一种自适应刚性手爪制造技术

本发明专利技术公开了一种自适应刚性手爪，包括基座和设置在基座上的夹持部；夹持部包括四个夹持模块和驱动模块，驱动模块位于四个夹持模块的围合中心位置设置；其中夹持模块包括传动单元、设置在传动单元上的夹爪以及连接在传动单元与夹爪之间的扭簧，传动单元设置在基座上；夹爪与传动单元位于同一竖直面内设置，夹爪的一端与传动单元转动连接；扭簧的一端固定在夹爪上，另一端固定在传动单元上，以使夹爪向围合中心一侧弹性转动；驱动模块包括第一驱动单元和第二驱动单元，第一驱动单元与传动单元传动连接，以带动两两相对的夹爪沿直线往返移动；第二驱动单元与夹爪传动连接。本手爪在一定程度上兼具柔性手爪与刚性手爪的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种自适应刚性手爪
本专利技术涉及机器人
，尤其涉及一种自适应刚性手爪。
技术介绍
随着社会稳步发展和科技飞速进步，机器人研究也在逐渐深入，各方面对机器人的需求出现了巨大增长，应用的范围也变得越来越广泛。手爪作为机器人与环境相互作用的执行部件，必须协调机器人完成各种复杂和精巧的工作任务。然而，在多指机械手的研究和应用之中，常用串联的方式链接关节，每个自由度都配备一个驱动电机，这样大大增加了元件的数量，复杂化了控制的流程。如果采用刚性的手爪，又会出现手爪难以适应不同的形状、大小的物体；抓取的过程中很难找到合适的接触点，也容易出现抓取的过程中物体掉落的风险；同时刚性手爪刚性较大，工作时经常出现在控制系统做出反应之前损坏物体的情况。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种自适应刚性手爪，其结构简单、成本低廉、可靠性高、控制方便，在一定程度上兼具柔性手爪与刚性手爪的优点。本专利技术通过以下技术手段解决上述技术问题：一种自适应刚性手爪，包括基座和设置在所述基座上的夹持部；所述夹持部包括四个呈十字形分布的夹持模块和用于驱动四个所述夹持模块同步运动的驱动模块，所述驱动模块位于四个所述夹持模块的围合中心位置设置；其中所述夹持模块包括传动单元、设置在所述传动单元上的夹爪以及连接在传动单元与夹爪之间的扭簧，所述传动单元设置在所述基座上；所述夹爪与传动单元位于同一竖直面内设置，所述夹爪的一端与所述传动单元转动连接；所述扭簧的一端固定在夹爪上，另一端固定在传动单元上，以使夹爪向围合中心一侧弹性转动；所述驱动模块包括第一驱动单元和第二驱动单元，所述第一驱动单元与所述传动单元传动连接，以带动两两相对的所述夹爪沿直线往返移动；所述第二驱动单元与所述夹爪传动连接，以带动所述夹爪绕其与所述传动单元的连接部转动。进一步，所述传动单元包括径向丝杆导轨和设置在所述径向丝杆导轨的滑块上的安装座，所述安装座呈U形，所述夹爪的通过转动轴转动安装在所述安装座内；所述径向丝杆导轨的丝杆与所述第一驱动单元传动连接。进一步，所述第一驱动单元包括驱动电机，所述驱动电机固定安装在所述基座内，所述驱动电机通过锥齿轮副驱动所述径向丝杆导轨的丝杆转动，所述锥齿轮副包括安装在驱动电机转轴上的主动锥齿轮和安装在所述径向丝杆导轨的丝杆上的第一从动锥齿轮，所述主动锥齿轮和所述第一从动锥齿轮相互啮合。进一步，所述第二驱动单元包括绞动杆和四根一端连接在所述绞动杆上的腱绳；所述绞动杆的一端通过第二从动锥齿轮与所述主动锥齿轮啮合连接，所述绞动杆与所述驱动电机同轴设置；四根所述腱绳分别与四个夹爪一一对应连接，所述腱绳从所述夹爪的底部穿过后与所述夹爪的活动端连接。进一步，所述安装座内设置有滑轮，所述滑轮转动套设在所述转动轴上，所述腱绳从所述滑轮的底部绕过。进一步，所述第二驱动单元通过固定座安装在所述基座上，所述固定座包括两块相对设置的支撑板，所述支撑板平行于基座表面设置，所述支撑板通过连接柱安装在所述基座上；所述第二驱动单元的绞动杆转动穿设在其中一块所述支撑板内，并通过轴承与所述支撑板连接，所述腱绳连接在位于两块支撑板之间的绞动杆上。进一步，所述扭簧通过中心杆安装在所述安装座上，所述扭簧的中部套设在所述中心杆上，所述中心杆的两端分别与所述安装座的两侧固定连接。进一步，所述安装座由两块相对设置的安装板组成，所述安装板呈L形。本专利技术的有益效果：本专利技术的自适应刚性手爪，通过腱绳和扭簧两种结构赋予了刚性结构的手爪一定自适应能力。解决了传统机械手爪几乎没有自适应能力，而柔性的手爪成本一般都比较高昂的问题。本设计采用了电机驱动，执行速度较快；驱动电机的转矩通过锥齿轮副传递给丝杆，传动效率高且传动比准确；抓取工件时，工件的的重力主要由扭簧承担，能够有效防止夹爪抓破工件，延长了夹爪及其他刚性部件的寿命。同时，扭簧的成本较低，还有利于降低维护的成本。采用单电机驱动不仅降低了手爪的生产成本，还降低了控制系统的繁琐程度。附图说明图1是本专利技术一种自适应刚性手爪的结构示意图；图2是本专利技术一种自适应刚性手爪的剖面结构示意图；图3是本专利技术一种自适应刚性手爪的爆炸图；图4是本专利技术一种自适应刚性手爪的腱绳与绞动杆的连接示意图；图5是本专利技术一种自适应刚性手爪的绞动杆安装结构示意图；图6是本专利技术一种自适应刚性手爪自然状态下的结构示意图；图7是本专利技术一种自适应刚性手爪抓取工件时的结构示意图。具体实施方式以下将结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明：如图1-图7所示，本专利技术的一种自适应刚性手爪，包括基座1和设置在基座1上的夹持部；夹持部包括四个呈十字形分布的夹持模块2和用于驱动四个夹持模块2同步运动的驱动模块3，驱动模块3位于四个夹持模块2的围合中心位置设置；其中，夹持模块2包括传动单元、设置在传动单元上的夹爪4以及连接在传动单元与夹爪4之间的扭簧5，传动单元设置在基座1上；夹爪4与传动单元位于同一竖直面内设置，夹爪4的一端与传动单元转动连接；扭簧5的一端固定在夹爪4上，另一端固定在传动单元上，以使夹爪4向围合中心一侧弹性转动；驱动模块3包括第一驱动单元和第二驱动单元，第一驱动单元与传动单元传动连接，以带动两两相对的夹爪4沿直线往返移动；第二驱动单元与夹爪4传动连接，以带动夹爪4绕其与传动单元的连接部转动。具体的，传动单元包括径向丝杆导轨6和设置在径向丝杆导轨6的滑块上的安装座7，安装座7呈U形，夹爪4的通过转动轴8转动安装在安装座7内；径向丝杆导轨6的丝杆与第一驱动单元传动连接。扭簧5通过中心杆18安装在安装座7上，扭簧5的中部套设在中心杆18上，中心杆18的两端分别与安装座7的两侧固定连接。安装座7由两块相对设置的安装板组成，安装板呈L形，底部通过螺钉与径向丝杆导轨6的滑块连接。第一驱动单元包括驱动电机9，驱动电机9固定安装在基座1内，驱动电机9通过锥齿轮副驱动径向丝杆导轨6的丝杆转动，锥齿轮副包括安装在驱动电机9转轴上的主动锥齿轮10和安装在径向丝杆导轨6的丝杆上的第一从动锥齿轮11，主动锥齿轮10和第一从动锥齿轮11相互啮合。锥齿轮副可以获得准确的传动比，而且相较其他传动模块，其可靠性和稳定性更高，其传动效率高，传动比准确，可靠性强。第二驱动单元包括绞动杆12和四根一端连接在绞动杆12上的腱绳13；绞动杆12的一端通过第二从动锥齿轮14与主动锥齿轮10啮合连接，使驱动电机9能够带动绞动杆12转动，绞动杆12与驱动电机9同轴设置；四根腱绳13分别与四个夹爪4一一对应连接，腱绳13从夹爪4的底部穿过后与夹爪4的活动端连接。安装座7内设置有滑轮15，滑轮15转动套设在转动轴8上，腱绳13从滑轮15的底部绕过，从而减少腱绳13被绞动杆12带动时的摩擦阻力。具体的，第二驱动单元通过固定座安装在基座1上，使本手爪的结构更加紧凑合理。固定座包括两块相对设置的支本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自适应刚性手爪，其特征在于：包括基座(1)和设置在所述基座(1)上的夹持部；/n所述夹持部包括四个呈十字形分布的夹持模块(2)和用于驱动四个所述夹持模块(2)同步运动的驱动模块(3)，所述驱动模块(3)位于四个所述夹持模块(2)的围合中心位置设置；其中/n所述夹持模块(2)包括传动单元、设置在所述传动单元上的夹爪(4)以及连接在传动单元与夹爪(4)之间的扭簧(5)，所述传动单元设置在所述基座(1)上；所述夹爪(4)与传动单元位于同一竖直面内设置，所述夹爪(4)的一端与所述传动单元转动连接；所述扭簧(5)的一端固定在夹爪(4)上，另一端固定在传动单元上，以使夹爪(4)向围合中心一侧弹性转动；/n所述驱动模块(3)包括第一驱动单元和第二驱动单元，所述第一驱动单元与所述传动单元传动连接，以带动两两相对的所述夹爪(4)沿直线往返移动；所述第二驱动单元与所述夹爪(4)传动连接，以带动所述夹爪(4)绕其与所述传动单元的连接部转动。/n

【技术特征摘要】
1.一种自适应刚性手爪，其特征在于：包括基座(1)和设置在所述基座(1)上的夹持部；
所述夹持部包括四个呈十字形分布的夹持模块(2)和用于驱动四个所述夹持模块(2)同步运动的驱动模块(3)，所述驱动模块(3)位于四个所述夹持模块(2)的围合中心位置设置；其中
所述夹持模块(2)包括传动单元、设置在所述传动单元上的夹爪(4)以及连接在传动单元与夹爪(4)之间的扭簧(5)，所述传动单元设置在所述基座(1)上；所述夹爪(4)与传动单元位于同一竖直面内设置，所述夹爪(4)的一端与所述传动单元转动连接；所述扭簧(5)的一端固定在夹爪(4)上，另一端固定在传动单元上，以使夹爪(4)向围合中心一侧弹性转动；
所述驱动模块(3)包括第一驱动单元和第二驱动单元，所述第一驱动单元与所述传动单元传动连接，以带动两两相对的所述夹爪(4)沿直线往返移动；所述第二驱动单元与所述夹爪(4)传动连接，以带动所述夹爪(4)绕其与所述传动单元的连接部转动。


2.根据权利要求1所述的一种自适应刚性手爪，其特征在于：所述传动单元包括径向丝杆导轨(6)和设置在所述径向丝杆导轨(6)的滑块上的安装座(7)，所述安装座(7)呈U形，所述夹爪(4)的通过转动轴(8)转动安装在所述安装座(7)内；
所述径向丝杆导轨(6)的丝杆与所述第一驱动单元传动连接。


3.根据权利要求2所述的一种自适应刚性手爪，其特征在于：所述第一驱动单元包括驱动电机(9)，所述驱动电机(9)固定安装在所述基座(1)内，所述驱动电机(9)通过锥齿轮副驱动所述径向丝杆导轨(6)的丝杆转动，所述锥齿轮副包括安装在驱动电机(9)转轴上的主动锥齿轮(10)和安装在所述径向丝杆导轨(6)的丝杆上的第一从动锥齿轮(11)，所述主动锥齿轮(10...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡李花，陈鑫，黄帅博，曹晋，李洋，李琛，黄希，王振，高进可，方海峰，徐磊，
申请(专利权)人：张家港江苏科技大学产业技术研究院，
类型：发明
国别省市：江苏;32