CN112008750A - 一种可抓取柔性物机械手 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机器人抓取技术领域，尤其是一种可抓取柔性物机械手，包括底座，所述底座上转动设置有机械臂，所述机械臂末端固定设置有机械爪，所述机械爪包括壳体，所述壳体内设置有动力腔，本发明提供的一种可抓取柔性物机械手，本发明结构简单、设计巧妙，使用履带的转动和爪指的夹取，不仅可以对特定的物体进行抓取，而且可以适应不同种类的物品，甚至是对柔性物的抓取，并且利用浮动辅助轮代替刚性杆件来驱动爪件实现机械爪对物体的柔性抓取，可以自适应多种形状不一的物体，准确抓取表面不规则的物体，增大爪件和物体的接触面积，提高夹紧力，同时内部设置的自动停止装置到达预设抓力即停止运动，对目标物进行了保护。

Description

一种可抓取柔性物机械手

技术领域

本发明涉及机器人抓取技术领域，尤其是一种可抓取柔性物机械手。

背景技术

机械爪是模仿人类手指抓取物品的机械装置，对于不同种类的物品，需要使用特定的机械手爪，列如球体类，立方体，曲面体类等等，这些都难以实现使用同一只刚性机械爪对他们分别爪取。特别是对于布料类的柔性物现有机械爪更是难以完成抓取，为此我们提出一种可抓取柔性物机械手，用以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可抓取柔性物机械手，能够克服现有技术的上述缺陷，从而提高设备的实用性。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明的一种可抓取柔性物机械手，包括底座，所述底座上转动设置有机械臂，所述机械臂末端固定设置有机械爪，所述机械爪包括壳体，所述壳体内设置有动力腔，所述动力腔中部接通设置有上下延伸的螺杆腔，所述螺杆腔向下接通设置有开口向下的开合腔，所述壳体上端壁固定设置有电机，所述电机向下动力连接有延伸至所述动力腔内的电机轴，所述电机轴下端固定设置有第一齿轮，所述动力腔中部上下端壁间转动设置有螺母轴，所述螺母轴内设置有上下延伸的螺纹孔，所述螺母轴上固定设置有与所述第一齿轮啮合的第二齿轮，所述动力腔上下端壁间位于所述螺母轴左端固定设置有上下延伸的第一转轴，所述第一转轴上固定设置有与所述第二齿轮啮合的第三齿轮，所述螺杆腔内上下滑动设置有螺杆轴，所述螺杆轴上端固定设置有与所述螺纹孔啮合的螺纹杆，所述螺纹轴下端固定设置有左右延伸的齿条支撑杆，所述齿条支撑杆左右端壁左右对称固定设置有向下延伸的齿条，所述开合腔前端壁左右对称向转动设置有后延伸的第二转轴，所述第二转轴后端固定设置有与所述齿条啮合的不完全齿轮，两所述不完全齿轮下端左右对称固定设置爪指支撑杆，两所述爪指支撑杆下端左右对称固定设置有爪指支承架，两所述爪指支承架上左右对称设置有用于抓取目标物的机械爪指，所述动力腔与所述开合腔间左右对称转动设置有第三转轴，所述第三转轴上端固定设置有第四齿轮，左侧所述第四齿轮与所述第三齿轮啮合，右侧所述第四齿轮与所述第一齿轮啮合，所述第三转轴下端固定设置有第一锥齿轮，所述第一锥齿轮通过传动装置向下传动可带动所述机械爪指中的履带转动对目标物进行举升抓取，所述机械爪指内设置有控制所述电机停止的开关机构。

进一步地，所述机械爪指包括所述爪指支承架上转动设置的前后延伸的第四转轴，所述第四转轴前端固定设置有第一履带轮，所述爪指支承架上靠近对称中心侧转动设置有向前延伸的第五转轴，所述第五转轴上固定设置有第一圆环，所述第一圆环外设置有第二圆环，所述第二圆环内端壁与所述第一圆环外端壁间连接设置有关于所述第一圆环中心对称分布的六组第一弹簧，所述爪指支承架下侧转动设置有向前延伸的第六转轴，所述第六转轴上固定设置有第二履带轮，所述爪指支承架靠近对称中心端壁上下设置有两个滑槽，所述滑槽内左右滑动设置有滑杆，所述滑杆远离对称中心端壁与所述滑槽远离对称中心端壁间使用第二弹簧连接，所述滑杆靠近对称中心侧转动设置有第七转轴，所述第七转轴上固定设置有第三履带轮，所述第一履带轮、所述第二履带轮、所述第三履带轮与所述第二圆环间连接有所述履带。

进一步地，所述传动装置包括所述开合腔后端壁转动设置的向前延伸的第八转轴，所述第八转轴上固定设置有与所述第一锥齿轮啮合的第二锥齿轮，所述第八转轴前端固定设置有第一带轮，所述第四转轴后端固定设置有第二带轮，所述第二带轮与所述第一带轮间使用皮带连接。

进一步地，所述开关机构包括右侧所述爪指支承架上设置的开口向对称中心的开关腔，所述开关腔内左右滑动设置有开关滑杆，所述开关滑杆靠近对称中心端壁固定设置有与所述第二圆环抵接的接触球，所述开关滑杆远离对称中心端壁与所述开关腔远离对称中心端壁间使用第三弹簧连接，所述开关滑杆远离对称中心端壁固定设置有第一触点，所述开关腔远离对称中心端壁固定设置有可与所述第一触点抵接的第二触点，所述第一触点和所述第二触点与所述电机的控制线电力连接。

本发明的有益效果 ：本发明提供的一种可抓取柔性物机械手，本发明结构简单、设计巧妙，使用履带的转动和爪指的夹取，不仅可以对特定的物体进行抓取，而且可以适应不同种类的物品，甚至是对柔性物的抓取，并且利用浮动辅助轮代替刚性杆件来驱动爪件实现机械爪对物体的柔性抓取，可以自适应多种形状不一的物体，准确抓取表面不规则的物体，增大爪件和物体的接触面积，提高夹紧力，同时内部设置的自动停止装置到达预设抓力即停止运动，对目标物进行了保护。

附图说明

为了更清楚地说明发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的一种可抓取柔性物机械手整体结构示意图；

图2是图1中A的结构放大示意图；

图3是图2中B的结构放大示意图；

图4是图2中C-C的结构示意图。

具体实施方式

下面结合图1-4对本发明进行详细说明，其中，为叙述方便，现对下文所说的方位规定如下：下文所说的上下左右前后方向与图1本身投影关系的上下左右前后方向一致。

结合附图 1-4所述的一种可抓取柔性物机械手，包括底座1，所述底座1上转动设置有机械臂8，所述机械臂8末端固定设置有机械爪7，所述机械爪7包括壳体10，所述壳体10内设置有动力腔13，所述动力腔13中部接通设置有上下延伸的螺杆腔18，所述螺杆腔18向下接通设置有开口向下的开合腔47，所述壳体10上端壁固定设置有电机16，所述电机16向下动力连接有延伸至所述动力腔13内的电机轴15，所述电机轴15下端固定设置有第一齿轮14，所述动力腔13中部上下端壁间转动设置有螺母轴20，所述螺母轴20内设置有上下延伸的螺纹孔60，所述螺母轴20上固定设置有与所述第一齿轮14啮合的第二齿轮17，所述动力腔13上下端壁间位于所述螺母轴20左端固定设置有上下延伸的第一转轴21，所述第一转轴21上固定设置有与所述第二齿轮17啮合的第三齿轮22，所述螺杆腔18内上下滑动设置有螺杆轴23，所述螺杆轴23上端固定设置有与所述螺纹孔60啮合的螺纹杆19，所述螺纹轴23下端固定设置有左右延伸的齿条支撑杆25，所述齿条支撑杆25左右端壁左右对称固定设置有向下延伸的齿条26，所述开合腔47前端壁左右对称向转动设置有后延伸的第二转轴28，所述第二转轴28后端固定设置有与所述齿条26啮合的不完全齿轮27，两所述不完全齿轮27下端左右对称固定设置爪指支撑杆29，两所述爪指支撑杆29下端左右对称固定设置有爪指支承架36，两所述爪指支承架36上左右对称设置有用于抓取目标物的机械爪指100，所述动力腔13与所述开合腔47间左右对称转动设置有第三转轴11，所述第三转轴11上端固定设置有第四齿轮12，左侧所述第四齿轮12与所述第三齿轮22啮合，右侧所述第四齿轮12与所述第一齿轮14啮合，所述第三转轴11下端固定设置有第一锥齿轮55，所述第一锥齿轮55通过传动装置200向下传动可带动所述机械爪指100中的履带30转动对目标物进行举升抓取，所述机械爪指100内设置有控制所述电机16停止的开关机构300。

有益地，所述机械爪指100包括所述爪指支承架36上转动设置的前后延伸的第四转轴33，所述第四转轴33前端固定设置有第一履带轮32，所述爪指支承架36上靠近对称中心侧转动设置有向前延伸的第五转轴41，所述第五转轴41上固定设置有第一圆环42，所述第一圆环42外设置有第二圆环43，所述第二圆环43内端壁与所述第一圆环42外端壁间连接设置有关于所述第一圆环42中心对称分布的六组第一弹簧48，所述爪指支承架36下侧转动设置有向前延伸的第六转轴38，所述第六转轴38上固定设置有第二履带轮37，所述爪指支承架36靠近对称中心端壁上下设置有两个滑槽39，所述滑槽39内左右滑动设置有滑杆61，所述滑杆61远离对称中心端壁与所述滑槽39远离对称中心端壁间使用第二弹簧40连接，所述滑杆61靠近对称中心侧转动设置有第七转轴35，所述第七转轴上固定设置有第三履带轮34，所述第一履带轮32、所述第二履带轮37、所述第三履带轮34与所述第二圆环43间连接有所述履带30。

有益地，所述传动装置200包括所述开合腔47后端壁转动设置的向前延伸的第八转轴58，所述第八转轴58上固定设置有与所述第一锥齿轮55啮合的第二锥齿轮57，所述第八转轴58前端固定设置有第一带轮56，所述第四转轴33后端固定设置有第二带轮45，所述第二带轮45与所述第一带轮56间使用皮带46连接。

有益地，所述开关机构300包括右侧所述爪指支承架36上设置的开口向对称中心的开关腔51，所述开关腔51内左右滑动设置有开关滑杆50，所述开关滑杆50靠近对称中心端壁固定设置有与所述第二圆环43抵接的接触球49，所述开关滑杆50远离对称中心端壁与所述开关腔51远离对称中心端壁间使用第三弹簧53连接，所述开关滑杆50远离对称中心端壁固定设置有第一触点54，所述开关腔51远离对称中心端壁固定设置有可与所述第一触点54抵接的第二触点52，所述第一触点54和所述第二触点52与所述电机16的控制线电力连接。

本实施例所述固定连接方法包括但不限于螺栓固定、焊接等方法。

如图1-4所示，本发明的设备处于初始状态时，所述第一触点54与所述第二触点52脱离抵接。

整个装置的机械动作的顺序 ：通过控制所述机械臂8将所述机械爪7移动到目标物上方，启动所述电机16带动所述电机轴15转动，从而带动所述第一齿轮14转动，从而带动所述第二齿轮17转动，从而带动所述螺母轴20转动，从而带动螺纹杆19向下运动，从而带动所述齿条26向上运动，从而带动右侧不完全齿轮27顺时针转动，带动左侧不完全齿轮27逆时针转动抓取目标物，所述第一齿轮14转动同时可带动右侧所述第四齿轮12转动，所述第二齿轮17转动同时可带动所述第三齿轮22转动，从而带动左侧所述第四齿轮12转动，所述第四齿轮12转动带动所述第一锥齿轮55转动，从而带动所述第二锥齿轮57转动，从而带动所述第八转轴58转动，从而带动所述第一带轮56转动，从而带动所述第二带轮45转动，从而带动所述第四转轴33转动，从而带动所述第一履带轮32转动，从而带动所述履带30转动对目标物进行举升抓取，当所述机械爪指100对目标物抓取到达设定力道后，右侧所述第二圆环43在目标物左右下向右移动，从而带动所述接触球49向右移动，从而带动所述开关滑杆50向右滑动，从而所述第一触点54和所述第二触点52相互抵接，从而所述电机16停转，控制所述机械臂8将所述机械爪7和目标物移动到所需位置，反转所述电机16进行目标物释放和所述机械爪7的复位，重复上述动作即可完成对目标物的抓取和转移。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本发明内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种可抓取柔性物机械手，包括底座，其特征在于：所述底座上转动设置有机械臂，所述机械臂末端固定设置有机械爪，所述机械爪包括壳体，所述壳体内设置有动力腔，所述动力腔中部接通设置有上下延伸的螺杆腔，所述螺杆腔向下接通设置有开口向下的开合腔，所述壳体上端壁固定设置有电机，所述电机向下动力连接有延伸至所述动力腔内的电机轴，所述电机轴下端固定设置有第一齿轮，所述动力腔中部上下端壁间转动设置有螺母轴，所述螺母轴内设置有上下延伸的螺纹孔，所述螺母轴上固定设置有与所述第一齿轮啮合的第二齿轮，所述动力腔上下端壁间位于所述螺母轴左端固定设置有上下延伸的第一转轴，所述第一转轴上固定设置有与所述第二齿轮啮合的第三齿轮，所述螺杆腔内上下滑动设置有螺杆轴，所述螺杆轴上端固定设置有与所述螺纹孔啮合的螺纹杆，所述螺纹轴下端固定设置有左右延伸的齿条支撑杆，所述齿条支撑杆左右端壁左右对称固定设置有向下延伸的齿条，所述开合腔前端壁左右对称向转动设置有后延伸的第二转轴，所述第二转轴后端固定设置有与所述齿条啮合的不完全齿轮，两所述不完全齿轮下端左右对称固定设置爪指支撑杆，两所述爪指支撑杆下端左右对称固定设置有爪指支承架，两所述爪指支承架上左右对称设置有用于抓取目标物的机械爪指，所述动力腔与所述开合腔间左右对称转动设置有第三转轴，所述第三转轴上端固定设置有第四齿轮，左侧所述第四齿轮与所述第三齿轮啮合，右侧所述第四齿轮与所述第一齿轮啮合，所述第三转轴下端固定设置有第一锥齿轮，所述第一锥齿轮通过传动装置向下传动可带动所述机械爪指中的履带转动对目标物进行举升抓取，所述机械爪指内设置有控制所述电机停止的开关机构。

2.如权利要求1所述一种可抓取柔性物机械手，其特征在于：所述机械爪指包括所述爪指支承架上转动设置的前后延伸的第四转轴，所述第四转轴前端固定设置有第一履带轮，所述爪指支承架上靠近对称中心侧转动设置有向前延伸的第五转轴，所述第五转轴上固定设置有第一圆环，所述第一圆环外设置有第二圆环，所述第二圆环内端壁与所述第一圆环外端壁间连接设置有关于所述第一圆环中心对称分布的六组第一弹簧，所述爪指支承架下侧转动设置有向前延伸的第六转轴，所述第六转轴上固定设置有第二履带轮，所述爪指支承架靠近对称中心端壁上下设置有两个滑槽，所述滑槽内左右滑动设置有滑杆，所述滑杆远离对称中心端壁与所述滑槽远离对称中心端壁间使用第二弹簧连接，所述滑杆靠近对称中心侧转动设置有第七转轴，所述第七转轴上固定设置有第三履带轮，所述第一履带轮、所述第二履带轮、所述第三履带轮与所述第二圆环间连接有所述履带。

3.如权利要求1所述一种可抓取柔性物机械手，其特征在于：所述传动装置包括所述开合腔后端壁转动设置的向前延伸的第八转轴，所述第八转轴上固定设置有与所述第一锥齿轮啮合的第二锥齿轮，所述第八转轴前端固定设置有第一带轮，所述第四转轴后端固定设置有第二带轮，所述第二带轮与所述第一带轮间使用皮带连接。

4.如权利要求1所述一种可抓取柔性物机械手，其特征在于：所述开关机构包括右侧所述爪指支承架上设置的开口向对称中心的开关腔，所述开关腔内左右滑动设置有开关滑杆，所述开关滑杆靠近对称中心端壁固定设置有与所述第二圆环抵接的接触球，所述开关滑杆远离对称中心端壁与所述开关腔远离对称中心端壁间使用第三弹簧连接，所述开关滑杆远离对称中心端壁固定设置有第一触点，所述开关腔远离对称中心端壁固定设置有可与所述第一触点抵接的第二触点，所述第一触点和所述第二触点与所述电机的控制线电力连接。

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