用于抓取球状物品的电动机械爪及其夹持物品的判断方法技术

本发明专利技术公开了用于抓取球状物品的电动机械爪，包括机壳、第一减速电机、丝杠副和三个夹爪，丝杠副包括丝杠及丝杠螺母，丝杠螺母包括螺母本体及三个连接部，夹爪包括连杆、下指节、上指节、第二减速电机、蜗杆和蜗轮，连杆与下指节的下端固连，连杆的下端设置有圆形销轴，圆形销轴位于连接部的导向槽内，连杆的上端通过第一铰轴铰接在机壳上，下指节的上端与上指节的下端通过第二铰轴铰接，第二减速电机安装在下指节上并且连接蜗杆，蜗轮固定连接在上指节上。本发明专利技术的夹爪仿人手指设计，上指节可以在蜗轮蜗杆传动机构的带动下转动，相对于下指节可以弯曲，从而在圆形物品的抓握上具有优越性，却又不妨碍抓取长条形物品。却又不妨碍抓取长条形物品。却又不妨碍抓取长条形物品。

【技术实现步骤摘要】
用于抓取球状物品的电动机械爪及其夹持物品的判断方法


[0001]本专利技术属于机械爪领域，更具体地，涉及电动机械爪及其夹持物品的判断方法。

技术介绍

[0002]机器人设备对环境适应性高，且效率可靠，可以代替人类完成繁重的劳动，因此，越来越多的行业采用机器人设备代替人类工作，经过科学技术的发展，机器人设备的种类越来越多，而机器人上的机械臂和机械爪是帮助机器人发挥功能的重要组成部分。
[0003]通常，机器人或机械臂通过末端执行器进行操作，在装配，移动等方面，机械爪是应用最多的末端执行器，而现有的机械爪多为直线型，在夹取或移动球状物体时，使用不太方便，且容易掉落。
[0004]此外，现在的夹爪夹取物体时，只是依靠人为的经验来判断能否夹持物品而不破坏物品，并没有一个定量的判断依据，而人为主观判断并不一定准确，误差很大，容易出现夹不住物品或者因夹持力过大而损坏物品的情况。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了用于抓取球状物品的电动机械爪及其夹持物品的判断方法，其在圆形物品的抓握上具有优越性，又不妨碍抓取长条形物品，可用于各行业的机器人手臂。
[0006]为实现上述目的，按照本专利技术，提供了用于抓取球状物品的电动机械爪，其特征在于，包括机壳、第一减速电机、丝杠副和三个夹爪，这三个所述夹爪呈三角形布置，其中：
[0007]所述第一减速电机位于所述机壳内且安装在所述机壳上，所述第一减速电机的输出轴朝上设置；
[0008]所述丝杠副包括丝杠及穿装在所述丝杠上的丝杠螺母，所述丝杠与所述第一减速电机的输出轴同轴连接，所述丝杠螺母包括穿装在所述丝杠上的螺母本体及固设在所述螺母本体上的三个连接部，每个所述连接部上均设置有导向槽，每个所述连接部分别连接一所述夹爪；
[0009]对于每个所述夹爪而言，其包括连杆、下指节、上指节、第二减速电机、蜗杆和蜗轮，所述连杆与所述下指节的下端固连，所述连杆的下端设置有水平的圆形销轴，所述圆形销轴位于一所述连接部的导向槽内，以在连接部的带动下在导向槽内移动和转动，所述连杆的上端通过第一铰轴铰接在所述机壳上，所述下指节的上端与所述上指节的下端通过第二铰轴铰接，所述第二减速电机安装在所述下指节上并且该第二减速电机的输出轴连接所述蜗杆，所述蜗轮固定连接在所述上指节上并且与所述第二铰轴同轴设置，所述蜗轮与蜗杆啮合；
[0010]所述圆形销轴、第一铰轴和第二铰轴相互平行。
[0011]优选地，所述机壳内设置有用于对丝杠螺母的上下移动进行导向的竖直隧道。
[0012]优选地，所述机壳内设置有用于限制所述螺母向下移动的位移的限位台。
[0013]优选地，所述第一减速电机通过所述限位台安装在所述机壳上。
[0014]优选地，所述机壳包括外壳、夹爪底座和上盖，所述夹爪底座安装在所述外壳顶部，所述第一铰轴安装在所述夹爪底座上，所述上盖盖合在所述夹爪底座上并且两者固定连接。
[0015]优选地，三个所述夹爪呈等腰三角形布置。
[0016]优选地，所述第一减速电机的马达带有编码器和驱动器。
[0017]按照本专利技术的另一个方面，还提供了所述的电动机械爪的夹持物品的判断方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0018]1)令T为第一减速电机的输出扭矩，则连杆与圆形销轴接触的部位受到的竖直力F如下：
[0019]F＝T/((D/2)*tan(α+β))；
[0020]其中，D为丝杠的螺纹中径，α为丝杠的螺纹升角且α＝tan
‑1(L
d
/πD)，L
d
为丝杠的螺纹牙距；β为当量摩擦角且β＝tan
‑1f，f为丝杠与丝杠螺母组成的丝杠副的当量摩擦系数；
[0021]2)竖直力F分解成F1和F2这两个相互垂直的力，其中F1的方向垂直于连杆，F2的方向平行于连杆，F1为拖动连杆旋转的力，F1＝F*cosρ，ρ为F1与F之间的夹角；
[0022]则下指节的上端也受到力F1的作用，反向的力F1在下指节的上端分解成F
d
和F
m
，F
d
垂直于下指节，F
m
平行于下指节，F
d
为拖动下指节旋转的力，并且F
d
＝F1*cosθ，θ为F
d
与F1之间的夹角；
[0023]其中，其中，为下指节的长度方向与竖直方向形成的钝角，γ为下指节的长度方向与F
d
的夹角；
[0024]θ为动态角，随着下指节的转动而变，定义θ
i
和F
i
为下指节启动瞬间的θ角和对应的把持力，θ
z
和F
z
为下指节停止瞬间的θ角和对应的把持力，则：
[0025]F
i
＝F1*cosθ
i
；F
z
＝F1*cosθ
z
；
[0026]4)和ρ根据夹爪大小确定或测量，第一减速电机选定好以后，获得把持力F
i
和F
z
，根据F
i
和F
z
，在三个夹爪夹取物品之前对物品的性质和承受力进行判断，判断夹爪能否夹取物品，从而保证物品不会被损坏。
[0027]总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
[0028]1)本专利技术提供用于抓取球状物品的电动机械爪，夹爪仿人手指设计，拥有下指节和上指节，且三个手指呈三角形分布，而且上指节可以在蜗轮蜗杆传动机构的带动下转动，上指节相对于下指节可以弯曲，上指节与下指节配合，在圆形物品的抓握上具有优越性，却又不妨碍抓取长条形物品，可用于各行业的机器人手臂。
[0029]2)本专利技术采用丝杠传动和蜗轮蜗杆传动，均带自锁功能，可以保护减速电机，提高减速电机的使用寿命。
[0030]3)本专利技术的夹爪的上指节和下指节分别采用不同的减速电机作为驱动源，控制更加灵敏方便。
[0031]4)本专利技术的第一减速电机的马达可以根据所需场合的精密度采用有刷电机、空心杯电机、无刷电机、步进电机或伺服电机，根据具体情况可灵活变动。
[0032]5)本专利技术可在夹持物品前判断机械爪是否会对物品造成破坏，安全性和可靠性
高。
附图说明
[0033]图1是本专利技术的立体示意图；
[0034]图2是本专利技术撤去上盖后的示意图；
[0035]图3是本专利技术剖去一部分后的示意图；
[0036]图4是本专利技术中下指节和连杆的受力分析图。
具体实施方式
[0037]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.用于抓取球状物品的电动机械爪，其特征在于，包括机壳、第一减速电机、丝杠副和三个夹爪，这三个所述夹爪呈三角形布置，其中：所述第一减速电机位于所述机壳内且安装在所述机壳上，所述第一减速电机的输出轴朝上设置；所述丝杠副包括丝杠及穿装在所述丝杠上的丝杠螺母，所述丝杠与所述第一减速电机的输出轴同轴连接，所述丝杠螺母包括穿装在所述丝杠上的螺母本体及固设在所述螺母本体上的三个连接部，每个所述连接部上均设置有导向槽，每个所述连接部分别连接一所述夹爪；对于每个所述夹爪而言，其包括连杆、下指节、上指节、第二减速电机、蜗杆和蜗轮，所述连杆与所述下指节的下端固连，所述连杆的下端设置有水平的圆形销轴，所述圆形销轴位于一所述连接部的导向槽内，以在连接部的带动下在导向槽内移动和转动，所述连杆的上端通过第一铰轴铰接在所述机壳上，所述下指节的上端与所述上指节的下端通过第二铰轴铰接，所述第二减速电机安装在所述下指节上并且该第二减速电机的输出轴连接所述蜗杆，所述蜗轮固定连接在所述上指节上并且与所述第二铰轴同轴设置，所述蜗轮与蜗杆啮合；所述圆形销轴、第一铰轴和第二铰轴相互平行。2.根据权利要求1所述的用于抓取球状物品的电动机械爪，其特征在于，所述机壳内设置有用于对丝杠螺母的上下移动进行导向的竖直隧道。3.根据权利要求1所述的用于抓取球状物品的电动机械爪，其特征在于，所述机壳内设置有用于限制所述螺母向下移动的位移的限位台。4.根据权利要求3所述的用于抓取球状物品的电动机械爪，其特征在于，所述第一减速电机通过所述限位台安装在所述机壳上。5.根据权利要求1所述的用于抓取球状物品的电动机械爪，其特征在于，所述机壳包括外壳、夹爪底座和上盖，所述夹爪底座安装在所述外壳顶部，所述第一铰轴安装在所述夹爪底座上，所述上盖盖合在所述夹爪底座上并且两者固定连接。6.根据权利要求1所述的用于抓取球状物品的电动机械爪，其特征在于，三个所述夹爪呈等腰三角形布置。7.根据权利要求1所述的用于抓取球状物品的电动机械爪，其特征在于，所述第一减速电机的马达带有编码器和驱动器。8.权利要求1～7中任一权利要求所述的电动机械爪的夹持物品的判断方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：翁孟坤，张贝妮，陈方圆，
申请(专利权)人：深圳市万至达电机制造有限公司，
类型：发明
国别省市：