一種用于圓管抓取的柔性機(jī)械手及其工作方法
【專利摘要】一種用于圓管抓取的柔性機(jī)械手，包括機(jī)械手基座、一組機(jī)械手指和設(shè)置在機(jī)械手基座上的一組主關(guān)節(jié)，一組機(jī)械手指分別與一組主關(guān)節(jié)連接，一組主關(guān)節(jié)對稱設(shè)置在機(jī)械手基座上，機(jī)械手基座上設(shè)有主關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置、控制裝置和位置檢測裝置；機(jī)械手指包括第一指節(jié)、第二指節(jié)和連接兩者的機(jī)械關(guān)節(jié)，第一指節(jié)與主關(guān)節(jié)連接，第二指節(jié)端部橫向設(shè)有夾爪；機(jī)械關(guān)節(jié)包括打滑機(jī)構(gòu)和機(jī)械關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置，打滑機(jī)構(gòu)包括相卡接的第一連接機(jī)構(gòu)和第二連接機(jī)構(gòu)；機(jī)械關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置、主關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置和位置檢測裝置均與控制裝置連接。無需復(fù)雜的控制系統(tǒng)和計(jì)算方法，可抓取不同形狀的物體，尤其適用于圓管，并可以保持穩(wěn)定的抓取力。
【專利說明】
一種用于圓管抓取的柔性機(jī)械手及其工作方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及機(jī)械手的技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于圓管抓取的柔性機(jī)械手。
【背景技術(shù)】
[0002]關(guān)節(jié)機(jī)器人，也稱關(guān)節(jié)手臂機(jī)器人或關(guān)節(jié)機(jī)械手臂，是當(dāng)今工業(yè)領(lǐng)域中最常見的工業(yè)機(jī)器人的形態(tài)之一，適合用于諸多工業(yè)領(lǐng)域的機(jī)械自動(dòng)化作業(yè)。對于關(guān)節(jié)機(jī)器人，關(guān)節(jié)是其重要組成部分，實(shí)現(xiàn)了機(jī)械手臂的相對運(yùn)動(dòng)。
[0003]在利用機(jī)械手臂抓取物體時(shí)，末端會設(shè)置數(shù)個(gè)相互協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械手指，機(jī)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(jī)械手指的自適應(yīng)程度還不高。
[0004]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(jī)械手由框架式機(jī)械平臺、智能控制系統(tǒng)、反饋系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、電力輔助系統(tǒng)組成;在機(jī)械手接觸果蔬時(shí)，通過傳感器的力值反饋調(diào)節(jié)伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)幅度，從而來調(diào)節(jié)爪指內(nèi)部的高強(qiáng)度柔性聚酰胺繩的收緊或舒張，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對不同大小，不同形狀的果蔬進(jìn)行穩(wěn)定抓取的目的，提高了末端執(zhí)行器即機(jī)械手指的自適應(yīng)能力，但是這種設(shè)計(jì)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(jì)的誤差(包括測量誤差、計(jì)算誤差等)也就越大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]發(fā)明的目的:本發(fā)明公開一種用于圓管抓取的柔性機(jī)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(jì)算方法，機(jī)械關(guān)節(jié)采用純機(jī)械結(jié)構(gòu)，將其與機(jī)械手指相配合，可以抓取不同形狀的物體，尤其適用于抓取圓管以及帶有中空圓孔的物體，可以實(shí)現(xiàn)雙向抓取，并保持穩(wěn)定的抓取力。
[0006]技術(shù)方案:為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明公開了一種用于圓管抓取的柔性機(jī)械手，包括機(jī)械手基座、一組機(jī)械手指和設(shè)置在機(jī)械手基座上的一組主關(guān)節(jié)，其中一組機(jī)械手指分別與一組主關(guān)節(jié)連接，一組主關(guān)節(jié)對稱設(shè)置在機(jī)械手基座上，機(jī)械手基座上設(shè)有主關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置、控制裝置和位置檢測裝置;所述機(jī)械手指包括第一指節(jié)、第二指節(jié)和連接兩者的機(jī)械關(guān)節(jié)，其中第一指節(jié)與主關(guān)節(jié)連接，第二指節(jié)端部橫向設(shè)有夾爪;所述機(jī)械關(guān)節(jié)包括打滑機(jī)構(gòu)和機(jī)械關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置，其中打滑機(jī)構(gòu)包括相卡接的第一連接機(jī)構(gòu)和第二連接機(jī)構(gòu);機(jī)械關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置、主關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置和位置檢測裝置均與控制裝置連接。這種設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡單、成本低，無需復(fù)雜的控制系統(tǒng)和計(jì)算方法，機(jī)械關(guān)節(jié)采用純機(jī)械結(jié)構(gòu)，將其與機(jī)械手指相配合，可以抓取不同形狀的物體，尤其適用于抓取圓管以及帶有中空圓孔的物體，可以實(shí)現(xiàn)雙向抓取，并保持穩(wěn)定的抓取力;打滑機(jī)構(gòu)具有打滑保護(hù)的功能，不僅可以保護(hù)機(jī)械關(guān)節(jié)的部件不受損壞，更防止抓壞物體。
[0007]進(jìn)一步的，上述一種用于圓管抓取的柔性機(jī)械手，所述機(jī)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(dòng)齒輪，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，其中第一連接機(jī)構(gòu)套設(shè)在第一轉(zhuǎn)軸上，第二連接機(jī)構(gòu)套設(shè)在第二轉(zhuǎn)軸上，機(jī)械關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置與傳動(dòng)齒輪相連接。這種設(shè)計(jì)的機(jī)械關(guān)節(jié)用于連接外部機(jī)械手指，在抓取物體時(shí)，驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)機(jī)械關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)，由此帶動(dòng)機(jī)械手指抓緊物體;當(dāng)機(jī)械手指收緊物體達(dá)到一定程度時(shí)，即物體對機(jī)械手指的反作用力達(dá)到設(shè)定值時(shí)，打滑機(jī)構(gòu)開始打滑以起到保護(hù)作用，同時(shí)機(jī)械手指停止前進(jìn);這樣，不僅可以保護(hù)齒輪、馬達(dá)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(dòng)，物體對機(jī)械手指的反作用力減小、低于設(shè)定值時(shí)，打滑機(jī)構(gòu)停止打滑，機(jī)械手指進(jìn)一步轉(zhuǎn)動(dòng)抓緊物體，以此可以保持穩(wěn)定的抓取力，使抓取過程安全、可靠。
[0008]進(jìn)一步的，上述一種用于圓管抓取的柔性機(jī)械手，所述第二連接機(jī)構(gòu)呈圓盤狀，其圓形表面的邊緣垂直設(shè)有一組連續(xù)的鋸齒;第一連接機(jī)構(gòu)表面垂直設(shè)有卡鉤，第一連接機(jī)構(gòu)內(nèi)部設(shè)有彈性件。這種設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡單，實(shí)現(xiàn)了打滑保護(hù)的功能，若外部作用力對第二連接機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的扭矩足夠其克服彈性件對第一連接機(jī)構(gòu)的推力，則第二連接機(jī)構(gòu)相對第一連接機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)推動(dòng)第一連接結(jié)構(gòu)退避，鋸齒依次滑過卡鉤，實(shí)現(xiàn)打滑;彈性件具有保持作用和復(fù)位作用。
[0009]進(jìn)一步的，上述一種用于圓管抓取的柔性機(jī)械手，所述彈性件為壓縮彈簧，其套設(shè)在第一轉(zhuǎn)軸上，一端與第一連接機(jī)構(gòu)連接，另一端與第一轉(zhuǎn)軸相連接。這種壓縮彈簧的設(shè)計(jì)具有復(fù)位功能，將第一連接機(jī)構(gòu)推向第二連接機(jī)構(gòu)，即將卡鉤推入相鄰鋸齒之間，使之連結(jié);使打滑機(jī)構(gòu)在不打滑的情況下保持連軸的穩(wěn)定性和可靠性。
[0010]進(jìn)一步的，上述一種用于圓管抓取的柔性機(jī)械手，所述一組鋸齒呈連續(xù)的波浪形或連續(xù)的三角形，相對應(yīng)的，卡鉤端部呈圓弧形或三角形。這種設(shè)計(jì)使第一連接機(jī)構(gòu)和第二連接機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)具有雙向性，除了在抓取物體時(shí)具有打滑保護(hù)功能，在松開機(jī)械手指放開物體時(shí)，也具有打滑保護(hù)功能，或者在反向抓取物體(機(jī)械手指伸入物體的孔或腔體中抓取物體)時(shí)也具有打滑保護(hù)功能;波浪形的設(shè)計(jì)使轉(zhuǎn)動(dòng)較為順暢，并且可以減緩磨損;三角形的設(shè)計(jì)使卡鉤和鋸齒的卡合較為穩(wěn)定，提高了連軸的可靠性。
[0011]進(jìn)一步的，上述一種用于圓管抓取的柔性機(jī)械手，所述夾爪呈圓弧狀，并與第二指節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)連接。這種設(shè)計(jì)的夾爪更適應(yīng)圓管和圓孔的形狀，轉(zhuǎn)動(dòng)連接可以使夾爪觸碰物體后進(jìn)行自調(diào)節(jié)，以貼合管壁。
[0012]進(jìn)一步的，上述一種用于圓管抓取的柔性機(jī)械手，所述夾爪上設(shè)有橡膠套，且橡膠套表面設(shè)有防滑紋。這種設(shè)計(jì)既保護(hù)了機(jī)械手指，也保護(hù)了被抓物體，防止機(jī)械手指和物體間的碰傷;防滑紋的設(shè)計(jì)提高了機(jī)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。
[0013]進(jìn)一步的，上述一種用于圓管抓取的柔性機(jī)械手，所述夾爪內(nèi)外壁均設(shè)有摩擦片。這種設(shè)計(jì)提高了抓取時(shí)的摩擦力，內(nèi)外壁均設(shè)有摩擦片是為了應(yīng)對抓取圓管以及抓取圓孔壁兩種情況。
[0014]—種用于圓管抓取的柔性機(jī)械手的工作方法，從圓管外部抓取圓管的具體工作方法如下:I)位置檢測裝置與控制裝置相配合，使機(jī)械手整體到達(dá)第一設(shè)定位置;2)機(jī)械手的一組機(jī)械手指打開至設(shè)定程度，同時(shí)機(jī)械手整體到達(dá)第二設(shè)定位置;3)控制裝置發(fā)出指令使主關(guān)節(jié)和機(jī)械關(guān)節(jié)開始動(dòng)作，則機(jī)械手通過一組機(jī)械手指開始抓取圓管并逐漸收緊，此時(shí)夾爪自動(dòng)調(diào)節(jié)并貼緊圓管;4)控制裝置發(fā)出指令使主關(guān)節(jié)停止動(dòng)作，此時(shí)機(jī)械關(guān)節(jié)繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)夾爪的抓取力達(dá)到設(shè)定值時(shí)，機(jī)械關(guān)節(jié)打滑，第二指節(jié)停止前進(jìn);5)當(dāng)所有的機(jī)械關(guān)節(jié)打滑時(shí)，控制裝置發(fā)出指令，機(jī)械手帶動(dòng)圓管移至第三設(shè)定位置;6)當(dāng)超過設(shè)定時(shí)間時(shí)機(jī)械關(guān)節(jié)還未全部打滑，控制裝置發(fā)出指令，機(jī)械手松開圓管并退避，然后進(jìn)行重新抓取；7)機(jī)械手將圓管移至第三設(shè)定位置后，控制裝置發(fā)出指令使主關(guān)節(jié)和機(jī)械關(guān)節(jié)開始反向動(dòng)作，一組機(jī)械手指打開以松開圓管;通過物體的中空圓孔抓取物體的具體工作方法如下:I)位置檢測裝置與控制裝置相配合，使機(jī)械手整體到達(dá)第一設(shè)定位置;2)機(jī)械手的一組機(jī)械手指合攏至設(shè)定程度，同時(shí)機(jī)械手整體到達(dá)第二設(shè)定位置，一組機(jī)械手指伸入中空圓孔;3)控制裝置發(fā)出指令使主關(guān)節(jié)和機(jī)械關(guān)節(jié)開始動(dòng)作，則機(jī)械手通過一組機(jī)械手指開始抓取中空圓孔的孔壁并逐漸收緊，此時(shí)夾爪自動(dòng)調(diào)節(jié)并貼緊孔壁;4)控制裝置發(fā)出指令使主關(guān)節(jié)停止動(dòng)作，此時(shí)機(jī)械關(guān)節(jié)繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)夾爪的抓取力達(dá)到設(shè)定值時(shí)，機(jī)械關(guān)節(jié)打滑，第二指節(jié)停止前進(jìn);5)當(dāng)所有的機(jī)械關(guān)節(jié)打滑時(shí)，控制裝置發(fā)出指令，機(jī)械手帶動(dòng)物體移至第三設(shè)定位置;6)當(dāng)超過設(shè)定時(shí)間時(shí)機(jī)械關(guān)節(jié)還未全部打滑，控制裝置發(fā)出指令，機(jī)械手松開物體并退避，然后進(jìn)行重新抓取;7)機(jī)械手將物體移至第三設(shè)定位置后，控制裝置發(fā)出指令使主關(guān)節(jié)和機(jī)械關(guān)節(jié)開始動(dòng)作，一組機(jī)械手指合攏以松開物體。
[0015]上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明具有如下有益效果:本發(fā)明所述的一種用于圓管抓取的柔性機(jī)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(jì)算方法，機(jī)械關(guān)節(jié)采用純機(jī)械結(jié)構(gòu)，將其與機(jī)械手指相配合，適用于抓取不同形狀的物體，并可以保持穩(wěn)定的抓取力;可以保護(hù)齒輪、馬達(dá)等部件不受損壞，更防止抓壞物體;既實(shí)現(xiàn)正向抓取的打滑保護(hù)，又實(shí)現(xiàn)反向抓取的打滑保護(hù);正常工作時(shí)的連軸可靠性高。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明所述的一種用于圓管抓取的柔性機(jī)械手的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明所述的一種用于圓管抓取的柔性機(jī)械手的機(jī)械關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為本發(fā)明所述的一種用于圓管抓取的柔性機(jī)械手的打滑機(jī)構(gòu)的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明所述的一種用于圓管抓取的柔性機(jī)械手的夾爪與摩擦片的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本發(fā)明所述的一種用于圓管抓取的柔性機(jī)械手的夾爪與橡膠套的結(jié)構(gòu)示意圖；圖中:1-機(jī)械手基座，2-機(jī)械手指，21-第一指節(jié)，22-第二指節(jié)，3-主關(guān)節(jié)，4-機(jī)械關(guān)節(jié)，41-第一轉(zhuǎn)軸，42-第二轉(zhuǎn)軸，43-傳動(dòng)齒輪，44-第一支架，441-第一底板，442-第一側(cè)板，45-第二支架，451-第二底板，452-第二側(cè)板，46-打滑機(jī)構(gòu)，461-第一連接機(jī)構(gòu)，462-第二連接機(jī)構(gòu)，463-彈性件，47-驅(qū)動(dòng)裝置，471-馬達(dá)，472-減速齒輪組，5-夾爪，6-橡膠套，7-摩擦片。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)的描述。
實(shí)施例
[0018]本發(fā)明的一種用于圓管抓取的柔性機(jī)械手，如圖1至圖5所示，包括機(jī)械手基座1、一組機(jī)械手指2和設(shè)置在機(jī)械手基座I上的一組主關(guān)節(jié)3，其中一組機(jī)械手指2分別與一組主關(guān)節(jié)3連接，一組主關(guān)節(jié)3對稱設(shè)置在機(jī)械手基座I上并以環(huán)形陣列狀分布，機(jī)械手基座I上設(shè)有主關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置、控制裝置和位置檢測裝置;所述機(jī)械手指2包括第一指節(jié)21、第二指節(jié)22和連接兩者的機(jī)械關(guān)節(jié)4，其中第一指節(jié)21與主關(guān)節(jié)3連接，第二指節(jié)22端部橫向設(shè)有夾爪5;夾爪5呈圓弧狀，即彎曲的條狀，并與第二指節(jié)22轉(zhuǎn)動(dòng)連接;夾爪5上設(shè)有橡膠套6，且橡膠套6表面設(shè)有防滑紋，或者夾爪5內(nèi)外壁均設(shè)有摩擦片7，用來代替橡膠套6; —組機(jī)械手指2的數(shù)量可以為2個(gè)或4個(gè)。
[0019]所述機(jī)械關(guān)節(jié)4包括同軸設(shè)置的第一轉(zhuǎn)軸41和第二轉(zhuǎn)軸42，套設(shè)于第一轉(zhuǎn)軸41上的傳動(dòng)齒輪43，設(shè)置在第一轉(zhuǎn)軸41和第二轉(zhuǎn)軸42上的第一支架44、第二支架45，以及打滑機(jī)構(gòu)46，打滑機(jī)構(gòu)46包括相卡接的第一連接機(jī)構(gòu)461和第二連接機(jī)構(gòu)462，其中第一連接機(jī)構(gòu)461套設(shè)在第一轉(zhuǎn)軸41上，第二連接機(jī)構(gòu)462套設(shè)在第二轉(zhuǎn)軸42上;第二連接機(jī)構(gòu)462呈圓盤狀，其圓形表面的邊緣垂直設(shè)有一組連續(xù)的鋸齒;第一連接機(jī)構(gòu)461表面垂直設(shè)有卡鉤，其與鋸齒形狀相適應(yīng)，第一連接機(jī)構(gòu)461內(nèi)部設(shè)有彈性件463，所述彈性件463為壓縮彈簧，其套設(shè)在第一轉(zhuǎn)軸41上，一端與第一連接機(jī)構(gòu)461連接，另一端與第一轉(zhuǎn)軸41相連接。一組鋸齒呈連續(xù)的波浪形或連續(xù)的三角形，相對應(yīng)的，卡鉤端部呈圓弧形或三角形;所述卡鉤為一組卡鉤，其可以呈環(huán)形陣列狀分布、也可以連續(xù)分布在第一連接機(jī)構(gòu)461表面邊緣。
[0020]第一支架44、第二支架45均與外部機(jī)械手指相連接，第一支架44包括第一底板441和分別設(shè)置在第一底板441兩端的兩個(gè)第一側(cè)板442，第二支架45包括第二底板451和分別設(shè)置在第二底板451兩端的兩個(gè)第二側(cè)板452;第一轉(zhuǎn)軸41 一端分別與第一側(cè)板442、第二側(cè)板452相連接，第二轉(zhuǎn)軸42—端分別與另一側(cè)的第一側(cè)板442、第二側(cè)板452相連接;第一支架44上設(shè)有機(jī)械關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置47，機(jī)械關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置47包括馬達(dá)471，以及與馬達(dá)471連接的減速齒輪組472，其中減速齒輪472與傳動(dòng)齒輪43相連接，馬達(dá)471固定安裝在第一支架44上。機(jī)械關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置47、主關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置和位置檢測裝置均與控制裝置連接。
[0021 ]傳動(dòng)齒輪43與第一轉(zhuǎn)軸41固定連接，第一連接機(jī)構(gòu)461與第一轉(zhuǎn)軸41滑動(dòng)連接，兩者之間不能相對轉(zhuǎn)動(dòng)，但是可以在一定范圍內(nèi)直線滑動(dòng)，可以在第一連接機(jī)構(gòu)461上開設(shè)D形孔，并在第一轉(zhuǎn)軸41上設(shè)置一段D形軸形狀來實(shí)現(xiàn)上述要求;第二連接機(jī)構(gòu)462與第二轉(zhuǎn)軸42固定連接，第一連接機(jī)構(gòu)461和第二連接機(jī)構(gòu)462之間通過卡鉤、鋸齒的配合相卡接;第一側(cè)板442與第一轉(zhuǎn)軸41轉(zhuǎn)動(dòng)連接且設(shè)有軸承，與第二轉(zhuǎn)軸42轉(zhuǎn)動(dòng)連接且設(shè)有軸承;第二側(cè)板452與第一轉(zhuǎn)軸41轉(zhuǎn)動(dòng)連接且設(shè)有軸承，與第二轉(zhuǎn)軸42固定連接。
[0022]機(jī)械關(guān)節(jié)用于連接外部機(jī)械手指，工作原理如下:在抓取物體時(shí)，機(jī)械關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置47驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)齒輪43、第一轉(zhuǎn)軸41和第一連接機(jī)構(gòu)461轉(zhuǎn)動(dòng)，在正常抓取時(shí)，卡鉤和鋸齒處于卡接狀態(tài)，彈性件463(壓縮彈簧)對第一連接機(jī)構(gòu)461施加軸向力將其推向第二連接機(jī)構(gòu)462并推緊，第一連接機(jī)構(gòu)461和第二連接機(jī)構(gòu)462穩(wěn)定結(jié)合，起到連軸作用，由此帶動(dòng)第二轉(zhuǎn)軸42和第二支架45轉(zhuǎn)動(dòng)，即帶動(dòng)機(jī)械手指抓取物體并逐漸收緊物體，此時(shí)機(jī)械手指對物體會產(chǎn)生抓緊力，相應(yīng)的，物體對機(jī)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(jī)構(gòu)462產(chǎn)生的扭矩足夠其克服彈性件463(壓縮彈簧)對第一連接機(jī)構(gòu)461的推力，則第二連接機(jī)構(gòu)462相對第一連接機(jī)構(gòu)461轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)推動(dòng)第一連接結(jié)構(gòu)461退避，鋸齒依次滑過卡鉤，實(shí)現(xiàn)打滑，此時(shí)機(jī)械手指停止前進(jìn);如果機(jī)械手進(jìn)行短途搬運(yùn)，為了結(jié)構(gòu)和控制的簡單，馬達(dá)471可以持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，打滑機(jī)構(gòu)46持續(xù)打滑；當(dāng)物體有所松動(dòng)，物體對機(jī)械手指的反作用力減小、低于設(shè)定值時(shí)，打滑機(jī)構(gòu)46停止打滑，第一連接機(jī)構(gòu)461帶動(dòng)第二連接機(jī)構(gòu)462、第二轉(zhuǎn)軸42和第二支架45繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，機(jī)械手指進(jìn)一步收緊物體，以此避免物體在抓取過程中因位置變動(dòng)導(dǎo)致的松動(dòng)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，抓取力可以通過彈性件612(壓縮彈簧)、鋸齒621和卡鉤611的形狀等來計(jì)算與設(shè)計(jì)。當(dāng)機(jī)械手伸入空心物體的腔體抓取物體時(shí)，只需先合攏機(jī)械手指，伸入腔體內(nèi)之后再反向展開機(jī)械手指(馬達(dá)471反轉(zhuǎn))，其基本原理同上。
[0023]—種用于圓管抓取的柔性機(jī)械手的工作方法:
從圓管外部抓取圓管的具體工作方法如下:
1)位置檢測裝置與控制裝置相配合，使機(jī)械手整體到達(dá)第一設(shè)定位置；
2)機(jī)械手的一組機(jī)械手指2打開至設(shè)定程度，同時(shí)機(jī)械手整體到達(dá)第二設(shè)定位置；
3)控制裝置發(fā)出指令使主關(guān)節(jié)3和機(jī)械關(guān)節(jié)4開始動(dòng)作，則機(jī)械手通過一組機(jī)械手指2開始抓取圓管并逐漸收緊，此時(shí)夾爪5自動(dòng)調(diào)節(jié)并貼緊圓管；
4)控制裝置發(fā)出指令使主關(guān)節(jié)3停止動(dòng)作，此時(shí)機(jī)械關(guān)節(jié)4繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)夾爪5的抓取力達(dá)到設(shè)定值時(shí)，機(jī)械關(guān)節(jié)4打滑，第二指節(jié)22停止前進(jìn)；
5)當(dāng)所有的機(jī)械關(guān)節(jié)4打滑時(shí)，控制裝置發(fā)出指令，機(jī)械手帶動(dòng)圓管移至第三設(shè)定位置；
6)當(dāng)超過設(shè)定時(shí)間時(shí)機(jī)械關(guān)節(jié)4還未全部打滑，控制裝置發(fā)出指令，機(jī)械手松開圓管并退避，然后進(jìn)行重新抓取；
7)機(jī)械手將圓管移至第三設(shè)定位置后，控制裝置發(fā)出指令使主關(guān)節(jié)3和機(jī)械關(guān)節(jié)4開始反向動(dòng)作，一組機(jī)械手指2打開以松開圓管。
[0024]通過物體的中空圓孔抓取物體的具體工作方法如下:
1)位置檢測裝置與控制裝置相配合，使機(jī)械手整體到達(dá)第一設(shè)定位置；
2)機(jī)械手的一組機(jī)械手指2合攏至設(shè)定程度，同時(shí)機(jī)械手整體到達(dá)第二設(shè)定位置，一組機(jī)械手指2伸入中空圓孔；
3)控制裝置發(fā)出指令使主關(guān)節(jié)3和機(jī)械關(guān)節(jié)4開始動(dòng)作，則機(jī)械手通過一組機(jī)械手指2開始抓取中空圓孔的孔壁并逐漸收緊，此時(shí)夾爪5自動(dòng)調(diào)節(jié)并貼緊孔壁；
4)控制裝置發(fā)出指令使主關(guān)節(jié)3停止動(dòng)作，此時(shí)機(jī)械關(guān)節(jié)4繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)夾爪5的抓取力達(dá)到設(shè)定值時(shí)，機(jī)械關(guān)節(jié)4打滑，第二指節(jié)22停止前進(jìn)；
5)當(dāng)所有的機(jī)械關(guān)節(jié)4打滑時(shí)，控制裝置發(fā)出指令，機(jī)械手帶動(dòng)物體移至第三設(shè)定位置；
6)當(dāng)超過設(shè)定時(shí)間時(shí)機(jī)械關(guān)節(jié)4還未全部打滑，控制裝置發(fā)出指令，機(jī)械手松開物體并退避，然后進(jìn)行重新抓??；
7)機(jī)械手將物體移至第三設(shè)定位置后，控制裝置發(fā)出指令使主關(guān)節(jié)3和機(jī)械關(guān)節(jié)4開始動(dòng)作，一組機(jī)械手指2合攏以松開物體。
[0025]所述第一設(shè)定位置，為機(jī)械手指2端部在被抓物體上方，其距離為安全距離，根據(jù)機(jī)械手和被抓物體的尺寸，由位置檢測裝置與控制裝置控制；第二設(shè)定位置，為機(jī)械手指2開始抓取被抓物體時(shí)機(jī)械手整體所在位置;第三設(shè)定位置，為運(yùn)送被抓物體的目的地。
[0026]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)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，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)，這些改進(jìn)也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于圓管抓取的柔性機(jī)械手，其特征在于:包括機(jī)械手基座(I)、一組機(jī)械手指(2)和設(shè)置在機(jī)械手基座(I)上的一組主關(guān)節(jié)(3)，其中一組機(jī)械手指(2)分別與一組主關(guān)節(jié)(3)連接，一組主關(guān)節(jié)(3)對稱設(shè)置在機(jī)械手基座(I)上，機(jī)械手基座(I)上設(shè)有主關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置、控制裝置和位置檢測裝置； 所述機(jī)械手指(2)包括第一指節(jié)(21)、第二指節(jié)(22)和連接兩者的機(jī)械關(guān)節(jié)(4)，其中第一指節(jié)(21)與主關(guān)節(jié)(3)連接，第二指節(jié)(22)端部橫向設(shè)有夾爪(5); 所述機(jī)械關(guān)節(jié)(4)包括打滑機(jī)構(gòu)(46)和機(jī)械關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置(47)，其中打滑機(jī)構(gòu)(46)包括相卡接的第一連接機(jī)構(gòu)(461)和第二連接機(jī)構(gòu)(462);機(jī)械關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置(47)、主關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置和位置檢測裝置均與控制裝置連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于圓管抓取的柔性機(jī)械手，其特征在于:所述機(jī)械關(guān)節(jié)(4)還包括同軸設(shè)置的第一轉(zhuǎn)軸(41)和第二轉(zhuǎn)軸(42)，套設(shè)于第一轉(zhuǎn)軸(41)上的傳動(dòng)齒輪(43)，設(shè)置在第一轉(zhuǎn)軸(41)和第二轉(zhuǎn)軸(42)上的第一支架(44)、第二支架(45)，其中第一連接機(jī)構(gòu)(461)套設(shè)在第一轉(zhuǎn)軸(41)上，第二連接機(jī)構(gòu)(462)套設(shè)在第二轉(zhuǎn)軸(42)上，機(jī)械關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置(47)與傳動(dòng)齒輪(43)相連接。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于圓管抓取的柔性機(jī)械手，其特征在于:所述第二連接機(jī)構(gòu)(462)呈圓盤狀，其圓形表面的邊緣垂直設(shè)有一組連續(xù)的鋸齒;第一連接機(jī)構(gòu)(461)表面垂直設(shè)有卡鉤，第一連接機(jī)構(gòu)(461)內(nèi)部設(shè)有彈性件(463)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用于圓管抓取的柔性機(jī)械手，其特征在于:所述彈性件(463)為壓縮彈簧，其套設(shè)在第一轉(zhuǎn)軸(41)上，一端與第一連接機(jī)構(gòu)(461)連接，另一端與第一轉(zhuǎn)軸(41)相連接。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于圓管抓取的柔性機(jī)械手，其特征在于:所述一組鋸齒呈連續(xù)的波浪形或連續(xù)的三角形，相對應(yīng)的，卡鉤端部呈圓弧形或三角形。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于圓管抓取的柔性機(jī)械手，其特征在于:所述夾爪(5)呈圓弧狀，并與第二指節(jié)(22)轉(zhuǎn)動(dòng)連接。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于圓管抓取的柔性機(jī)械手，其特征在于:所述夾爪(5)上設(shè)有橡膠套(6)，且橡膠套(6)表面設(shè)有防滑紋。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于圓管抓取的柔性機(jī)械手，其特征在于:所述夾爪(5)內(nèi)外壁均設(shè)有摩擦片(7)。9.一種用于圓管抓取的柔性機(jī)械手的工作方法，其特征在于:從圓管外部抓取圓管的具體工作方法如下: 1)位置檢測裝置與控制裝置相配合，使機(jī)械手整體到達(dá)第一設(shè)定位置； 2)機(jī)械手的一組機(jī)械手指(2)打開至設(shè)定程度，同時(shí)機(jī)械手整體到達(dá)第二設(shè)定位置； 3)控制裝置發(fā)出指令使主關(guān)節(jié)(3)和機(jī)械關(guān)節(jié)(4)開始動(dòng)作，則機(jī)械手通過一組機(jī)械手指(2)開始抓取圓管并逐漸收緊，此時(shí)夾爪(5)自動(dòng)調(diào)節(jié)并貼緊圓管； 4)控制裝置發(fā)出指令使主關(guān)節(jié)(3)停止動(dòng)作，此時(shí)機(jī)械關(guān)節(jié)(4)繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)夾爪(5)的抓取力達(dá)到設(shè)定值時(shí)，機(jī)械關(guān)節(jié)(4)打滑，第二指節(jié)(22)停止前進(jìn)； 5)當(dāng)所有的機(jī)械關(guān)節(jié)(4)打滑時(shí)，控制裝置發(fā)出指令，機(jī)械手帶動(dòng)圓管移至第三設(shè)定位置； 6)當(dāng)超過設(shè)定時(shí)間時(shí)機(jī)械關(guān)節(jié)(4)還未全部打滑，控制裝置發(fā)出指令，機(jī)械手松開圓管并退避，然后進(jìn)行重新抓?。?7)機(jī)械手將圓管移至第三設(shè)定位置后，控制裝置發(fā)出指令使主關(guān)節(jié)(3)和機(jī)械關(guān)節(jié)(4)開始反向動(dòng)作，一組機(jī)械手指(2)打開以松開圓管； 通過物體的中空圓孔抓取物體的具體工作方法如下: 1)位置檢測裝置與控制裝置相配合，使機(jī)械手整體到達(dá)第一設(shè)定位置； 2)機(jī)械手的一組機(jī)械手指(2)合攏至設(shè)定程度，同時(shí)機(jī)械手整體到達(dá)第二設(shè)定位置，一組機(jī)械手指(2)伸入中空圓孔； 3)控制裝置發(fā)出指令使主關(guān)節(jié)(3)和機(jī)械關(guān)節(jié)(4)開始動(dòng)作，則機(jī)械手通過一組機(jī)械手指(2)開始抓取中空圓孔的孔壁并逐漸收緊，此時(shí)夾爪(5)自動(dòng)調(diào)節(jié)并貼緊孔壁； 4)控制裝置發(fā)出指令使主關(guān)節(jié)(3)停止動(dòng)作，此時(shí)機(jī)械關(guān)節(jié)(4)繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)夾爪(5)的抓取力達(dá)到設(shè)定值時(shí)，機(jī)械關(guān)節(jié)(4)打滑，第二指節(jié)(22)停止前進(jìn)； 5)當(dāng)所有的機(jī)械關(guān)節(jié)(4)打滑時(shí)，控制裝置發(fā)出指令，機(jī)械手帶動(dòng)物體移至第三設(shè)定位置； 6)當(dāng)超過設(shè)定時(shí)間時(shí)機(jī)械關(guān)節(jié)(4)還未全部打滑，控制裝置發(fā)出指令，機(jī)械手松開物體并退避，然后進(jìn)行重新抓?。?7)機(jī)械手將物體移至第三設(shè)定位置后，控制裝置發(fā)出指令使主關(guān)節(jié)(3)和機(jī)械關(guān)節(jié)(4)開始動(dòng)作，一組機(jī)械手指(2)合攏以松開物體。
【文檔編號】B25J15/12GK106041987SQ201610507609
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年7月1日
【發(fā)明人】蘇皓
【申請人】江蘇捷帝機(jī)器人股份有限公司