CN207172107U - 一种气缸驱动的柔性机械手 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及机器人抓取装置的技术领域，尤其涉及一种气缸驱动的柔性机械手，包括中心轴，中心轴的一端设有吸盘，吸盘通过吸盘驱动机构驱动可沿中心轴的轴线相对移动，中心轴外固定套设有套筒，套筒外的四周设置有活动手指，活动手指通过手指驱动机构的驱动实现活动手指的合拢或者张开；通过在吸盘的四周设置多个配合使用的活动手指实现对不规则物料的精准抓取，直接采用手指气缸驱动连接着活动手指的连杆，使活动手指抓紧或者放开，且活动手指可根据被夹持物品的外形自动调整柔性关节的闭合角度达到夹紧目的，紧凑的机械结构在抓取物体时可实现精确的多指稳定抓取，能够有效抓取不同尺寸、复杂形状的物体。

Description

一种气缸驱动的柔性机械手

技术领域

本实用新型涉及机器人抓取装置的技术领域，尤其涉及一种气缸驱动的柔性机械手。

背景技术

在物流行业的自动化生产领域，常常需要工业机器人完成一些物料的抓取、搬运等工序。吸盘作为工业机器人进行物流中复杂物料抓取作业的执行工具，其抓取的准确性、抓取力和稳定性对作业过程的效率和安全性具有重要的影响。目前，对于形状规则的物料，如立方体，圆柱体，现有的吸盘来完成抓取及搬运是非常方便的。但是，对于一些形状不规则，表面状况较差的物料，由于其表面具有凸起、凹坑等存在，用现有的真空吸盘容易产生漏气现象，真空度达不到的要求。另外，在机器人作业的各种环境中，希望吸盘适用性广、驱动简单，现有的吸盘往往无法满足要求。

基于此，本实用新型设计了一种气缸驱动的柔性机械手，能够有效抓取不同尺寸和重量的物体，实现精确的多指抓取，具有结构紧凑、抓取稳定性高、应用范围广等优点。

实用新型内容

本实用新型为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种气缸驱动的柔性机械手，能够有效抓取不同尺寸和重量的物体，实现精确的多指抓取，具有结构紧凑、抓取稳定性高、应用范围广等优点。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：

一种气缸驱动的柔性机械手，包括中心轴，所述中心轴的一端设置有吸盘，所述吸盘通过吸盘驱动机构驱动可沿所述中心轴的轴线相对移动，所述中心轴外固定套设有套筒，所述套筒外的四周设置有活动手指；

所述活动手指包括指腹，所述指腹的一端活动连接在所述套筒外，所述指腹通过手指驱动机构的驱动绕所述套筒旋转；

所述手指驱动机构包括手指气缸、连杆和导杆滑动机构,所述手指气缸的一端活动设置在所述中心轴的另一端上，所述手指气缸的另一端活动连接着所述连杆的一端，所述手指气缸和所述连杆的连接处通过所述导杆滑动机构滑动连接至所述中心轴上；

所述连杆的另一端连接在所述指腹上，所述手指气缸驱动所述手指气缸与所述连杆的连接处通过所述导杆滑动机构沿所述中心轴的轴向移动从而带动所述连杆的另一端靠近或者远离所述套筒进而使所述指腹的另一端靠近或者远离所述吸盘，实现活动手指的合拢或者张开。手指气缸推动导杆上的滑块向下运动，滑块通过铰链将连杆的一端向下推动，促使连杆的另一端绕套筒逆时针转动，致使指腹向上向前运动，从而使指腹通过柔性关节连接的指尖张开，手指气缸反向运行时，指尖便产生了向内勾的动作，可以将被夹持物体抓牢，同时配合吸盘驱动机构驱动吸盘吸取待抓取物，完成抓取任务。

进一步：所述吸盘驱动机构包括伸缩杆，所述伸缩杆的一端通过弹簧连接所述中心轴的一端上，所述伸缩杆的另一端连接着所述吸盘，所述中心轴为一端开口的内部中空的直管，所述套筒为两端开口的管装壳体，所述中心轴的开口的一端固定嵌设在所述套筒一端的开口内，所述伸缩杆的一端设置在所述套筒另一端的开口内并可沿所述套筒的轴向移动，所述中心轴、伸缩杆的一端和所述套筒的内壁通过密封件组合成一个密封的容纳腔，在所述中心轴上远离所述套筒的一端设置有连通外置气源的进气口，所述套筒的侧壁上设置有出气口，所述进气口和出气口处均设置有阀门，所述阀门的开关通过线路连接外置的控制***，所述控制***通过控制所述阀门来调整所述容纳腔内的气量从而驱动所述伸缩杆靠近或者远离所述中心轴。

进一步：所述导杆滑动机构包括套环、导杆和滑块，所述套环固定套设在所述中心轴外并位于所述中心轴的另一端与所述套筒之间，所述导杆连接在所述套环和所述套筒之间，所述导杆上套设有活动的滑块，所述手指气缸的另一端与连杆的一端均活动连接在所述滑块上。设置套环及通过导杆连接套筒，使连接手指气缸及连杆的滑块可在导杆上相对移动，完成活动手指的合拢或者张开。

进一步：所述活动手指至少有三个，均匀分布在所述套筒的四周。在吸盘的四周设置至少三个活动手指，即可实现除了吸盘的吸取力之外，在吸盘的周边均匀分布有活动手指，可以实现不同尺寸、不同形状物体的多点吸取，保障整体的吸取效果。

进一步：所述活动手指还包括柔性关节和指尖，所述指腹的另一端连接着柔性关节的一端，所述柔性关节的另一端连接着所述指尖，所述柔性关节呈拱形，使所述指尖朝向所述吸盘的方向倾斜设置。设置柔性关节配合指尖使用，在指腹对待抓取物的夹持外，还增加了指尖对待抓取物的夹持，保障了抓取效果。

进一步：所述柔性关节的材质为聚氨酯材料，聚氨酯树脂是一种具有高强度、抗撕裂、耐磨等特性的高分子材料，聚氨酯软性泡沫可作为连杆的衬垫，因其耐磨及软性的特质包覆在连杆四及连杆六与待抓取物料接触的内侧，防止抓取时磨损待抓取物表面。

进一步：所述手指气缸通过线路连接外置的控制***。也可以通过其他方式实现手指气缸的驱动，例如在指气缸内设置控制器，外置的控制***通过蓝牙或者WiFi控制手指气缸的驱动；同理亦可适用于吸盘驱动机构的控制***。

进一步：所述手指气缸的一端通过铰链支架活动连接在所述中心轴的另一端上，铰链支架实现手指气缸的活动连接，且便于安装维护。

进一步：所述吸盘为真空吸盘，所述吸盘的材质为PVC材质。采用PVC材质这类软性制造吸盘结合真空发生器的吸取力，实现吸取功能，避免损伤待抓取物的表面，降低了待吸取物的吸取损耗。

进一步：所述中心轴的另一端的端部设置有连接法兰盘，使自适应机械手可以与机械臂或其他末端执行器进行无缝连接，便于机械手的匹配使用及安装维护。

基于上述技术方案，本实用新型的有益效果是：本实用新型涉及机器人抓取装置的技术领域，尤其涉及一种气缸驱动的柔性机械手，通过在吸盘的四周设置多个配合使用的活动手指实现对不规则物的精准抓取，直接采用手指气缸驱动连接着活动手指的连杆，使活动手指抓紧或者放开，且活动手指可根据被夹持物品的外形自动调整柔性关节的闭合角度达到夹紧目的，紧凑的机械结构在抓取物体时可实现精确的多指稳定抓取，能够有效抓取不同尺寸、复杂形状的物体。可在自动化线上完成各种物料的抓取，以及代替人工实现灵活、精确、快速、高重复度的抓取操作，具有结构紧凑、抓取稳定性高、应用范围广等优点。

附图说明

图1为本实用新型一种气缸驱动的柔性机械手的结构示意图；

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、中心轴，2、吸盘，3、吸盘驱动机构，31、进气口，32、出气口，33、伸缩杆，4、套筒，5、活动手指，51、指腹，52、柔性关节，53、指尖，6、手指驱动机构，61、手指气缸，62、连杆，63、导杆滑动机构，631、套环，632、导杆，633、滑块，7、铰链支架，8、法兰盘。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

如图1所示，一种气缸驱动的柔性机械手，包括中心轴1，所述中心轴1的一端设置有吸盘2，所述吸盘2通过吸盘驱动机构3驱动可沿所述中心轴1的轴线相对移动，所述中心轴1外固定套设有套筒4，所述套筒4外的四周设置有活动手指5；

所述活动手指5包括指腹51，所述指腹51的一端活动连接在所述套筒4外，所述指腹51通过手指驱动机构6的驱动绕所述套筒4旋转；

所述手指驱动机构6包括手指气缸61、连杆62和导杆滑动机构63,所述手指气缸61的一端活动设置在所述中心轴1的另一端上，所述手指气缸61的另一端活动连接着所述连杆62的一端，所述手指气缸61和所述连杆62的连接处通过所述导杆滑动机构63滑动连接至所述中心轴1上；

所述连杆62的另一端连接在所述指腹51上，所述手指气缸61驱动所述手指气缸61与所述连杆62的连接处通过所述导杆滑动机构63沿所述中心轴1的轴向移动从而带动所述连杆62的另一端靠近或者远离所述套筒4进而使所述指腹51的另一端靠近或者远离所述吸盘2，实现活动手指5的合拢或者张开。

进一步：所述吸盘驱动机构3包括伸缩杆33，所述伸缩杆33的一端通过弹簧连接所述中心轴1的一端上，所述伸缩杆33的另一端连接着所述吸盘2，所述中心轴1为一端开口的内部中空的直管，所述套筒4为两端开口的管装壳体，所述中心轴1的开口的一端固定嵌设在所述套筒4一端的开口内，所述伸缩杆33的一端设置在所述套筒4另一端的开口内并可沿所述套筒4的轴向移动，所述中心轴1、伸缩杆33的一端和所述套筒4的内壁通过密封件组合成一个密封的容纳腔，在所述中心轴1上远离所述套筒4的一端设置有连通外置气源的进气口31，所述套筒4的侧壁上设置有出气口32，所述进气口31和出气口32处均设置有阀门，所述阀门的开关通过线路连接外置的控制***，所述控制***通过控制所述阀门来调整所述容纳腔内的气量从而驱动所述伸缩杆33靠近或者远离所述中心轴1。

进一步：所述导杆滑动机构63包括套环631、导杆632和滑块633，所述套环631固定套设在所述中心轴1外并位于所述中心轴1的另一端与所述套筒4之间，所述导杆632连接在所述套环631和所述套筒4之间，所述导杆632上套设有活动的滑块633，所述手指气缸61的另一端与连杆62的一端均活动连接在所述滑块633上。

进一步：所述活动手指5至少有三个，均匀分布在所述套筒4的四周。在本实施例中，设置三个活动手指5，均匀分布在套筒4的四周。

进一步：所述活动手指5还包括柔性关节52和指尖53，所述指腹51的另一端连接着柔性关节52的一端，所述柔性关节52的另一端连接着所述指尖53，所述柔性关节52呈拱形，使所述指尖53朝向所述吸盘2的方向倾斜设置。所述柔性关节53也可以是V型或者其他形状，使所述指尖53与所述指腹51不在同一条直线上。

进一步：所述柔性关节52的材质为聚氨酯材料，也可以是其他具有自动复位功能的弹性材质，使柔性关节52可在受力的情况下微变形，不受力后自动回弹复位。

进一步：所述手指气缸61通过线路连接外置的控制***，也可以在所述手指气缸61内部设置控制器，然后外置控制***直接通过蓝牙或者无线WiFi等控制所述手指气缸61驱动。同理所述吸盘驱动机构3可以通过线路连接外置的控制***，也可以在所述吸盘驱动机构3内部设置控制器，然后外置控制***直接通过蓝牙或者无线WiFi等控制所述吸盘驱动机构3驱动。

进一步：所述手指气缸61的一端通过铰链支架7活动连接在所述中心轴1的另一端上。

进一步：所述吸盘2为真空吸盘，所述吸盘2的材质为PVC材质。

进一步：所述中心轴1的另一端的端部设置有连接法兰盘8，可通过法兰盘11将气缸驱动的自适应机械手于机械臂或其他末端执行器进行无缝连接。

本装置的工作原理：通过外置的控制***控制吸盘驱动机构3中进气口31和出气口32的阀门向套筒4、中心轴1及伸缩杆33组合形成一个密封的容纳腔内的充气量，实现推出伸缩杆33及吸盘2吸取待抓取物后，伸缩杆33向上移动，完成吸盘2的吸取任务，同时通过外置的控制***控制手指气缸61推动滑块633在导杆632上向远离吸盘2的方向移动，从而带动连杆62与滑块633的连接端向下推进，从而使连杆622与指腹51的连接端逆时针转动，从而通过柔性关节52带动指尖53向内勾取，完成抓取物的勾取动作，当机械手将抓取物移送至指定位置，伸长手指气缸61，从而驱动连杆带动指腹将抓取物松开，即完成一次抓取任务。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种气缸驱动的柔性机械手，包括中心轴(1)，其特征在于：所述中心轴(1)的一端设置有吸盘(2)，所述吸盘(2)通过吸盘驱动机构(3)驱动可沿所述中心轴(1)的轴线相对移动，所述中心轴(1)外固定套设有套筒(4)，所述套筒(4)外的四周设置有活动手指(5)；

所述活动手指(5)包括指腹(51)，所述指腹(51)的一端活动连接在所述套筒(4)外，所述指腹(51)通过手指驱动机构(6)的驱动绕所述套筒(4)旋转；

所述手指驱动机构(6)包括手指气缸(61)、连杆(62)和导杆滑动机构(63),所述手指气缸(61)的一端活动设置在所述中心轴(1)的另一端上，所述手指气缸(61)的另一端活动连接着所述连杆(62)的一端，所述手指气缸(61)和所述连杆(62)的连接处通过所述导杆滑动机构(63)滑动连接至所述中心轴(1)上；

所述连杆(62)的另一端连接在所述指腹(51)上，所述手指气缸(61)驱动所述手指气缸(61)与所述连杆(62)的连接处通过所述导杆滑动机构(63)沿所述中心轴(1)的轴向移动从而带动所述连杆(62)的另一端靠近或者远离所述套筒(4)进而使所述指腹(51)的另一端靠近或者远离所述吸盘(2)，实现活动手指(5)的合拢或者张开。

2.根据权利要求1所述的一种气缸驱动的柔性机械手，其特征在于：所述吸盘驱动机构(3)包括伸缩杆(33)，所述伸缩杆(33)的一端通过弹簧连接所述中心轴(1)的一端上，所述伸缩杆(33)的另一端连接着所述吸盘(2)，所述中心轴(1)为一端开口的内部中空的直管，所述套筒(4)为两端开口的管装壳体，所述中心轴(1)的开口的一端固定嵌设在所述套筒(4)一端的开口内，所述伸缩杆(33)的一端设置在所述套筒(4)另一端的开口内并可沿所述套筒(4)的轴向移动，所述中心轴(1)、伸缩杆(33)的一端和所述套筒(4)的内壁通过密封件组合成一个密封的容纳腔，在所述中心轴(1)上远离所述套筒(4)的一端设置有连通外置气源的进气口(31)，所述套筒(4)的侧壁上设置有出气口(32)，所述进气口(31)和出气口(32)处均设置有阀门，所述阀门的开关通过线路连接外置的控制***，所述控制***通过控制所述阀门来调整所述容纳腔内的气量从而驱动所述伸缩杆(33)靠近或者远离所述中心轴(1)。

3.根据权利要求2所述的一种气缸驱动的柔性机械手，其特征在于：所述导杆滑动机构(63)包括套环(631)、导杆(632)和滑块(633)，所述套环(631)固定套设在所述中心轴(1)外并位于所述中心轴(1)的另一端与所述套筒(4)之间，所述导杆(632)连接在所述套环(631)和所述套筒(4)之间，所述导杆(632)上套设有活动的滑块(633)，所述手指气缸(61)的另一端与连杆(62)的一端均活动连接在所述滑块(633)上。

4.根据权利要求1所述的一种气缸驱动的柔性机械手，其特征在于：所述活动手指(5)至少有三个，均匀分布在所述套筒(4)的四周。

5.根据权利要求1所述的一种气缸驱动的柔性机械手，其特征在于：所述活动手指(5)还包括柔性关节(52)和指尖(53)，所述指腹(51)的另一端连接着柔性关节(52)的一端，所述柔性关节(52)的另一端连接着所述指尖(53)，所述柔性关节(52)呈拱形，使所述指尖(53)朝向所述吸盘(2)的方向倾斜设置。

6.根据权利要求5所述的一种气缸驱动的柔性机械手，其特征在于：所述柔性关节(52)的材质为聚氨酯材料。

7.根据权利要求1所述的一种气缸驱动的柔性机械手，其特征在于：所述手指气缸(61)通过线路连接外置的控制***。

8.根据权利要求1所述的一种气缸驱动的柔性机械手，其特征在于：所述手指气缸(61)的一端通过铰链支架(7)活动连接在所述中心轴(1)的另一端上。

9.根据权利要求1所述的一种气缸驱动的柔性机械手，其特征在于：所述吸盘(2)为真空吸盘，所述吸盘(2)的材质为PVC材质。

10.根据权利要求1-9任意一项所述的一种气缸驱动的柔性机械手，其特征在于：所述中心轴(1)的另一端的端部设置有连接法兰盘(8)。