本實用新型涉及機械關節(jié)的技術領域，特別涉及一種抓取機械手的柔性機械關節(jié)。

背景技術：

關節(jié)機器人，也稱關節(jié)手臂機器人或關節(jié)機械手臂，是當今工業(yè)領域中最常見的工業(yè)機器人的形態(tài)之一，適合用于諸多工業(yè)領域的機械自動化作業(yè)。對于關節(jié)機器人，關節(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，末端會設置數(shù)個相互協(xié)調運動的機械手指，機械手指分別分為數(shù)節(jié)且通過關節(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構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節(jié)伺服電機的轉動幅度，從而來調節(jié)爪指內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能力，但是這種設計的結構以及控制方法都較為復雜，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。

技術實現(xiàn)要素：

實用新型的目的：本實用新型公開一種抓取機械手的柔性機械關節(jié)，其結構簡單、成本低，無需復雜的控制系統(tǒng)和計算方法，機械關節(jié)采用純機械結構，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。

技術方案：為了實現(xiàn)以上目的，本實用新型公開了一種抓取機械手的柔性機械關節(jié)，包括同軸設置的第一轉軸和第二轉軸，套設于第一轉軸上的傳動齒輪，設置在第一轉軸和第二轉軸上的第一支架、第二支架，以及打滑機構，打滑機構包括可相對回轉的第一連接機構和第二連接機構，其中第一連接機構套設在第一轉軸上，第二連接機構套設在第二轉軸上；第一支架上設有驅動裝置，驅動裝置與傳動齒輪相連接。這種設計的機械關節(jié)用于連接外部機械手指，在抓取物體時，驅動裝置驅動機械關節(jié)轉動，由此帶動機械手指抓緊物體；當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定值時，打滑機構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，當物體有所松動，物體對機械手指的反作用力減小、低于設定值時，打滑機構停止打滑，機械手指進一步轉動抓緊物體，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。

進一步的，上述一種抓取機械手的柔性機械關節(jié)，所述第二連接機構呈圓盤狀，其圓形表面的邊緣垂直設有一組連續(xù)的鋸齒；第一連接機構表面垂直設有卡鉤，第一連接機構內部設有彈性件。這種設計結構簡單，實現(xiàn)了打滑保護的功能，若外部作用力對第二連接機構產生的扭矩足夠其克服彈性件對第一連接機構的推力，則第二連接機構相對第一連接機構轉動，同時推動第一連接結構退避，鋸齒依次滑過卡鉤，實現(xiàn)打滑；彈性件具有保持作用和復位作用。

進一步的，上述一種抓取機械手的柔性機械關節(jié)，所述第一支架包括第一底板和分別設置在第一底板兩端的兩個第一側板，第二支架包括第二底板和分別設置在第二底板兩端的兩個第二側板；第一轉軸一端分別與第一側板、第二側板相連接，第二轉軸一端分別與另一側的第一側板、第二側板相連接。這種設計結構緊湊并且牢固、穩(wěn)定。

進一步的，上述一種抓取機械手的柔性機械關節(jié)，所述驅動裝置包括馬達，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)約生產成本。

進一步的，上述一種抓取機械手的柔性機械關節(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，上述一種抓取機械手的柔性機械關節(jié)，所述彈性件為壓縮彈簧，其套設在第一轉軸上，一端與第一連接機構連接，另一端與第一轉軸相連接。這種壓縮彈簧的設計具有復位功能，將第一連接機構推向第二連接機構，即將卡鉤推入相鄰鋸齒之間，使之連結；使打滑機構在不打滑的情況下保持連軸的穩(wěn)定性和可靠性。

進一步的，上述一種抓取機械手的柔性機械關節(jié)，所述一組鋸齒呈連續(xù)的波浪形，相對應的，卡鉤端部呈圓弧形。這種設計使第一連接機構和第二連接機構的轉動具有雙向性，除了在抓取物體時具有打滑保護功能，在松開機械手指放開物體時，也具有打滑保護功能，或者在反向抓取物體（機械手指伸入物體的孔或腔體中抓取物體）時也具有打滑保護功能；波浪形的設計使轉動較為順暢，并且可以減緩磨損。

進一步的，上述一種抓取機械手的柔性機械關節(jié)，所述一組鋸齒呈連續(xù)的三角形，相對應的，卡鉤端部呈三角形。這種設計同樣使第一連接機構和第二連接機構的轉動具有雙向性，在放開物體時或者在反向抓取物體時，也具有打滑保護功能；三角形的設計使卡鉤和鋸齒的卡合較為穩(wěn)定，提高了連軸的可靠性。

上述技術方案可以看出，本實用新型具有如下有益效果：本實用新型所述的一種抓取機械手的柔性機械關節(jié)，其結構簡單、成本低，無需復雜的控制系統(tǒng)和計算方法，機械關節(jié)采用純機械結構，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。

附圖說明

圖1為本實用新型所述的一種抓取機械手的柔性機械關節(jié)的結構示意圖；

圖2為本實用新型所述的一種柔性抓取機械手的打滑機構的剖面結構示意圖；

圖中：1-第一轉軸，2-第二轉軸，3-傳動齒輪，4-第一支架，41-第一底板，42-第一側板，5-第二支架，51-第二底板，52-第二側板，6-打滑機構，61-第一連接機構，611-卡鉤，612-彈性件，62-第二連接機構，621-鋸齒，7-驅動裝置，71-馬達，72-減速齒輪組。

具體實施方式

下面結合附圖，對本實用新型具體實施方式進行詳細的描述。

實施例

本實用新型的一種抓取機械手的柔性機械關節(jié)，如圖1和圖2所示，包括同軸設置的第一轉軸1和第二轉軸2，套設于第一轉軸1上的傳動齒輪3，設置在第一轉軸1和第二轉軸2上的第一支架4、第二支架5，以及打滑機構6，打滑機構6包括可相對回轉的第一連接機構61和第二連接機構62，其中第一連接機構61套設在第一轉軸1上，第二連接機構62套設在第二轉軸2上；第二連接機構62呈圓盤狀，其圓形表面的邊緣垂直設有一組連續(xù)的鋸齒621；第一連接機構61表面垂直設有卡鉤611，其與鋸齒621形狀相適應，第一連接機構61內部設有彈性件612，所述彈性件612為壓縮彈簧，其套設在第一轉軸1上，一端與第一連接機構61連接，另一端與第一轉軸1相連接。一組鋸齒621呈連續(xù)的波浪形或連續(xù)的三角形，相對應的，卡鉤611端部呈圓弧形或三角形；所述卡鉤611為一組卡鉤611，其可以呈環(huán)形陣列狀分布、也可以連續(xù)分布在第一連接機構61表面邊緣。

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和分別設置在第一底板41兩端的兩個第一側板42，第二支架5包括第二底板51和分別設置在第二底板51兩端的兩個第二側板52；第一轉軸1一端分別與第一側板42、第二側板52相連接，第二轉軸2一端分別與另一側的第一側板42、第二側板52相連接；第一支架4上設有驅動裝置7，驅動裝置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與第一轉軸1固定連接，第一連接機構61與第一轉軸1滑動連接，兩者之間不能相對轉動，但是可以在一定范圍內直線滑動，可以在第一連接機構61上開設D形孔，并在第一轉軸1上設置一段D形軸形狀來實現(xiàn)上述要求；第二連接機構62與第二轉軸2固定連接，第一連接機構61和第二連接機構62之間通過卡鉤611、鋸齒621的配合相卡接；第一側板42與第一轉軸1轉動連接且設有軸承，與第二轉軸2轉動連接且設有軸承；第二側板52與第一轉軸1轉動連接且設有軸承，與第二轉軸2固定連接。

機械關節(jié)用于連接外部機械手指，工作原理如下：在抓取物體時，驅動裝置驅動傳動齒輪3、第一轉軸1和第一連接機構61轉動，在正常抓取時，卡鉤611和鋸齒621處于卡接狀態(tài)，彈性件612（壓縮彈簧）對第一連接機構61施加軸向力將其推向第二連接機構62并推緊，第一連接機構61和第二連接機構62穩(wěn)定結合，起到連軸作用，由此帶動第二轉軸2和第二支架5轉動，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生抓緊力，相應的，物體對機械手指會產生反作用力，在收緊過程中抓緊力與反作用力逐漸增大，當反作用力對第二連接機構62產生的扭矩足夠其克服彈性件612（壓縮彈簧）對第一連接機構61的推力，則第二連接機構62相對第一連接機構61轉動，同時推動第一連接結構61退避，鋸齒621依次滑過卡鉤611，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，為了結構和控制的簡單，馬達71可以持續(xù)運轉，打滑機構6持續(xù)打滑；當物體有所松動，物體對機械手指的反作用力減小、低于設定值時，打滑機構6停止打滑，第一連接機構61帶動第二連接機構62、第二轉軸2和第二支架5繼續(xù)轉動，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，抓取力可以通過彈性件612（壓縮彈簧）、鋸齒621和卡鉤611的形狀等來計算與設計。當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，伸入腔體內之后再反向展開機械手指（馬達71反轉），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，應指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進，這些改進也應視為本實用新型的保護范圍。