本實用新型涉及機械關(guān)節(jié)的技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于抓取機械手的雙向機械關(guān)節(jié)。

背景技術(shù)：

關(guān)節(jié)機器人，也稱關(guān)節(jié)手臂機器人或關(guān)節(jié)機械手臂，是當(dāng)今工業(yè)領(lǐng)域中最常見的工業(yè)機器人的形態(tài)之一，適合用于諸多工業(yè)領(lǐng)域的機械自動化作業(yè)。對于關(guān)節(jié)機器人，關(guān)節(jié)是其重要組成部分，實現(xiàn)了機械手臂的相對運動。

在利用機械手臂抓取物體時，末端會設(shè)置數(shù)個相互協(xié)調(diào)運動的機械手指，機械手指分別分為數(shù)節(jié)且通過關(guān)節(jié)連接。目前，對于抓取不同大小、不同形狀的物體，機械手指的自適應(yīng)程度還不高。

中國專利申請公開說明書CN104303709A公開一種具有仿生幾何結(jié)構(gòu)特征的蜓爪式末端執(zhí)行器，該機械手由框架式機械平臺、智能控制系統(tǒng)、反饋系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、電力輔助系統(tǒng)組成；在機械手接觸果蔬時，通過傳感器的力值反饋調(diào)節(jié)伺服電機的轉(zhuǎn)動幅度，從而來調(diào)節(jié)爪指內(nèi)部的高強度柔性聚酰胺繩的收緊或舒張，進而實現(xiàn)對不同大小，不同形狀的果蔬進行穩(wěn)定抓取的目的，提高了末端執(zhí)行器即機械手指的自適應(yīng)能力，但是這種設(shè)計的結(jié)構(gòu)以及控制方法都較為復(fù)雜，其中間環(huán)節(jié)越多，出現(xiàn)故障和失效的可能性就越大，并且，累計的誤差（包括測量誤差、計算誤差等）也就越大。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

實用新型的目的：本實用新型公開一種用于抓取機械手的雙向機械關(guān)節(jié)，其結(jié)構(gòu)簡單、成本低，無需復(fù)雜的控制系統(tǒng)和計算方法，機械關(guān)節(jié)采用純機械結(jié)構(gòu)，將其與機械手指相配合，適用于抓取不同形狀的物體，包括不規(guī)則物體，可以實現(xiàn)雙向抓取并保持穩(wěn)定的抓取力。

技術(shù)方案：為了實現(xiàn)以上目的，本實用新型公開了一種用于抓取機械手的雙向機械關(guān)節(jié)，包括同軸設(shè)置的第一轉(zhuǎn)軸和第二轉(zhuǎn)軸，套設(shè)于第一轉(zhuǎn)軸上的傳動齒輪，設(shè)置在第一轉(zhuǎn)軸和第二轉(zhuǎn)軸上的第一支架、第二支架，以及打滑機構(gòu)，打滑機構(gòu)包括可相對回轉(zhuǎn)的第一連接機構(gòu)和第二連接機構(gòu)，其中第一連接機構(gòu)套設(shè)在第一轉(zhuǎn)軸上，第二連接機構(gòu)套設(shè)在第二轉(zhuǎn)軸上，第一連接機構(gòu)和第二連接機構(gòu)之間設(shè)有摩擦片；第一支架上設(shè)有驅(qū)動裝置，驅(qū)動裝置與傳動齒輪相連接。這種設(shè)計的機械關(guān)節(jié)用于連接外部機械手指，在抓取物體時，驅(qū)動裝置驅(qū)動機械關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動，由此帶動機械手指抓緊物體；當(dāng)機械手指收緊物體達到一定程度時，即物體對機械手指的反作用力達到設(shè)定值時，打滑機構(gòu)開始打滑以起到保護作用，同時機械手指停止前進；這樣，不僅可以保護齒輪、馬達等部件不受損壞，更使抓取力保持穩(wěn)定，防止抓壞物體；另外，當(dāng)物體有所松動，物體對機械手指的反作用力減小、低于設(shè)定值時，打滑機構(gòu)停止打滑，機械手指進一步轉(zhuǎn)動抓緊物體，以此可以保持穩(wěn)定的抓取力，并適用于不同形狀的物體，包括不規(guī)則物體，使抓取過程安全、可靠；第一連接機構(gòu)和第二連接機構(gòu)的相對回轉(zhuǎn)具有雙向性，既實現(xiàn)正向抓取的打滑保護，又實現(xiàn)反向抓取的打滑保護。

進一步的，上述一種用于抓取機械手的雙向機械關(guān)節(jié)，所述第二連接機構(gòu)設(shè)有中空腔體，摩擦片設(shè)置在第二連接機構(gòu)的中空腔體壁上；第一連接機構(gòu)一端設(shè)置在第二連接機構(gòu)的中空腔體內(nèi)，其與摩擦片接觸。這種設(shè)計結(jié)構(gòu)簡單，實現(xiàn)了打滑保護的功能，若外部作用力對第二連接機構(gòu)產(chǎn)生的扭矩足夠其克服摩擦力，則第二連接機構(gòu)相對第一連接機構(gòu)轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)打滑功能，若外部力減小或消失，則摩擦力使第二連接機構(gòu)與第一連接機構(gòu)連結(jié)。

進一步的，上述一種用于抓取機械手的雙向機械關(guān)節(jié)，所述第一支架包括第一底板和分別設(shè)置在第一底板兩端的兩個第一側(cè)板，第二支架包括第二底板和分別設(shè)置在第二底板兩端的兩個第二側(cè)板；第一轉(zhuǎn)軸一端分別與第一側(cè)板、第二側(cè)板相連接，第二轉(zhuǎn)軸一端分別與另一側(cè)的第一側(cè)板、第二側(cè)板相連接。這種設(shè)計結(jié)構(gòu)緊湊并且牢固、穩(wěn)定。

進一步的，上述一種用于抓取機械手的雙向機械關(guān)節(jié)，所述驅(qū)動裝置包括馬達，以及與馬達連接的減速齒輪組，其中減速齒輪組與傳動齒輪相連接，馬達固定安裝在第一支架上。這種設(shè)計馬達直接安裝在第一支架上，可以減少部品數(shù)量，節(jié)約生產(chǎn)成本。

進一步的，上述一種用于抓取機械手的雙向機械關(guān)節(jié)，其特征在于：所述第一支架、第二支架均與外部機械手指相連接。

進一步的，上述一種用于抓取機械手的雙向機械關(guān)節(jié)，所述第二連接機構(gòu)的中空腔體壁上設(shè)有安裝摩擦片用的凹槽。這種設(shè)計可以起到固定摩擦片的作用，防止摩擦片在摩擦力作用下發(fā)生變形、移位甚至脫落的狀況。

進一步的，上述一種用于抓取機械手的雙向機械關(guān)節(jié)，所述摩擦片為一組呈環(huán)形陣列狀分布的摩擦片。機械手抓取力的大小是和摩擦力相關(guān)的，這種設(shè)計減小了摩擦片的使用面積，適當(dāng)?shù)臏p小了摩擦力，防止抓取力過大損傷物體；另外，摩擦力可以根據(jù)增減摩擦片數(shù)量來調(diào)整。

進一步的，上述一種用于抓取機械手的雙向機械關(guān)節(jié)，所述凹槽為一組呈環(huán)形陣列狀分布的凹槽。這種設(shè)計設(shè)置了多個凹槽，可以選擇性的挑選一部分凹槽裝入摩擦片，用于調(diào)整摩擦力，其適用性好、靈活性高。

上述技術(shù)方案可以看出，本實用新型具有如下有益效果：本實用新型所述的一種用于抓取機械手的雙向機械關(guān)節(jié)，其結(jié)構(gòu)簡單、成本低，無需復(fù)雜的控制系統(tǒng)和計算方法，機械關(guān)節(jié)采用純機械結(jié)構(gòu)，將其與機械手指相配合，適用于抓取不同形狀的物體，包括不規(guī)則物體，并可以保持穩(wěn)定的抓取力；可以保護齒輪、馬達等部件不受損壞，更防止抓壞物體；既實現(xiàn)正向抓取的打滑保護，又實現(xiàn)反向抓取的打滑保護；正常工作時的連軸可靠性高，摩擦片安裝穩(wěn)定，摩擦力可調(diào)，其適用性好。

附圖說明

圖1為本實用新型所述的一種用于抓取機械手的雙向機械關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：1-第一轉(zhuǎn)軸，2-第二轉(zhuǎn)軸，3-傳動齒輪，4-第一支架，41-第一底板，42-第一側(cè)板，5-第二支架，51-第二底板，52-第二側(cè)板，6-打滑機構(gòu)，61-第一連接機構(gòu)，62-第二連接機構(gòu)，63-摩擦片，7-驅(qū)動裝置，71-馬達，72-減速齒輪組。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖，對本實用新型具體實施方式進行詳細的描述。

實施例

本實用新型的一種用于抓取機械手的雙向機械關(guān)節(jié)，如圖1所示，包括同軸設(shè)置的第一轉(zhuǎn)軸1和第二轉(zhuǎn)軸2，套設(shè)于第一轉(zhuǎn)軸1上的傳動齒輪3，設(shè)置在第一轉(zhuǎn)軸1和第二轉(zhuǎn)軸2上的第一支架4、第二支架5，以及打滑機構(gòu)6和驅(qū)動裝置7，打滑機構(gòu)6包括可相對回轉(zhuǎn)的第一連接機構(gòu)61和第二連接機構(gòu)62，其中第一連接機構(gòu)61套設(shè)在第一轉(zhuǎn)軸1上，第二連接機構(gòu)62套設(shè)在第二轉(zhuǎn)軸2上，第一連接機構(gòu)61和第二連接機構(gòu)62之間設(shè)有摩擦片63；第二連接機構(gòu)62設(shè)有中空腔體，摩擦片63設(shè)置在第二連接機構(gòu)62的中空腔體壁上；第一連接機構(gòu)61一端設(shè)置在第二連接機構(gòu)62的中空腔體內(nèi)，其與摩擦片63接觸；第二連接機構(gòu)62的中空腔體壁上設(shè)有安裝摩擦片63用的一組呈環(huán)形陣列狀分布的凹槽，其中可以選擇性的安裝入摩擦片63，通過增減摩擦片63數(shù)量來調(diào)整摩擦力大小，摩擦片63呈環(huán)形陣列狀分布。

第一支架4、第二支架5均與外部機械手指相連接，第一支架4包括第一底板41和分別設(shè)置在第一底板41兩端的兩個第一側(cè)板42，第二支架5包括第二底板51和分別設(shè)置在第二底板51兩端的兩個第二側(cè)板52；第一轉(zhuǎn)軸1一端分別與第一側(cè)板42、第二側(cè)板52相連接，第二轉(zhuǎn)軸2一端分別與另一側(cè)的第一側(cè)板42、第二側(cè)板52相連接；第一支架4上設(shè)有驅(qū)動裝置7，驅(qū)動裝置7包括馬達71，以及與馬達71連接的減速齒輪組72，其中減速齒輪組72與傳動齒輪3相連接，馬達71固定安裝在第一支架4上。

傳動齒輪3與第一轉(zhuǎn)軸1固定連接，第一連接機構(gòu)61與第一轉(zhuǎn)軸1固定連接，第二連接機構(gòu)62與第二轉(zhuǎn)軸2固定連接，第一側(cè)板42與第一轉(zhuǎn)軸1轉(zhuǎn)動連接且設(shè)有軸承，與第二轉(zhuǎn)軸2轉(zhuǎn)動連接且設(shè)有軸承；第二側(cè)板52與第一轉(zhuǎn)軸1轉(zhuǎn)動連接且設(shè)有軸承，與第二轉(zhuǎn)軸2固定連接。

機械關(guān)節(jié)用于連接外部機械手指，工作原理如下：在抓取物體時，驅(qū)動裝置驅(qū)動傳動齒輪3、第一轉(zhuǎn)軸1和第一連接機構(gòu)61轉(zhuǎn)動，正常抓取時，在摩擦力作用下，第一連接機構(gòu)61帶動第二連接機構(gòu)62、第二轉(zhuǎn)軸2和第二支架5轉(zhuǎn)動，即帶動機械手指抓取物體并逐漸收緊物體，此時機械手指對物體會產(chǎn)生抓緊力，相應(yīng)的，物體對機械手指會產(chǎn)生反作用力，在收緊過程中抓緊力與反作用力逐漸增大，當(dāng)反作用力對第二連接機構(gòu)62產(chǎn)生的扭矩足夠其克服摩擦力，則第二連接機構(gòu)62相對第一連接機構(gòu)61轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)打滑，此時機械手指停止前進；如果機械手進行短途搬運，為了結(jié)構(gòu)和控制的簡單，馬達71可以持續(xù)運轉(zhuǎn)，打滑機構(gòu)6持續(xù)打滑；當(dāng)物體有所松動，物體對機械手指的反作用力減小、低于設(shè)定值時，打滑機構(gòu)6停止打滑，第一連接機構(gòu)61帶動第二連接機構(gòu)62、第二轉(zhuǎn)軸2和第二支架5繼續(xù)轉(zhuǎn)動，機械手指進一步收緊物體，以此避免物體在抓取過程中因位置變動導(dǎo)致的松動和脫落，尤其適合不規(guī)則物體的抓取，并且抓取力可以保持穩(wěn)定，抓取力可以通過摩擦片63的摩擦參數(shù)、大小和數(shù)量來計算與設(shè)計。當(dāng)機械手伸入空心物體的腔體抓取物體時，只需先合攏機械手指，伸入腔體內(nèi)之后再反向展開機械手指（馬達71反轉(zhuǎn)），其基本原理同上。

以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應(yīng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進，這些改進也應(yīng)視為本實用新型的保護范圍。