机械手 |
|||||||
| 申请号 | CN201710121251.9 | 申请日 | 2017-03-02 | 公开(公告)号 | CN106881723A | 公开(公告)日 | 2017-06-23 |
| 申请人 | 航天科工智能机器人有限责任公司; | 发明人 | 刘天龙; 王晓林; 李楠; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供了一种机械手，包括手掌结构件和 手爪 结构件，手爪结构件包括手爪。手爪包括第一转动爪和第二转动爪，两转动爪分别铰接在手掌结构件上，且相对手掌结构件具有打开 位置 和抓取位置。在抓取位置时，第一转动爪和第二转动爪之间形成有第一持握空间和第二持握空间。使用时，先调节第一转动爪和第二转动爪到打开位置，使物品处于第一转动爪和第二转动爪之间，再调节第一转动爪和第二转动爪到抓握位置，物品就被夹持在第一持握空间或第二持握空间中。通过第一转动爪和第二转动爪之间形成的第一持握空间和第二持握空间，可根据抓握需要选用第一持握空间或第二持握空间来抓握物品，从而扩大了该机械手的适用范围。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种机械手，其特征在于，包括： |
||||||
| 说明书全文 | 机械手技术领域背景技术[0002] 机械手是在机械化、自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。在现代生产过程中，机械手被广泛的运用于自动生产线中。机械手虽然还不如人手那样灵活，但它具有能不断重复工作和劳动，不知疲劳，不怕危险，抓举重物的力量比人手力大的特点，因此，机械手已受到许多部门的重视，并越来越广泛地得到了应用。同时，机械手也是进行排爆、特种作业、移动物品时的重要装置。 [0003] 目前机械手多采用矩形钳式机构进行抓握，功能单一，抓握物体直径范围窄，抓握稳定性不足。 发明内容[0004] 本发明的主要目的在于提供一种机械手，以解决现有技术中机械手抓握物体单一、适用性低的问题。 [0005] 为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种机械手，包括手掌结构件和手爪结构件，手爪结构件包括手爪，手爪包括第一转动爪和第二转动爪，第一转动爪和第二转动爪铰接在手掌结构件上，第一转动爪和第二转动爪具有相对于手掌结构件的打开位置和抓取位置，第一转动爪和第二转动爪在抓取位置时，第一转动爪和第二转动爪之间形成有第一持握空间和第二持握空间。 [0006] 进一步地，第一持握空间大于第二持握空间。 [0007] 进一步地，手爪结构件还包括第一驱动装置，第一驱动装置与手爪驱动连接，用于驱动手爪到打开位置或抓取位置。 [0008] 进一步地，第一持握空间的抓握轴线与第二持握空间的抓握轴线相平行。 [0009] 进一步地，第一持握空间的抓握轴线与第二持握空间的抓握轴线相垂直。 [0010] 进一步地，第一转动爪上形成有相连接的第一持握部和第二持握部，第二转动爪上形成有相连接的第三持握部和第四持握部，第一持握部和第三持握部之间形成第一持握空间，第二持握部和第四持握部之间形成第二持握空间。 [0011] 进一步地，第一持握部和第三持握部为弧形结构，和/或第二持握部和第四持握部为弧形结构。 [0012] 进一步地，第一驱动装置包括直线驱动器和两条手爪连杆。直线驱动器用于驱动手爪的开合。两条手爪连杆两条手爪连杆的一端与直线驱动器的输出端连接，两条手爪连杆的另一端分别与第一转动爪和第二转动爪驱动连接。 [0014] 进一步地，手腕结构件包括手腕回转轴和第二驱动装置。手腕回转轴与手掌结构件驱动连接，以驱动手掌结构件轴向转动。第二驱动装置与手腕回转轴驱动连接，以驱动手腕回转轴转动。 [0016] 进一步地，手腕结构件还包括腕关节俯仰轴、腕关节驱动连接部和第三驱动装置。腕关节俯仰轴设置在腕关节支架上，手掌结构件可绕腕关节俯仰轴转动。腕关节驱动连接部设置在腕关节支架上，第三驱动装置与腕关节驱动连接部驱动连接，第三驱动装置用于带动手掌结构件进行俯仰运动。 [0017] 进一步地，机械手还包括铲式结构部，铲式结构部设置在第一转动爪和/或第二转动爪的自由端。 [0018] 应用本发明的技术方案，使用时，先调节第一转动爪和第二转动爪到打开位置，使物品处于第一转动爪和第二转动爪之间，再调节第一转动爪和第二转动爪到抓握位置，物品就被夹持在第一持握空间或第二持握空间中。通过第一转动爪和第二转动爪之间形成的第一持握空间和第二持握空间，可根据抓握需要选用第一持握空间或第二持握空间来抓握物品，从而扩大了该机械手的适用范围。 附图说明[0021] 图1示出了根据本发明的机械手的实施例一的第一位置示意图；以及 [0022] 图2示出了图1中的机械手的第二位置示意图； [0023] 图3示出了根据本发明的机械手的实施例二的结构示意图； [0024] 图4示出了图3中的机械手的剖视结构示意图； [0025] 图5示出了图3中的机械手的第一持握空间夹持物体示意图； [0026] 图6示出了图3中的机械手的第二持握空间夹持物体示意图。 [0027] 其中，上述附图包括以下附图标记： [0028] 10、手掌结构件；20、手爪结构件；21、手爪；211、第一持握部；212、第二持握部；213、第三持握部；214、第四持握部；22、第一驱动装置；221、直线驱动器；222、手爪连杆；30、手腕结构件；31、手腕回转轴；32、腕关节支架；33、转动支撑部；34、腕关节俯仰轴；35、腕关节驱动连接部；40、铲式结构部。 具体实施方式[0029] 需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。 [0030] 为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。 [0031] 需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。 [0032] 图1和图2示出了本发明的机械手的实施例一的结构，包括手掌结构件10和手爪结构件20，其中，手爪结构件20包括手爪21，手爪21包括第一转动爪和第二转动爪，第一转动爪和第二转动爪铰接在手掌结构件10上，第一转动爪和第二转动爪与第一驱动装置22驱动连接，第一转动爪和第二转动爪具有相对于手掌结构件10的打开位置和抓取位置，第一转动爪和第二转动爪在抓取位置，第一转动爪和第二转动爪之间形成有第一持握空间和第二持握空间。使用时，先调节第一转动爪和第二转动爪到打开位置，使物品处于第一转动爪和第二转动爪之间，此时，再调节第一转动爪和第二转动爪到抓握位置，物品就被夹持在第一持握空间或第二持握空间中。通过第一转动爪和第二转动爪之间形成的第一持握空间和第二持握空间，可根据抓握需要选用第一持握空间或第二持握空间来抓握物品，从而扩大了该机械手的适用范围。 [0033] 如图1所示，第一持握空间大于第二持握空间。抓握物品时，可以根据物品的抓握直径的大小合理选用第一持握空间或第二持握空间抓取物品，通过第一持握空间和第二持握空间的互补，扩大了机械手的使用范围。可选的，第一转动爪和第二转动爪通过手爪开合轴承、手爪开合轴与手掌结构件10连接，以达到铰接的目的。 [0034] 可选的，手爪结构件20还包括第一驱动装置22，第一驱动装置22与手爪21驱动连接，用于驱动手爪21到打开位置或抓取位置。具体地，第一驱动装置22分别与第一转动爪和第二转动爪驱动连接，以驱动第一转动爪和第二转动爪到打开位置或抓取位置。 [0035] 可选的，第一持握空间的抓握轴线与第二持握空间的抓握轴线相平行，可称这样的机械手为平行结构式机械手。当物品被埋，只露出部分侧壁时，可使用平行结构式机械手夹紧暴露的侧壁部分，往上提起，即可夹起整个物品。并且，当物品体积较大时，可利用第一转动爪和第二转动爪之间形成的第一持握空间夹取该物品；当物品体积较小致第一持握空间无法夹取时，可利用第一转动爪和第二转动爪之间的第二持握空间夹取该物品。 [0036] 如图2所示，在实施例一中，第一转动爪上形成有相连接的第一持握部211和第二持握部212，第二转动爪上形成有相连接的第三持握部213和第四持握部214，第一持握部211和第三持握部213之间形成第一持握空间，第二持握部212和第四持握部214之间形成第二持握空间。第一驱动装置22驱动手爪21开合时，四个持握部同时运动，在抓取位置时，即可形成第一持握空间和第二持握空间。可选的，第一持握空间和第二持握空间的内壁上覆盖有硬海绵材料，既增大了抓握物品的静摩擦力，又能起到保护被抓物品的作用。 [0037] 可选的，第一持握部211和第三持握部213为弧形结构，和第二持握部212和第四持握部214也为弧形结构。现有机械手普遍采用的长方形手爪与被夹持物品表面只能形成两线接触或两点接触，被夹持物品往往可以向掌心方向或指尖方向滑动，造成抓握不稳。而由弧形结构的第一持握部211和第三持握部213形成的圆弧形的第一持握空间，和由弧形结构的第二持握部212和第四持握部214形成的圆弧形的第二持握空间，能够对被抓握圆柱形物品形成大面积包围支撑，或对其他形状被抓握物品形成三点式支撑，使抓握更稳定。 [0038] 如图2所示，第一驱动装置22包括直线驱动器221和两条手爪连杆222，其中，直线驱动器221用于驱动手爪21的开合，两条手爪连杆222的一端与直线驱动器221的输出端连接，两条手爪连杆222的另一端分别与第一转动爪和第二转动爪驱动连接。当直线驱动器221远离第一转动爪和第二转动爪运动时，与第一转动爪和第二转动爪驱动连接的两条手爪连杆222相对远离，并驱动第一转动爪和第二转动爪相对远离，从而打开第一转动爪和第二转动爪，使第一转动爪和第二转动爪处于打开位置。当直线驱动器221靠近第一转动爪和第二转动爪运动时，与第一转动爪和第二转动爪驱动连接的两条手爪连杆222相对靠近，并驱动第一转动爪和第二转动爪相对靠近，从而闭合第一转动爪和第二转动爪，使第一转动爪和第二转动爪处于抓取位置。可选的，直线驱动器221的输出端设置有两个关节轴承，两个关节轴承分别与两条手爪连杆222的一端连接。可选的，直线驱动器221可为电动推杆，通过电动推杆的远离或靠近手爪运动来实现手爪的张开或闭合。 [0039] 如图1所示，在实施例一中，机械手还包括手腕结构件30，手掌结构件10可转动地设置在手腕结构件30上。手掌结构件10转动，带动与其连接的手爪结构件20的转动，通过手爪结构件20的转动，可以调整手爪结构件20的抓取位置，以更好地抓握物品。 [0040] 可选的，手腕结构件30包括手腕回转轴31和第二驱动装置。手腕回转轴31与手掌结构件10驱动连接，以驱动手掌结构件10轴向转动。第二驱动装置与手腕回转轴31驱动连接，以驱动手腕回转轴31转动。手腕回转轴31经由第二驱动装置驱动转动，带动手掌结构件10转动，同时也带动与手掌结构件10连接的手爪结构件20的转动，从而实现调整第一转动爪和第二转动爪的抓取方向，以便于抓稳物品。可选的，第二驱动装置为旋转驱动机构。 [0041] 在实施例一中，手腕结构件30还包括腕关节支架32和转动支撑部33，手掌结构件10安装在腕关节支架32上，转动支撑部33安装在手掌结构件10和腕关节支架32之间。通过转动支撑部33，实现手掌结构件10相对于腕关节支架32转动。可选的，转动支撑部33为腕关节回转轴滑环。 [0042] 可选的，手腕结构件30还包括腕关节俯仰轴34、腕关节驱动连接部35和第三驱动装置。腕关节俯仰轴34设置在腕关节支架32上，手掌结构件10可绕腕关节俯仰轴34转动。腕关节驱动连接部35设置在腕关节支架32上，第三驱动装置与腕关节驱动连接部35驱动连接，第三驱动装置用于带动手掌结构件10俯仰运动。具体地，腕关节俯仰轴34通过轴承固定在腕关节末端，第三驱动装置通过连杆带动腕关节驱动连接部35，使腕关节绕腕关节俯仰轴34做俯仰运动，从而带动手掌结构件10及手爪结构件20进行俯仰运动。可选的，第三驱动装置为直线驱动机构。 [0043] 如图1和图2所示，在实施例一中，机械手还包括铲式结构部40，铲式结构部40设置在第一转动爪和第二转动爪的自由端。铲式结构部40能够插入土壤中抓握物品，并且在手爪开合动作、手腕旋转动作配合下实现深度挖掘扩孔，拾取地表以下的物品。可选的，第一转动爪和第二转动爪在抓握位置时形成桃形结构，前尖后宽，铲式结构部40设置在手爪尖端处。 [0044] 图3和图4示出了本发明的机械手的实施例二的结构，实施例二与实施例一的区别仅在于，在实施例二中，第一持握空间的抓握轴线与第二持握空间的抓握轴线相垂直，可称这样的机械手为正交结构式机械手。如图5和图6所示，当物品被埋，只露出端部结构时，可使用正交结构式机械手夹紧暴露的端部结构，往上提起，即可夹起整个物品。采用第一夹持空间抓握物品时，不存在第二抓握空间的后端卡住物品的问题，从而能够更加安全地抓握易损物品。并且，当物品体积较大时，可利用第一转动爪和第二转动爪之间形成的第一持握空间夹取该物品；当物品体积较小致第一持握空间无法夹取时，可利用第一转动爪和第二转动爪之间的第二持握空间夹取该物品。 [0045] 从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果： [0046] 1、借助不同大小的的第一持握空间和第二持握空间的互补特点，不仅能让机械手抓握大直径物品，还可以抓握很小的物品，扩大了机械手的应用范围； [0047] 2、第一持握空间的圆弧形结构，和/或第二持握空间的圆弧形结构，模仿人手抓握物体的形式对被抓握物体形成包围支撑，能使被夹持物品表面受力均匀，形成向心抓握力，使被夹持物体稳定，这对于危险物品处置作业至关重要； [0048] 3、可以根据物品的抓取位置选用平行结构式机械手与正交结构式机械手，并且采用正交结构式机械手有利于抓握易损物品； [0049] 4、相对于现有的只有单一夹持功能的机械手，本发明的机械手可以通过设置在第一转动爪和第二转动爪的铲式结构部40插入土壤中抓握物品，并且在手爪开合动作、手腕旋转动作配合下实现深度挖掘扩孔、扩孔，排除埋入土壤中的危险物品，具有重要实用价值。 [0050] 以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。 |
||||||
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈