一种吸盘-手爪复合抓取装置制造方法及图纸

本发明专利技术提出一种吸盘‑手爪复合抓取装置，属于分拣机器人技术领域，包括基座、外筒、吸盘和由结构相同的多个指段构成的手爪，所述外筒内设有用于驱动所述吸盘上下运动的吸盘驱动部件，该部件一端通过向上延伸的推杆与位于所述基座中心处的吸盘固定连接；多个指段圆周均布在吸盘周围、与基座保持相对平动，且各指段随基座相对于吸盘轴向具有转动自由度。本发明专利技术装置能够利用吸盘先吸取物体，然后利用手爪平行夹持物体，针对不同位置的物体，该装置可以通过吸盘与手爪间的相对旋转使得可以吸起物体后再进行手的姿态调整，该装置抓取范围大，结构简单，控制容易，成本低。

A suction cup-claw compound grasping device

The invention provides a sucker-claw composite grasping device, belonging to the technical field of sorting robot, which comprises a base, an outer cylinder, a sucker and a claw composed of a plurality of finger segments with the same structure. The outer cylinder is provided with a sucker driving component for driving the upper and lower motion of the sucker. One end of the component is fixed connected with the sucker located at the center of the base through an upward extending push rod. The circumferences of several finger segments are evenly distributed around the sucker and keep relative translation with the base, and each finger segment has a degree of freedom of rotation with the base relative to the axial direction of the sucker. The device of the invention can use the sucker to absorb the object first, and then use the gripper to hold the object parallel. According to the object in different positions, the device can absorb the object through the relative rotation between the sucker and the gripper, and then adjust the gesture of the hand. The device has large grasping range, simple structure, easy control and low cost.

【技术实现步骤摘要】
一种吸盘-手爪复合抓取装置
本专利技术属于分拣机器人
，尤其涉及一种吸盘-手爪复合抓取装置。
技术介绍
随着电子商务的发展，物流成为了实际生产中一个重要的环节，现有的通过人力实现物流的方式存在着很多问题，因此，研制代替人类完成分拣工作的机器人成为了一个重要的课题，但分拣机器人的抓取面临着很多难题，分拣机器人需要在复杂的多物体堆积场景中工作，同时要能有很高的抓取效率，当前分拣机器人在抓取结构上主要分手爪式和吸盘式两种，这两种方式都存在着一定的问题，手爪式分拣机器人的工作区域有限，抓取成功率低，复杂环境适应性差，而吸盘式分拣机器人虽然抓取效率高，适用于复杂环境，但是在移动物体的过程中，由于物体移动方向与吸盘吸取方向大多不同，物体存在容易脱落等问题，并且其不能进行姿态调整，不利于放置。现有的一种吸盘式机械手，如专利CN107322624A，包括机架，多个连杆，夹持板，电动伸缩杆，除杂腔等。该装置能够通过吸盘与夹持板的配合工作抓取布料。其不足之处在于：该装置的夹持板以转动方式运动，仅针对布料等柔软物体有较好的夹持作用，针对块状物体等硬物无法很好的夹持。现有的一种复合型机械手，如专利CN206883664U，包括吸盘，复数个手爪等。该机械手兼有手爪夹持机构抓取一般零件、物体和吸盘式机械手抓取细小扁平物体的功能。其不足之处在于：该装置的吸盘结构与手爪结构固定耦合工作，无法单独控制工作，可控性差，另外，手爪与吸盘的相对位置固定，在吸取物体前需对物体的姿态有较好的识别从而才能使手爪更好的抓取物体，而不能吸取物体后在进行调整，对识别和控制的要求高。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服已有技术的不足之处，提出一种吸盘-手爪复合抓取装置，在已有技术的基础上通过吸盘手爪融合机构提高抓取效率，提高机械手抓取识别的鲁棒性、准确率和速率。为了实现上述目的，本专利技术采取了如下技术方案。本专利技术提出的一种吸盘-手爪复合抓取装置，包括基座、外筒、吸盘和由结构相同的多个指段构成的手爪，所述外筒内设有用于驱动所述吸盘上下运动的吸盘驱动部件，该部件一端通过向上延伸的推杆与位于所述基座中心处的所述吸盘固定连接；其特征在于，多个所述指段圆周均布在所述吸盘周围、与所述基座保持相对平动，且各指段随所述基座(1)相对于所述吸盘轴向具有转动自由度。进一步地，所述基座上在与各所述指段相连处均相对设有两翼缘，在两翼缘与其上方的指段之间设有相互平行的第一连杆和第二连杆、且第一连杆相对于第二连杆更靠近所述吸盘设置，所述第一连杆的底端通过套接在所述基座两翼缘上的第一轴与基座两翼缘形成转动连接，且第一连杆与第一轴固接，所述第一连杆的顶端通过套接在所述指段底端的第二轴与所述指段形成转动连接，所述第二连杆的底端通过套接在基座两翼缘上的第三轴与基座两翼缘形成转动连接，所述第二连杆的顶端通过套接在所述指段底端的第四轴与指段形成转动连接，所述第一轴、第二轴、第三轴、第四轴相互平行且各轴中心点共同构成平行四边形；在所述第一轴上固定有第一齿轮，该齿轮与其下方的第二齿轮啮合，所述第二齿轮由固定于所述基座两翼缘之间的第一电机驱动；在所述基座和外筒之间设有转动轴承，所述外筒内设有第二电机，所述第二电机的输出端通过与所述基座底面相垂直的第五轴与第三齿轮固定连接、带动第三齿轮转动，所述第三齿轮通过一啮合的内齿圈与所述转动轴承的外圈固定连接、带动外圈转动，同时所述转动轴承的外圈与所述基座底部固定、带动基座转动，所述转动轴承的内圈与所述外筒顶端固接。本专利技术提出的吸盘-手爪复合抓取装置与现有技术相比，具有以下优点和突出性效果：本专利技术利用电机、推杆、吸盘、吸盘驱动部件连杆、齿轮和内齿圈等综合实现了吸盘-手爪复合抓取的功能，且吸盘与手爪的运动是相互独立的。针对不同位置，不同位姿，不同环境下的物体，本专利技术装置有三种抓取方式：只利用吸盘吸取物体；只利用手爪平行加持物体；利用吸盘先吸取物体，然后利用手爪平行夹持物体，不同抓取方式之间的切换既可以保证抓取成功率，也一定程度上提高了抓取效率。手爪的抓取方式采用了平行夹持的方式，增加了接触面积，也为压感触觉识别提供了便利。同时，不同位姿的物体在复杂环境中的识别较为困难，本专利技术装置可以在吸取物体后即物体脱离复杂环境后再进行物体位姿的识别进而通过吸盘与手爪间的相对旋转来调整平夹手爪的方位来更好地进行平行夹持。该装置抓取范围大，结构简单，控制容易，成本低，适用于机器人手。附图说明图1为本专利技术实施例的一种吸盘-手爪复合抓取装置的三维结构示意图。图2为图1所示实施例的主视图(未画出部分零件)。图3为图1所示实施例的左视图(未画出部分零件)。图4～图6是图1所示实施例手爪部分平行夹持物体的动作示意图。图7～图11是图1所示实施例吸盘与手爪部分协同抓取物体的动作示意图。具体实施方式以下结合附图及实施例对本专利技术提出的一种吸盘-手爪复合抓取装置详细说明如下：本专利技术实施例的一种吸盘-手爪复合抓取装置，其整体结构如图1所示，包括基座1、外筒2、吸盘3和由结构相同的多个(本实施例设有2个)指段4构成的手爪，外筒2用于与机械臂固接，外筒2内设有用于驱动吸盘3上下运动的吸盘驱动部件(图1中未示意出，详见图2中标号5的部件)，该部件一端通过向上延伸的推杆51与位于基座1中心处的吸盘3固定连接；多个指段4圆周均布在吸盘3周围、与基座1保持相对平动，且各指段4随基座1相对于吸盘3轴向具有转动自由度。本实施例中，各部件的具体实现方式及功能进一步说明如下：各指段4随基座1相对于吸盘3轴向的转动自由度是通过以下方式实现，参见图2、图3。各指段4与基座1的连接方式相同，现以其中一个指段为例进行说明(为了便于标记，将图中的个别部件的标号示意在了不同的指段上)：基座1上在与各指段相连处均相对设有两翼缘(11、12)，在两翼缘与其上方的指段4之间设有相互平行的第一连杆61和第二连杆62、且第一连杆61相对于第二连杆62更靠近吸盘3设置，第一连杆61的底端通过套接在基座两翼缘(11、12)上的第一轴71与基座两翼缘形成转动连接，且第一连杆61与第一轴71固接，第一连杆61的顶端通过套接在指段4底端的第二轴72与指段4形成转动连接，第二连杆62的底端通过套接在基座两翼缘(11、12)上的第三轴73与基座两翼缘形成转动连接，第二连杆62的顶端通过套接在指段4底端的第四轴74与指段4形成转动连接，除第一轴71与第一连杆61之间为固接外，第二轴72、第三轴73、第四轴74与相应连杆的连接为套接或转动连接，第一轴71、第二轴72、第三轴73、第四轴74相互平行且各轴中心点共同构成平行四边形ABCD；本实施例中，第一连杆61和第二连杆62均为U型结构，敞口端与基座两翼缘连接、闭口端与指段连接，两连杆的侧壁置于基座两翼缘的内侧或外侧均可，本实施例采用第一连杆61的两侧壁置于基座两翼缘的外侧、第二连杆62的两侧壁置于基座两翼缘的内侧的方式布设。在第一轴71上固定有第一齿轮81，该齿轮与其下方的第二齿轮82啮合，第二齿轮82由固定于基座1两翼缘之间的第一电机91驱动，驱动第一连杆61与基座1间的相对转动，该驱动力通过指段4底端传递至第二连杆62，同时驱动第二连杆62与基座1间的相对转动。在基座1和外筒2之间设有转动轴承10本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种吸盘‑手爪复合抓取装置，包括基座(1)、外筒(2)、吸盘(3)和由结构相同的多个指段(4)构成的手爪，所述外筒(2)内设有用于驱动所述吸盘(3)上下运动的吸盘驱动部件(5)，该部件一端通过向上延伸的推杆(51)与位于所述基座(1)中心处的所述吸盘(3)固定连接；其特征在于，多个所述指段(4)圆周均布在所述吸盘(3)周围、与所述基座(1)保持相对平动，且各指段(4)随所述基座(1)相对于所述吸盘(3)轴向具有转动自由度。

【技术特征摘要】
1.一种吸盘-手爪复合抓取装置，包括基座(1)、外筒(2)、吸盘(3)和由结构相同的多个指段(4)构成的手爪，所述外筒(2)内设有用于驱动所述吸盘(3)上下运动的吸盘驱动部件(5)，该部件一端通过向上延伸的推杆(51)与位于所述基座(1)中心处的所述吸盘(3)固定连接；其特征在于，多个所述指段(4)圆周均布在所述吸盘(3)周围、与所述基座(1)保持相对平动，且各指段(4)随所述基座(1)相对于所述吸盘(3)轴向具有转动自由度。2.如权利要求1所述的吸盘-手爪复合抓取装置，其特征在于，所述基座(1)上在与各所述指段(4)相连处均相对设有两翼缘(11、12)，在两翼缘与其上方的指段(4)之间设有相互平行的第一连杆(61)和第二连杆(62)、且第一连杆(61)相对于第二连杆(62)更靠近所述吸盘(3)设置，所述第一连杆(61)的底端通过套接在所述基座两翼缘(11、12)上的第一轴(71)与基座两翼缘形成转动连接，且第一连杆(61)与第一轴(71)固接，所述第一连杆(61)的顶端通过套接在所述指段(4)底端的第二轴(72)与所述指段(4)形成转动连接，所述第二连杆(62)的底端通过套接在基座两翼缘(11、12)上的第三轴(73)与基座两翼缘形成转动连接，所述第二连杆(62)的顶端通过套接在所述指段(4)底端的第四轴(74)与指段(4)形成转动连接，所述第一轴(71)、第二轴(72)、第三轴(73)、第四轴(74)相互平行且各轴中心点共同构成平行四边形；在所述第一轴(71)...

【专利技术属性】
技术研发人员：方斌，刘华平，郭晓峰，邓宇鸿，陆恺，韦毅轩，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11