本實用新型涉及機械手的技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種帶有打滑機構(gòu)的自適應(yīng)抓取機械手。

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帶有打滑機構(gòu)的自適應(yīng)抓取機械手，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帶有打滑機構(gòu)的自適應(yīng)抓取機械手，包括機械手基座和一組機械手指，其中機械手指為三節(jié)式，且每相鄰兩節(jié)的連接處設(shè)有機械關(guān)節(jié)，機械手基座上設(shè)有控制裝置和位置檢測裝置；所述機械關(guān)節(jié)設(shè)有打滑機構(gòu)和驅(qū)動裝置，其中驅(qū)動裝置、位置檢測裝置均與控制裝置連接。這種設(shè)計結(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；打滑機構(gòu)具有打滑保護的功能，不僅可以保護機械關(guān)節(jié)的部件不受損壞，更防止抓壞物體。

進一步的，上述一種帶有打滑機構(gòu)的自適應(yīng)抓取機械手，所述機械關(guān)節(jié)還包括同軸設(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，以及設(shè)置在第一轉(zhuǎn)軸和第二轉(zhuǎn)軸上的第一支架、第二支架，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)有打滑摩擦片；驅(qū)動裝置設(shè)置在第一支架上并與傳動齒輪相連接。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，上述一種帶有打滑機構(gòu)的自適應(yīng)抓取機械手，所述第二連接機構(gòu)設(shè)有中空腔體，打滑摩擦片設(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)，其與打滑摩擦片接觸。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，上述一種帶有打滑機構(gòu)的自適應(yīng)抓取機械手，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，上述一種帶有打滑機構(gòu)的自適應(yīng)抓取機械手，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，上述一種帶有打滑機構(gòu)的自適應(yīng)抓取機械手，所述第二連接機構(gòu)的中空腔體壁上設(shè)有安裝打滑摩擦片用的凹槽。這種設(shè)計可以起到固定打滑摩擦片的作用，防止打滑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，上述一種帶有打滑機構(gòu)的自適應(yīng)抓取機械手，所述機械手指上設(shè)有橡膠套，且橡膠套表面設(shè)有防滑紋。這種設(shè)計既保護了機械手指，也保護了被抓物體，防止機械手指和物體間的碰傷；防滑紋的設(shè)計提高了機械手指和物體間的摩擦力，降低物體滑落的可能，使抓取物體更可靠。

進一步的，上述一種帶有打滑機構(gòu)的自適應(yīng)抓取機械手，所述機械手指端部設(shè)有指端摩擦片。這種設(shè)計大大提高機械手指和物體間的摩擦力，防止物體滑落，可以抓取較重的物體。

進一步的，上述一種帶有打滑機構(gòu)的自適應(yīng)抓取機械手，所述馬達為步進電機或伺服電機。

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帶有打滑機構(gòu)的自適應(yīng)抓取機械手，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；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；保護機械手指和被抓物體、防碰傷；正常工作時的連軸可靠性高，打滑摩擦片安裝穩(wěn)定；大大提高機械手指和物體間的摩擦力，防止物體滑落，可以抓取較重的物體。

附圖說明

圖1為本實用新型所述的一種帶有打滑機構(gòu)的自適應(yīng)抓取機械手的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實用新型所述的一種帶有打滑機構(gòu)的自適應(yīng)抓取機械手的機械關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：1-機械手基座，2-機械手指，3-機械關(guān)節(jié)，31-第一轉(zhuǎn)軸，32-第二轉(zhuǎn)軸，33-傳動齒輪，34-第一支架，341-第一底板，342-第一側(cè)板，35-第二支架，351-第二底板，352-第二側(cè)板，36-打滑機構(gòu)，361-第一連接機構(gòu)，362-第二連接機構(gòu)，363-摩擦片，37-驅(qū)動裝置，371-馬達，372-減速齒輪組，4-橡膠套，5-指端摩擦片。

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

本實用新型的一種帶有打滑機構(gòu)的自適應(yīng)抓取機械手，如圖1和圖2所示，包括機械手基座1和一組機械手指2，一組機械手指2的數(shù)量為3~5個，機械手指2為三節(jié)式，且每相鄰兩節(jié)的連接處設(shè)有機械關(guān)節(jié)3，機械手指2上設(shè)有橡膠套4；橡膠套4表面設(shè)有防滑紋；機械手指2端部設(shè)有摩擦片5；機械手基座1上設(shè)有控制裝置和位置檢測裝置；所述機械關(guān)節(jié)3包括同軸設(shè)置的第一轉(zhuǎn)軸31和第二轉(zhuǎn)軸32，套設(shè)于第一轉(zhuǎn)軸31上的傳動齒輪33，設(shè)置在第一轉(zhuǎn)軸31和第二轉(zhuǎn)軸32上的第一支架34、第二支架35，以及打滑機構(gòu)36和驅(qū)動裝置37，其中驅(qū)動裝置37、位置檢測裝置均與控制裝置連接；打滑機構(gòu)36包括可相對回轉(zhuǎn)的第一連接機構(gòu)361和第二連接機構(gòu)362，其中第一連接機構(gòu)361套設(shè)在第一轉(zhuǎn)軸31上，第二連接機構(gòu)362套設(shè)在第二轉(zhuǎn)軸32上，第一連接機構(gòu)361和第二連接機構(gòu)362之間設(shè)有摩擦片363；第二連接機構(gòu)362設(shè)有中空腔體，摩擦片363設(shè)置在第二連接機構(gòu)362的中空腔體壁上；第一連接機構(gòu)361一端設(shè)置在第二連接機構(gòu)362的中空腔體內(nèi)，其與摩擦片363接觸；第二連接機構(gòu)362的中空腔體壁上設(shè)有安裝摩擦片363用的凹槽，凹槽呈環(huán)形陣列狀分布在中空腔體壁一周，其中可以選擇性的安裝入摩擦片363，通過增減摩擦片363數(shù)量來調(diào)整摩擦力大小，摩擦片363呈環(huán)形陣列狀分布。

第一支架34、第二支架35分別與機械手指2上相鄰的兩節(jié)固定連接，第一支架34包括第一底板341和分別設(shè)置在第一底板341兩端的兩個第一側(cè)板342，第二支架35包括第二底板351和分別設(shè)置在第二底板351兩端的兩個第二側(cè)板352；第一轉(zhuǎn)軸31一端分別與第一側(cè)板342、第二側(cè)板352相連接，第二轉(zhuǎn)軸32一端分別與另一側(cè)的第一側(cè)板342、第二側(cè)板352相連接；第一支架34上設(shè)有驅(qū)動裝置37，驅(qū)動裝置37包括馬達371，以及與馬達371連接的減速齒輪組372，其中減速齒輪組372與傳動齒輪33相連接，馬達371固定安裝在第一支架34上。

傳動齒輪33與第一轉(zhuǎn)軸31固定連接，第一連接機構(gòu)361與第一轉(zhuǎn)軸31固定連接，第二連接機構(gòu)362與第二轉(zhuǎn)軸32固定連接，第一側(cè)板342與第一轉(zhuǎn)軸31轉(zhuǎn)動連接且設(shè)有軸承，與第二轉(zhuǎn)軸32轉(zhuǎn)動連接且設(shè)有軸承；第二側(cè)板352與第一轉(zhuǎn)軸31轉(zhuǎn)動連接且設(shè)有軸承，與第二轉(zhuǎn)軸32固定連接。

機械關(guān)節(jié)用于連接機械手指2上相鄰的兩節(jié)，工作原理如下：在抓取物體時，驅(qū)動裝置驅(qū)動傳動齒輪33、第一轉(zhuǎn)軸31和第一連接機構(gòu)361轉(zhuǎn)動，正常抓取時，在摩擦力作用下，第一連接機構(gòu)361帶動第二連接機構(gòu)362、第二轉(zhuǎn)軸32和第二支架35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)362產(chǎn)生的扭矩足夠其克服摩擦力，則第二連接機構(gòu)362相對第一連接機構(gòu)361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371可以持續(xù)運轉(zhuǎn)，打滑機構(gòu)336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)36停止打滑，第一連接機構(gòu)361帶動第二連接機構(gòu)362、第二轉(zhuǎn)軸32和第二支架35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363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371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。