一种机械臂及其柔性夹爪

本实用新型涉及夹爪技术领域，尤其涉及一种机械臂及其柔性夹爪。

背景技术：

在机械臂工作中，一般采用刚性夹爪抓取物品。而实际使用中，被抓取物体外形多变，使夹爪为适用不同的物体的抓取而设计成不同的规格型号，导致夹爪种类较多，成本较高。且这种刚性夹爪不能较好的适用于易变形、易碎、易刮伤物体的无损抓取。

解决上述问题可采用柔性夹爪。现有的柔性夹爪包括联接板、固定板、连杆、推板、夹爪基座和手指，所述连接板和固定板及推板依次间隔设置，且所述固定板与所述推板之间的间距可调。所述夹爪基座的上端为铰接部，下端与所述手指相连。所述铰接部的外侧通过连杆与所述固定板铰接，内侧与所述推板铰接。如专利公告号cn212218530u公示的一种模块化柔性机械握爪，其采用的柔性握爪内排布设有多个向下凹的弓形条纹，该条纹结构的握爪还是不能够较好的适应多变的物体形状，使抓取力较弱。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种机械臂及其柔性夹爪，适用性更好、抓取力更好。

本实用新型的技术方案是：一种柔性夹爪包括联接板、固定板、推板、夹爪基座和手指；所述手指的数量为n，其中，n为2的整倍数，n个所述手指通过所述夹爪基座分别铰接在所述固定板以及推板的两侧，且在所述固定板和推板的两侧等数量分布；用于抓取的两个所述手指的面对面的侧边为抓取边；所述手指上排布设有弧形纹和设置在所述弧形纹两端的多个斜纹；多个斜纹中，每两个斜纹之间镂空；所述弧形纹临近所述手指的中部且靠近所述抓取边设置，所述弧形纹与抓取边之间镂空；多个所述斜纹在所述弧形纹两端的倾斜角度相反。

上述方案中，丰富手指上镂空的条纹结构，采用具有一定倾斜角度的斜纹和弧形纹，能够使物体的包裹力更强，适用物体曲率特点更强。上述倾斜角度相反指：如在所述弧形纹一端的斜纹为逆时针倾斜，则另一端为顺时针倾斜。

优选的，所述抓取边的外侧表面排布设有多个摩擦条纹，所述摩擦条纹为向下弯折的v形。

优选的，所述柔性夹爪还包括能轴向伸缩的驱动件，所述驱动件包括缸筒和活塞杆，所述缸筒的两端分别安装在所述联接板和固定板上，所述活塞杆穿过所述固定板与所述推板连接。

优选的，所述柔性夹爪还包括螺钉和至少两个螺母；所述推板上设有第一沉头孔，所述螺钉贯穿所述第一沉头孔与所述活塞杆相连；至少两个螺母套装于所述螺钉上且分别与所述活塞杆和推板抵接。

优选的，所述驱动件为气缸。

优选的，所述联接板上设有用于与机械臂的末端连接的u形槽。

优选的，所述夹爪基座包括两个并排设置的安装槽和一个夹爪槽，所述安装槽位于所述夹爪基座的高度方向z的一侧，所述夹爪槽位于高度方向z的另一侧，所述推板和连杆分别安装于对应的所述安装槽内，所述手指安装于所述夹爪槽内。

优选的，所述夹爪基座的长度方向x上排布设有多个第一调节孔，所述手指与部分所述第一调节孔连接。

优选的，所述手指为三角形，其三角形的底边与所述夹爪基座连接。

本实用新型还提供一种机械臂，其包括臂本体和设置在所述臂本体末端的柔性夹爪，所述柔性夹爪为上述的柔性夹爪。

与相关技术相比，本实用新型的有益效果为：采用斜纹和弧形纹结构设计柔性手指，利用其被动适应物体曲率的特点来抓取柔软、易碎的物体，当柔性夹爪的夹持力大于物体的承受力时柔性夹爪会发生微小的变形来吸收多余的夹持力；结构简单，操作方便。

附图说明

图1为本实用新型提供的柔性夹爪的结构示意图；

图2为图1中的联接板的结构示意图；

图3为图1中的固定板的结构示意图；

图4为图1中的推板的结构示意图；

图5为图4的正剖面图；

图6为图1中的驱动件、螺钉、螺母和推板的安装示意图；

图7为图1中的夹爪基座的结构示意图；

图8为图1中的手指的结构示意图；

图9为本实用新型提供的机械臂的结构示意图。

图中：1、联接板；2、固定板；3、连杆；4、推板；5、夹爪基座；6、手指；7、驱动件；8、螺母；9、螺钉；101、u形槽；102、第二沉头孔；201、连杆槽；202、第三沉头孔；203、通道孔；401、第一沉头孔；402、基座键；501、夹爪槽；502、第一调节孔；503、安装槽；601、第二调节孔；602、斜纹；603、摩擦条纹；604、弧形纹；605、抓取边；701、活塞杆；100、臂本体。

具体实施方式

以下将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。为叙述方便，下文中如出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用。

如图1所示，本实施例提供的一种柔性夹爪包括联接板1、固定板2、连杆3、推板4、夹爪基座5、手指6、驱动件7、螺母8和螺钉9。所述联接板1、固定板2和推板4依次间隔设置，且所述固定板2与所述推板4之间的间距可调。所述驱动件7可选用轴向伸缩的气缸或者油缸，在本实施例中，为气缸。

所述夹爪基座5的上端为铰接部，下端与所述手指6相连。所述铰接部的外侧通过所述连杆3与所述固定板2铰接，内侧与所述推板4铰接。所述手指6的数量为n，其中，n为2的整倍数，n个所述手指6通过所述夹爪基座5分别铰接在所述固定板2以及推板4的两侧，且在所述固定板2和推板4的两侧等数量分布。

在本实施例中，所述手指6的数量至少两个，分别设置在所述固定板2的两侧。在本实施例中，所述手指6的数量为四个，单侧设置两个。所述夹爪基座5和连杆3的数量与所述手指6对应。

如图2所示，所述联接板1上设有用于安装在机械臂末端的u形槽101和用于安装气缸的多个第二沉头孔102。

如图3所示，所述固定板2的两端分别设置有两个连杆槽201，每个所述连杆槽201内对应安装一个所述连杆3（如图1所示）。所述固定板2的中部设有贯通的通道孔203，在所述通道孔203的周边设有多个第三沉头孔202。

如图4、图5所示，所述推板4周边设有四个基座键402以使所述推板4整体形成工字型。

如图7所示，所述夹爪基座5包括两个并排设置的安装槽503和一个夹爪槽501，所述安装槽503位于所述夹爪基座5的高度方向z的一侧，所述夹爪槽501位于高度方向z的另一侧。所述推板4的基座键402对应安装在所述夹爪基座5位于内侧的安装槽503内，且所述基座键402与夹爪基座5的安装槽503的侧壁通过销轴铰接。

所述连杆3的一端对应安装在所述夹爪基座5位于外侧的安装槽503内，且所述连杆3与夹爪基座5的安装槽503的侧壁通过销轴铰接。所述连杆3的另一端插装于对应位置上的连杆槽201内，并与连杆槽201的侧壁通过销轴铰接。

如图1、图6所示，所述驱动件7包括缸筒和活塞杆701，所述缸筒的两端分别安装在所述联接板1上的第二沉头孔102（如图2所示）和固定板2的第三沉头孔202（如图3所示）上。所述活塞杆701穿过所述固定板2上的通道孔203与所述推板4通过所述螺钉9连接。

如图5所示，所述推板4上设有第一沉头孔401，如图6所示，所述螺钉9贯穿所述第一沉头孔401与所述活塞杆701相连。所述螺母8的数量为两个，两个螺母8套装于所述螺钉9上且分别与所述活塞杆701和推板4抵接，用以限制各自的位移。向所述驱动件7内通入气压后，所述活塞杆701做往复运动，驱动所述螺钉9带动推板4往复运动。当所述推板4运动时，所述连杆3实现摇摆运动并带动夹爪基座5一同摇摆，由此驱动手指6的开合，以实现物体的抓取。

如图8所示，所述手指6为三角形，其三角形的底边上排布设有多个第二调节孔601。如图7所示，所述夹爪基座5的长度方向x上排布设有多个第一调节孔502。所述手指6安装在所述夹爪基座5的夹爪槽501内时，所述手指6上的第二调节孔601与对应位置上的部分所述第一调节孔502连接。

所述手指6上排布设有多个斜纹602和弧形纹604，每两个斜纹602之间镂空（两个斜纹602之间贯穿手指6形成镂空，下同）。用于抓取的两个所述手指6的面对面的侧边为抓取边605。所述弧形纹604临近所述手指6的中部（中部指手指6长度方向的中部）且靠近所述抓取边605设置。所述弧形纹604与抓取边605之间镂空。所述斜纹602在所述弧形纹604两端均有设置，且位于两端的所述斜纹602的倾斜角度相反。即，如果在弧形纹604的一端的斜纹602倾斜角度为60°，则另一端为-60°。这种双向的结构设计，使得柔性夹爪中部更易变形。利用其被动适应物体曲率的特点来抓取柔软、易碎的物体，当柔性夹爪的夹持力大于物体的承受力时，柔性夹爪会发生微小的变形来吸收多余的夹持力，由于柔性夹爪的斜纹602与内壁有夹角，中部增加镂空的弧形纹604，更加适应物体受力从而提高夹取效率；同时该结构还具有结构简单，操作方便等特点。

所述手指6采用tpu柔性材料制作。当手指6抓取物体时，所述斜纹602和弧形纹604会支撑内侧面抓取物体；当被抓取物体达到最大承载力时，柔性的所述斜纹602和弧形纹604会产生微小变形以适应被抓物体表面。同时，所述手指6的抓取边605的外侧表面排布设有多个摩擦条纹603，所述摩擦条纹603凸出于所述抓取边605的外侧表面，且向下弯折成v形。该摩擦条纹603在抓取物体时能够增大抓取的摩擦力。手指6整体为三角形布局，该布局可以模拟人体手掌抓取物体。

所述手指6利用柔性材料适应性强的特点来模拟手掌抓取物体。该手指6采用四指结构设计，保证了物体在四个方向上分别受力，对被抓取物体形成了良好的包裹效果，同时又保证了抓取的稳定性。采用双排四指的结构设计不仅增加了抓取物体时的接触面积，而且还扩大了抓取物体的范围。

如图9所示，本实用新型还提供一种机械臂，其包括臂本体100及设于所述臂本体100末端的上述的柔性夹爪，所述柔性夹爪的联接板1上的u形槽101通过螺栓与所述臂本体100的末端相连。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。