一种夹爪系统

本发明涉及自动化设备，尤其是涉及一种夹爪系统。

背景技术：

1、传统的夹爪系统在工业领域中被广泛应用，用于抓取、搬运和操作各种物体。这些系统通常由夹爪、驱动装置、控制系统和运动平台组成。然而，传统的夹爪系统通常具有较低的操作速度和灵活性，限制了其在某些领域中的应用范围。

2、随着自动化技术的发展和对生产效率的要求不断提高，对夹爪系统的性能和功能也提出了更高的要求。一种具有强泛化性的快速操作夹爪系统被期望能够灵活适应更多不同形状、尺寸和重量的物体，并具有高速、高泛化性的操作能力，从而提高生产效率和灵活性。

3、以下以现有技术一及现有技术二为例，说明现有技术的缺陷：

4、现有技术一公开一种气动夹爪装置，包括一对夹爪及驱动夹爪开合的汽缸，汽缸上的活塞杆通过驱动轴、曲杆连接夹爪，夹爪上设有滑动块，固定在本体上的滑动座上设有滑动槽，滑动块可以在滑动槽内滑动，滑动块的底部设有拨头孔，拨头孔内设有带有u形槽的导套，曲杆的一端设有圆柱状拨头，拨头设置在导套上的u形槽内，汽缸上的活塞杆伸缩时，活塞杆通过驱动轴带动曲杆转动，曲杆拨动滑动块在滑动槽内来回滑动，带动夹爪进行开闭动作。

5、现有技术一的缺点如下：

6、复杂的结构设计：技术一提出的设计旨在提高夹爪装置的负荷能力、延长使用寿命，并降低生产成本，但其结构设计相对复杂。包括活塞、活塞杆、驱动轴、曲杆(l形结构)、滑动块、导套等部件的组合，使得整个装置的组装、调试和维护较为复杂，这可能会在一定程度上增加生产和后期使用中的技术难度和维护成本。

7、灵活性和响应速度的潜在限制：由于设计中包含多个机械连接部件，如活塞杆、驱动轴、曲杆以及滑动块等，这种结构可能导致系统的响应速度和灵活性受到限制。特别是在需要快速开闭夹爪以适应高速自动化生产线的应用场景中，复杂的机械传动链可能增加系统响应的延迟时间。此外，多个部件之间的机械耦合也可能导致动力传递效率降低，影响系统整体的性能。

8、精度保持困难：随着时间的推移，即便是微小的磨损和形变也可能影响夹爪装置的精度。特别是在精密制造或高精度夹持需求的场景中，装置的长期稳定性和精度保持是至关重要的。技术一中提到的设计虽然采取了一些措施来减少磨损和提高负荷能力，但仍然存在因复杂机械结构导致的微小形变或磨损累积，进而影响夹持精度的风险。这种精度的下降不仅会影响产品质量，还可能需要频繁的调整或维修，增加了操作成本。

9、现有技术二的电动夹爪机构的技术方案涵盖了一系列精密配合的组件，包括一个支撑座、电机、凸轮、两个固定件(第一和第二固定件)、滑轨、弹性夹持件以及复位部件。在此方案中，电机作为动力源，通过支撑座中的通孔与凸轮相连接，驱动凸轮转动。凸轮具有特定的几何形状，设计有近端和远端，其转动实现了与第一、第二轴承的接触与分离，进而驱动第一、第二固定件沿着设于支撑座表面的滑轨滑动。滑动动作通过弹性夹持件，转化为弹性夹持件的张开和闭合动作，该夹持件由第一弹片和第二弹片组成，能够对物体(如光芯片或透镜)进行稳定的夹持和释放。复位部件，通常设计为拉簧，负责在凸轮转动结束后拉回第一和第二固定件，使夹持件复位，准备进行下一次夹持动作。

10、现有技术二的缺点如下：

11、复杂的结构和维护难度：该系统包含多个组件，如支撑座、电机、凸轮、固定件、滑轨、弹性夹持件和复位部件，这些部件的协同工作确保了夹爪机构的功能实现。然而，这种复杂性可能导致维护难度增加，尤其是在长期运行中可能出现的磨损、松动或故障问题。

12、动力传递效率的潜在问题：系统通过电机驱动凸轮转动，再通过凸轮的机械作用驱动夹持件开合。这种间接驱动方式可能导致动力传递效率不是最优的，尤其是当转动阻力增大时，可能需要更高的能量输入来保持相同的操作速度和夹持力。

13、对电机性能的高依赖性：整个系统的性能高度依赖于电机的稳定运行和准确控制。电机的任何性能下降或故障都会直接影响到夹爪机构的准确性和可靠性。此外，电机控制的精确性对于保证夹持操作的重复精度和夹持力度至关重要。

技术实现思路

1、本发明的目的在于解决夹爪系统泛化性弱的问题，提供一种夹爪系统。

2、为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、一种夹爪系统，包括：夹爪机构、调整机构、固定机架，

4、所述夹爪机构包括抓手模块、转动模块、第一平动模块以及第二平动模块，所述抓手模块包括第一爪部及第二爪部，所述第一爪部及所述第二爪部分别相对设置于所述第一平动模块上，所述第一平动模块用于驱动所述第一爪部及第二爪部在水平面x轴上的运动；

5、所述转动模块包括第一转动单元及第二转动单元，所述第一转动单元设置于所述第一爪部的用于夹持被操作物体的一侧，所述第二转动单元设置于所述第二爪部的用于夹持被操作物体的一侧，所述第一转动单元及第二转动单元能够转动，使被操作物体在被夹持时能够绕自身水平方向轴线进行转动；

6、所述第二平动模块包括安装于所述第一爪部上的第一y轴平动单元及安装于所述第二爪部上的第二y轴平动单元，所述第一y轴平动单元用于驱动所述第一转动单元在水平面y轴上的运动，所述第二y轴平动单元用于驱动所述第二转动单元在水平面y轴上的运动；

7、所述调整机构包括垂直运动单元及调整转盘，所述调整转盘安装于所述垂直运动单元上表面，所述垂直运动单元用于带动所述调整转盘进行上下运动，所述调整转盘能够旋转以控制被操作物体水平面上的旋转；

8、所述夹爪机构及所述调整机构固定安装于所述固定机架上，所述夹爪机构位于所述调整机构上方。

9、在一些实施例中，所述第一平动模块包括第一x轴平动单元及第二x轴平动单元，所述一x轴平动单元包括第一电机、第一齿轮及第一齿条，所述第二x轴平动单元包括第二电机、第二齿轮及第二齿条，所述第一电机、第二电机及第一齿轮、第二齿轮通过第一固定板固定于所述固定机架上，所述第一电机用于驱动所述第一齿轮转动，所述第二电机用于驱动所述第二齿轮转动，所述第一齿条及第二齿条的长边延x轴设置，所述第一齿条与所述第一齿轮啮合，所述第二齿条与所述第二齿轮啮合，所述第一齿条及所述第二齿条下方平行设置有第二固定板，所述第二固定板固定于所述固定机架上，所述第二固定板设置有第一滑动部，用于为所述第一爪部及所述第二爪部的运动提供支撑，并使第一爪部及所述第二爪部能够分别在所述第一滑动部上沿x轴滑动，所述第一爪部通过第一连接柱与所述第一齿条固定连接，所述第二爪部通过第二连接柱与所述第二齿条固定连接。

10、在一些实施例中，所述第一平动模块还包括第三固定板，所述第三固定板固定于所述固定机架上，所述第三固定板设置有第二滑动部，用于与所述第一滑动部共同为所述第一爪部及所述第二爪部的运动提供支撑，并使第一爪部及所述第二爪部能够分别在所述第二滑动部上沿x轴滑动。

11、在一些实施例中，所述第一爪部包括平行设置的第一爪部上抓板及第一爪部下抓板，所述第二爪部包括平行设置的第二爪部上抓板及第二爪部下抓板，所述第一滑动部包括设置于所述第二固定板上表面的第一滑轨及第二滑轨，所述第二滑动部包括设置于所述第三固定板上表面的第三滑轨及第四滑轨，所述第一爪部下抓板的末端滑动连接于所述第一滑轨，所述第二爪部下抓板的末端滑动连接于所述第二滑轨，所述第一爪部上抓板的末端滑动连接于所述第三滑轨，所述第二爪部上抓板的末端滑动连接于所述第四滑轨，所述第三固定板上设有第一槽孔及第二槽孔，所述第一齿条上设有第一通孔，所述第一连接柱穿过所述第一槽孔及所述第一通孔且两端分别连接所述第一爪部上抓板及第一爪部下抓板，所述第二齿条上设有第二通孔，所述第二连接柱穿过所述第二槽孔及所述第二通孔且两端分别连接所述第二爪部上抓板及第二爪部下抓板。

12、在一些实施例中，所述第一转动单元包括第一转盘，所述第一转盘通过第一基座固定安装于所述第一y轴平动单元上，所述第一转盘设置于所述第一爪部的用于夹持被操作物体的一侧，所述第二转动单元包括第二转盘，所述第二转盘通过第二基座固定安装于所述第二y轴平动单元上，所述第一基座或第二基座上安装有能够驱动其转动的转动电机。

13、在一些实施例中，所述第一转盘及所述第二转盘的表面分别贴有橡胶片。

14、在一些实施例中，所述第一y轴平动单元与所述第二y轴平动单元之一包括：第一同步带轮、第二同步带轮、套设在所述第一同步带轮及所述第二同步带轮之上的第一同步带、沿所述第一爪部或所述第二爪部的y轴方向安装的第五滑轨，所述第一同步带轮及所述第二同步带轮的其中之一上安装有第三电机，用于驱动其转动，所述第一y轴平动单元与所述第二y轴平动单元另一包括：沿所述第二爪部或所述第一爪部的y轴方向安装的第六滑轨；

15、所述第一基座或所述第二基座固定安装在所述第一同步带上，所述第一基座与所述第二基座的下方各设置有一滑块，分别设置在所述第五滑轨及所述第六滑轨上。

16、在一些实施例中，所述调整转盘包括舵机固定转盘、舵机、上转盘，所述垂直运动单元包括平行设置的上底板、下底板，及第四电机、第三同步带轮、第四同步带轮、第二同步带、丝杆螺母、丝杆、太阳齿轮、行星齿轮；

17、所述上底板与所述下底板固定连接，所述第四电机设置于所述上底板上方，所述第三同步带轮设置在所述第四电机对应位置的所述上底板下方，所述第四电机用于驱动所述第三同步带轮转动，所述太阳齿轮设置于所述下底板上，与所述第四同步带轮固定连接，所述第三同步带轮及所述第四同步带轮之间套设有所述第二同步带，当所述第三同步带轮转动带动所述第四同步轮转动时，所述太阳齿轮能够与所述第四同步轮同步转动；

18、所述太阳齿轮与所述行星齿轮啮合，所述行星齿轮上固定连接有丝杆螺母，所述太阳齿轮能够带动所述行星齿轮运动，从而带动所述丝杆螺母进行转动，所述丝杆螺母上连接有丝杆，所述丝杆穿过所述上底板与所述舵机固定转盘固定连接，所述丝杆螺母的转动使得所述丝杆进行z轴方向的直线运动从而使所述舵机固定转盘上升；

19、所述舵机安装于所述舵机固定转盘上，所述上转盘安装于所述舵机的舵盘上。

20、在一些实施例中，所述夹爪机构与所述调整机构均安装于固定支架上，通过固定支架与所述固定机架进行连接。

21、在一些实施例中，所述固定机架上安装有深度相机，所述深度相机用于实时检测被操作物体的位置和姿态，夹爪机构与调整机构用于根据检测结果调整操作步骤，使被操作物体的指定点能够被所述深度相机观察到且在所述深度相机中的位置是所需要的位置。

22、本发明具有如下有益效果：

23、本实施例的夹爪系统由夹爪机构、调整机构和固定机架三大部分组成；夹爪机构模块具有三个自由度，可以控制物体在一个方向上的旋转以及两个方向上的平移；调整机构用于控制物体的上下运动和旋转；固定机架为前两个机构提供支撑。这样的夹爪系统能够实现物体的多维运动控制，通过组合不同的运动模式，能够实现对物体姿态的灵活调整。被操作物体只需要在满足支撑条件的三个接触点进行固定即可，这三个接触点可以由调整转盘和第一爪部及第二爪部共同提供。因此，被操作物体的形状和大小可以灵活调整，使得被操作的物体能够更多，更具泛化性。