一种自适应的机械手夹爪结构

技术领域

本发明涉及机器人工程领域，特别涉及一种自适应的机械手夹爪结构。

背景技术

纯机械联动夹具是配套挖掘机使用的夹具之一，其使用挖掘机铲斗油缸作为动力来源，推动夹具做机械联动，进行夹取施工作业；纯液压参与控制夹具，每一个液压部件的运动，需要挖掘机单独提供油路连接，完成指定液压部件动作，进行施工作业；电液复合控制夹具，使用电控制电磁阀组分配液压油给各执行部件动作，进行施工作业。

在机械手目标抓取过程中，往往要求同一个机械手的夹爪能够稳定抓取半径跨度较大目标体。

现有的机械手夹爪只能夹紧与自身夹爪形状及半径相接近的目标体，因此机械手夹爪在抓取半径较小的目标体时容易出现打滑和对准困难的问题，由此可见，现有机械手夹爪所能稳定抓取的目标体的半径范围较小，且存在夹取时目标物受力面积小、夹取不稳定的问题，进而导致无法满足使用要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种自适应的机械手夹爪结构，本发明的第二主夹爪组件自身在转动的同时还能够驱动第一辅助夹爪组件的其中一端作摆动，直至第一辅助夹爪组件的另一端摆动至抵接于目标体上，此时第一主夹爪组件、第二主夹爪组件、第一辅助夹爪组件三者对目标物形成三角形的稳定受力结构，进而实现对半径较小的目标物进行夹紧。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种自适应的机械手夹爪结构，包括：

座体；

第一主夹爪组件，其转动式设置于座体上；

第二主夹爪组件，其转动式设置于座体上，其与第一主夹爪组件对向且交错布置；

第一辅助夹爪组件，其转动式设置于第一主夹爪组件的旁侧，其能够被第二主夹爪组件驱动而转动；

第一主夹爪组件与第二主夹爪组件相互靠近，以对目标体进行初步夹紧；第一辅助夹爪组件在第二主夹爪组件的驱动下抵接于目标体的一侧。

由此，当第一主夹爪组件和第二主夹爪组件需要抓取半径较小的目标物时，由于第一主夹爪组件与第二主夹爪组件相互靠近时，第二主夹爪组件被驱动后发生转动，而本方案中的第二主夹爪组件自身在转动的同时还能够驱动第一辅助夹爪组件的其中一端作摆动，直至第一辅助夹爪组件的另一端摆动至抵接于目标体上，此时第一主夹爪组件、第二主夹爪组件、第一辅助夹爪组件三者对目标物形成三角形的稳定受力结构，进而实现对半径较小的目标物进行夹紧，以解决现有机械手夹爪所存在的夹取目标物的受力面积小、夹取不稳定的问题。

而且在抓取半径较小的目标物时，由于第一辅助夹爪组件的作用，目标物能够更远离座体，使第二主夹爪组件和第一辅助夹爪组件两者的端部与目标物所在环境发生干涉的可能性减少，以方便半径较小的目标物的抓取和摆放。

而且在对半径较大的目标物进行夹紧时，第一辅助夹爪组件由于没有受到第二主夹爪组件的驱动力，此时第一辅助夹爪组件能够增大第一主夹爪组件的可接触面积，以便于对目标物的夹紧。

在一些具体实施方式中，还包括：

第二辅助夹爪组件，其转动式设置于第二主夹爪组件的旁侧，其与第一辅助夹爪组件对向布置，其能够被第一主夹爪组件驱动而转动；

第二辅助夹爪组件在第一主夹爪组件的驱动下抵接于目标体的另一侧。

由于第二辅助夹爪组件位于目标物背离第一辅助夹爪组件的一侧，因此第二辅助夹爪组件能够作为第一辅助夹爪组件夹紧作用力的补充，使目标物的两侧均能够受到有效的夹持作用。

在一些具体实施方式中，第一辅助夹爪组件转动路径位于第二主夹爪组件的转动路径上，第二辅助夹爪组件转动路径位于第一主夹爪组件的转动路径上。

在一些具体实施方式中，第一主夹爪组件、第二主夹爪组件、第一辅助夹爪组件、第二辅助夹爪组件呈弧形。

在一些具体实施方式中，第一辅助夹爪组件在第一主夹爪组件上呈偏心式转动，第二辅助夹爪组件在第一主夹爪组件上呈偏心式转动。

由此，本方案能够实现可自适应抓取，即由于偏心式转动的设置，本方案可抓取半径跨度较大的目标体，其次对目标物的最大可抓取半径为最小可抓取半径的16倍。

在一些具体实施方式中，包括：

第一辅助转轴，其设置于第一主夹爪组件上，第一辅助夹爪组件可装拆式转动连接于第一辅助转轴上；

第二辅助转轴，其设置于第二主夹爪组件上，第二辅助夹爪组件可装拆式转动连接于第二辅助转轴上。

由此，以第一辅助夹爪组件的中心点为基准，第一辅助转轴位于第一辅助夹爪组件靠近座体的一端上，即根据杠杆定理，此时第一辅助转轴位于力臂较短的一端，此时当第二主夹爪组件对第一辅助夹爪组件的一端施加驱动力时，第一辅助夹爪组件的另一端能够更加有力地抵接于目标物上；

同理，以第二辅助夹爪组件的中心点为基准，第二辅助转轴位于第二辅助夹爪组件靠近座体的一端上，即根据杠杆定理，此时第二辅助转轴位于力臂较短的一端，此时当第一主夹爪组件对第二辅助夹爪组件的一端施加驱动力时，第二辅助夹爪组件的另一端能够更加有力地抵接于目标物上；

在一些具体实施方式中，第一主夹爪组件包括：

第一主夹持部，其转动式设置于座体；

第二主夹持部，其转动式设置于座体，其与第一主夹持部连接成一体；

驱动力接收连杆，其能够与直线驱动机构连接并获得驱动力；

连接短杆，其一端与驱动力接收连杆转动连接，其另一端与第二主夹持部转动连接。

由此，本方案提供了一种第一主夹爪组件的具体结构构造，第一主夹持部与第二主夹持部一体成型；当驱动力接收连杆受到直线驱动机构的驱动时，驱动力接收连杆驱动连接短杆往上摆动，以带动第一主夹持部和第二主夹持部摆动，以实现第一主夹爪组件的摆动动作。

在一些具体实施方式中，还包括：

第一转轴，其穿设于座体上；

第二转轴，其穿设于座体上；

保持垫片，其可拆卸式设置于第一转轴和第二转轴上；

第一主夹爪组件转动连接于第一转轴上；

第二主夹爪组件转动连接于第二转轴上。

由此，本方案提供了第一主夹爪组件和第二主夹爪组件在座体上的转动式设置的具体实施方式，保持垫片能够实现第一转轴和第二转轴在座体上的锁定，以避免第一转轴和第二转轴从座体上发生脱离，以及便于第一转轴和第二转轴在座体上的装拆。

在一些具体实施方式中，第一转轴凸出于座体的端部开设有第一插接槽，第二转轴凸出于座体的端部开设有第二插接槽，保持垫片的两端分别插接于第一插接槽、第二插接槽。

在一些具体实施方式中，还包括：

锁紧件，其穿过保持垫片并螺纹连接于座体上；

牺牲阳极部，其可装拆式设置于锁紧件的端部。

由此，锁紧件为紧固件，其能够使保持垫片实现在座体上的可装拆式连接，牺牲阳极由活跃金属制成，其能够用于减轻本方案在水下环境中受到的水体腐蚀。

综上，本发明的第二主夹爪组件自身在转动的同时还能够驱动第一辅助夹爪组件的其中一端作摆动，直至第一辅助夹爪组件的另一端摆动至抵接于目标体上，此时第一主夹爪组件、第二主夹爪组件、第一辅助夹爪组件、第二辅助夹爪组件四者对目标物形成四边形的稳定受力结构，进而实现对半径较小的目标物进行夹紧，以解决现有机械手夹爪所存在的夹取目标物的受力面积小、夹取不稳定的问题。

附图说明

图1是本实施例的结构示意图；

图2是图1中A处的放大图；

图3是本实施例的右视图；

图4是本实施例在抓取半径较小目标物时的工作示意图；

图5是本实施例在抓取半径较大目标物时的工作示意图；

图6是保护垫片与锁紧件与牺牲阳极部的爆炸结构示意图；

图7是图6中B处的放大图。

附图标记：1、第一主夹爪组件；11、第一主夹持部；11a、第一转轴；11a1、第一插接槽；12、第二主夹持部；13、驱动力接收连杆；14、连接短杆；10、第一辅助夹爪组件；10a、第一辅助转轴；2、第二主夹爪组件；20、第二辅助夹爪组件；20a、第二辅助转轴；21a、第二转轴；21a1、第二插接槽；21b、保持垫片；3、座体；4、锁紧件；5、牺牲阳极部；6、目标物。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例：

一种自适应的机械手夹爪结构，如图1至图6所示，包括：座体3、第一主夹爪组件1、第二主夹爪组件2、第一辅助夹爪组件10、第二辅助夹爪组件20，具体如下：

座体3能够与其他外接的机械设备连接；

如图3所示，第一主夹爪组件1，其转动式设置于座体3上；具体地，第一主夹爪组件1包括：第一主夹持部11、第二主夹持部12、驱动力接收连杆13、连接短杆14；

第一主夹持部11转动式设置于座体3；

第二主夹持部12转动式设置于座体3，其与第一主夹持部11连接成一体；具体地，第一辅助夹爪组件10的数量为两个且分别转动式设置于第一主夹持部11和第二主夹持部12上。

驱动力接收连杆13，其能够与直线驱动机构连接并获得驱动力；

连接短杆14，其一端与驱动力接收连杆13转动连接，其另一端与第二主夹持部12转动连接。

由此，本方案提供了一种第一主夹爪组件1的具体结构构造，第一主夹持部11与第二主夹持部12一体成型；当驱动力接收连杆13受到直线驱动机构的驱动时，驱动力接收连杆13驱动连接短杆14往上摆动，以带动第一主夹持部11和第二主夹持部12摆动，以实现第一主夹爪组件1的摆动动作。本发明维护方便，即各个部分的安装和装拆都较为方便。

第二主夹爪组件2，其转动式设置于座体3上，其与第一主夹爪组件1对向且交错布置；第二主夹爪组件2与第一主夹爪组件1的形状结构相类似，在本实施例中，第一主夹爪组件1位于第二主夹爪组件2的中间，但不仅限于此，第二主夹爪组件2还能够设置于第一主夹爪组件1的中间。

第一辅助夹爪组件10，其转动式设置于第一主夹爪组件1的旁侧，其能够被第二主夹爪组件2驱动而转动；

第一主夹爪组件1与第二主夹爪组件2相互靠近，以对目标体进行初步夹紧；第一辅助夹爪组件10在第二主夹爪组件2的驱动下抵接于目标体的一侧。

第二辅助夹爪组件20，其转动式设置于第二主夹爪组件2的旁侧，其与第一辅助夹爪组件10对向布置，其能够被第一主夹爪组件1驱动而转动；

第二辅助夹爪组件20在第一主夹爪组件1的驱动下抵接于目标体的另一侧。

由于第二辅助夹爪组件20位于目标物6背离第一辅助夹爪组件10的一侧，因此第二辅助夹爪组件20能够作为第一辅助夹爪组件10夹紧作用力的补充，使目标物6的两侧均能够受到有效的夹持作用，使得此时第一主夹爪组件1、第二主夹爪组件2、第一辅助夹爪组件10、第二辅助夹爪组件20四者对目标物形成四边形的稳定受力结构。

第一辅助夹爪组件10转动路径位于第二主夹爪组件2的转动路径上，第二辅助夹爪组件20转动路径位于第一主夹爪组件1的转动路径上。

第一主夹爪组件1、第二主夹爪组件2、第一辅助夹爪组件10、第二辅助夹爪组件20呈弧形。

第一辅助夹爪组件10在第一主夹爪组件1上呈偏心式转动，第二辅助夹爪组件20在第一主夹爪组件1上呈偏心式转动。

由此，本方案能够实现可自适应抓取，即由于偏心式转动的设置，本方案可抓取半径跨度较大的目标体，其次对目标物6的最大可抓取半径为最小可抓取半径的16倍。

本实施例还包括：第一辅助转轴10a、第二辅助转轴20a，具体如下：

第一辅助转轴10a，其设置于第一主夹爪组件1上，第一辅助夹爪组件10可装拆式转动连接于第一辅助转轴10a上；

第二辅助转轴20a，其设置于第二主夹爪组件2上，第二辅助夹爪组件20可装拆式转动连接于第二辅助转轴20a上。

由此，以第一辅助夹爪组件10的中心点为基准，第一辅助转轴10a位于第一辅助夹爪组件10靠近座体3的一端上，即根据杠杆定理，此时第一辅助转轴10a位于力臂较短的一端，此时当第二主夹爪组件2对第一辅助夹爪组件10的一端施加驱动力时，第一辅助夹爪组件10的另一端能够更加有力地抵接于目标物6上。

同理，以第二辅助夹爪组件20的中心点为基准，第二辅助转轴20a位于第二辅助夹爪组件20靠近座体3的一端上，即根据杠杆定理，此时第二辅助转轴20a位于力臂较短的一端，此时当第一主夹爪组件1对第二辅助夹爪组件20的一端施加驱动力时，第二辅助夹爪组件20的另一端能够更加有力地抵接于目标物6上。

具体地，本实施例还包括：第一转轴11a、第二转轴21a、保持垫片21b；

第一转轴11a穿设于座体3上；第一主夹爪组件1转动连接于第一转轴11a上；

第二转轴21a穿设于座体3上；第二主夹爪组件2转动连接于第二转轴21a上。

由此，本方案提供了第一主夹爪组件1和第二主夹爪组件2在座体3上的转动式设置的具体实施方式。

优选地，第一辅助转轴10a、第二辅助转轴20a、第一转轴11a、第二转轴21a均通过轴套的过盈配合以实现转动连接，进而减少旋转中的摩擦力。

保持垫片21b可拆卸式设置于第一转轴11a和第二转轴21a上；保持垫片21b能够实现第一转轴11a和第二转轴21a在座体3上的锁定，以避免第一转轴11a和第二转轴21a从座体3上发生脱离，以及便于第一转轴11a和第二转轴21a在座体3上的装拆。

具体地，第一转轴11a凸出于座体3的端部开设有第一插接槽11a1，第二转轴21a凸出于座体3的端部开设有第二插接槽21a1，保持垫片21b的两端分别插接于第一插接槽11a1、第二插接槽21a1，以限制保持垫片21b的轴向窜动。

优选地，本实施例还包括锁紧件4和牺牲阳极部5；

锁紧件4穿过保持垫片21b并螺纹连接于座体3上；

牺牲阳极部5可装拆式设置于锁紧件4的端部。

由此，锁紧件4为紧固件，其能够使保持垫片21b实现在座体3上的可装拆式连接，牺牲阳极由活跃金属制成，其能够用于减轻本方案在水下环境中受到水体的化学腐蚀。

关于抓取半径较小的目标物6

如图4所示，当第一主夹爪组件1和第二主夹爪组件2需要抓取半径较小的目标物6时，由于第一主夹爪组件1与第二主夹爪组件2相互靠近时，第二主夹爪组件2被驱动后发生转动，而本方案中的第二主夹爪组件2自身在转动的同时还能够驱动第一辅助夹爪组件10的其中一端作摆动，直至第一辅助夹爪组件10的另一端摆动至抵接于目标体上；此时第一主夹爪组件1、第二主夹爪组件2、第一辅助夹爪组件10三者对目标物6形成三角形的稳定受力结构，进而实现对半径较小的目标物6进行夹紧，以解决现有机械手夹爪所存在的夹取目标物6的受力面积小、夹取不稳定的问题。

而且在抓取半径较小的目标物6时，由于第一辅助夹爪组件10的作用，目标物6能够更远离座体3，使第二主夹爪组件2和第一辅助夹爪组件10两者的端部与目标物6所在环境发生干涉的可能性减少，以方便半径较小的目标物6的抓取和摆放。

关于抓取半径较大的目标物6

如图5所示，第一主夹爪组件1与第二主夹爪组件2相互靠近，第一辅助夹爪组件10由于没有受到第二主夹爪组件2的驱动力，此时第一辅助夹爪组件10能够增大第一主夹爪组件1的可接触面积，以便于对目标物6的夹紧。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。