末端手指夹持不规则物体夹持面不平行的一种状态；
图2是本发明机械夹持手爪末端手指夹持圆柱物体夹持面的包围状态；
图3是本发明机械夹持手爪末端手指夹持规则立方体夹持面的平行状态；
图4是本发明机械夹持手爪立体示意图；
图5是本发明机械夹持手爪抓取规则立方体物体的受力状态机械原理图；
图6是本发明机械夹持手爪抓取不规则或圆柱物体的受力状态机械原理图；
图中所示标号：101—末端夹持连杆，102—第一连接销，103—夹持面模块，104—扭簧，201—第三连接销，202—第一指节连杆，203—支撑连杆，204—第二连接销，205—第四连接销，206—第五连接销，207—第二指节连杆，301—手掌面，302—壳体。
具体实施方式
下面结合本发明的优选实施例对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。
本发明的具体实施例，参照图4，自适应手掌由左右对称、完全相同的两个四杆机构以及末端连杆组成。具体的组成包括：壳体302、覆盖在壳体顶部的手掌面301，第一指节连杆202、支撑连杆203与壳体302通过第二连接销204、第四连接销205固定，第二指节连杆207与第一指节连杆202、支撑连杆203通过第三连接销201、第五连接销206铰接，末端夹持连杆101与第二指节连杆207通过第一连接销(102)铰接，夹持面模块103通过螺钉与末端夹持连杆101固定。
本发明的结构简单，只采用四杆机构和末端夹持连杆101就可以实现自适应抓取物体的目的，其可靠性以及适应性都非常的高，通过配备大功率驱动模块即可以实现高夹持力的抓取。
本发明只需要一个电机和传动模块来驱动末端手指的运动，从而实现抓取动作。
如图5所示，本发明机械夹持手爪抓取规则立方体物体时，当受力在临界面上方时，夹持面模块103保持竖直；
如图6所示，本发明机械夹持手爪抓取不规则或圆柱物体时，当受力在临界面下方时，夹持面模块103处于不稳定状态，可以自适应物体形状从而形成包络状态，同时扭簧104由于第一连接销102转动产生扭力，使夹持面施加压力在物体表面上，直到物体相对手爪静止为止。
上述对本发明进行了足够详细的具有一定特殊性的描述。实施例中的描述仅仅是示例性的，在不偏离本发明的真实精神和范围的前提下做出所有改变都应该属于本发明的保护范围。本发明所要求保护的范围是由所述的权利要求书进行限定的，而不是由实施例中的上述描述来限定的。
Claims (10)
1.一种具有自适应抓取能力的机械手爪，包括壳体(302)以及安装在壳体上的至少2个末端手指组件，所述末端手指组件包括位于外侧的第一指节连杆(202)和第二指节连杆(207)，位于内侧的支撑连杆(203)，其特征在于：所述末端手指组件还包括末端夹持连杆(101)，所述末端夹持连杆(101)与第二指节连杆(207)通过第一连接销(102)铰接，并通过在第一连接销(102)上加装扭簧(104)使末端夹持连杆(101)自适应物体形状运动。
2.根据权利要求1所述的具有自适应抓取能力的机械手爪，其特征在于：所述第一指节连杆(202)近端与所述壳体(302)通过第二连接销(204)铰接，所述第一指节连杆(202)远端与所述第二指节连杆(207)通过第三连接销(201)铰接，所述支撑连杆(203)近端与所述壳体(302)通过第四连接销(205)铰接，所述支撑连杆(203)远端与所述第二指节连杆(207)通过第五连接销(206)铰接，所述末端夹持连杆(101)绕第一连接销(102)转动以自适应物体形状夹持。
3.根据权利要求1所述的具有自适应抓取能力的机械手爪，其特征在于：所述末端手指组件数量为2。
4.根据权利要求1所述的具有自适应抓取能力的机械手爪，其特征在于：所述末端手指组件数量为3。
5.根据权利要求1所述的具有自适应抓取能力的机械手爪，其特征在于：所述末端手指组件以壳体(302)中心轴对称或者非对称布置。
6.根据权利要求1所述的具有自适应抓取能力的机械手爪，其特征在于：所述末端夹持连杆(101)上设有夹持面模块(103)。
7.根据权利要求1所述的具有自适应抓取能力的机械手爪，其特征在于：所述壳体(302)顶部设有手掌面(301)。
8.根据权利要求1所述的具有自适应抓取能力的机械手爪，其特征在于：所述夹持面模块(103)设有压力传感器。
9.根据权利要求1所述的具有自适应抓取能力的机械手爪，其特征在于：所述壳体内部设有电机驱动模块。
10.根据权利要求9所述的具有自适应抓取能力的机械手爪，其特征在于：所述壳体内部设有传动模块，所述传动模块与电机驱动模块和末端手指组件相连接。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20181030 |
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |