一种柔性分拣夹持机械爪

技术领域

本发明涉及机械爪分拣技术领域，具体为一种柔性分拣夹持机械爪。

背景技术

目前随着工业自动化的快速发展，机械爪正在逐渐取代传统的人力工作。机械爪，作为一种高科技自动化生产设备，是机械化和自动化发展过程中的产物。它可以代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害的环境下操作以确保人身安全。因而成为工业自动化生产的重要组成部分，具有广阔的发展前景。

但是，传统的刚性机械爪标准化程度低、灵活性较差、成本较高。因此在实际工业生产中难以实现使用同一只刚性机械爪对不同种类物品进行爪进行抓取，并且传统的机械爪容易出现受力不均衡的现象进而不同程度的损坏目标物或因机械爪抓取力不足而导致目标物掉落。此外，当前分拣不同种类的商品的大多采用的是人工分类方式，分拣工人不断地重复着相同的动作，劳动强度大，工作效率低。而柔性机械爪以电动驱动为主，以超弹性硅胶材料为本体模型，结合3D打印技术的研究，在理论上具有无限自由度，自身良好的柔顺性弥补了刚性机械爪的不足。

所以，针对上述问题本发明提出了一种柔性分拣夹持机械爪，以解决上述中提到的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种柔性分拣夹持机械爪，以解决上述背景技术提出的难以实现使用同一只刚性机械爪对不同种类物品进行爪进行抓取，并且传统的机械爪容易出现受力不均衡的现象进而不同程度的损坏目标物或者机械爪抓取力不足导致目标物掉落的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种柔性分拣夹持机械爪，包括机械爪基座、四爪卡盘、步进电机螺母组件、连接杆铰接点、电动伸缩杆和机械爪上肢铰接点，所述机械爪基座内设有步进电机的驱动装置，且机械爪基座其下端与步进电机连接，所述步进电机外接一根螺纹杆，且螺纹杆外沿加装有保护套，并且螺纹杆延伸出个机械爪固定件，所述四爪卡盘外套于螺纹杆上，且通过螺纹杆的伸缩完成向心旋转工作，并且螺纹杆延伸出个机械爪连接杆，所述螺纹杆的一端与所述步进电机下端连接，且螺纹杆的另一端与所述机械爪上肢铰接，所述电动伸缩杆分别转动安装在对应背离所述螺纹杆的一侧，且动伸缩杆分其伸缩端竖直向下并与其相邻的所述机械爪下肢铰接点连接，所述电动伸缩杆外侧都装有电动伸缩杆保护套，且电动伸缩杆保护套的下端安装有电动伸缩杆推动装置，并且电动伸缩杆保护套伸缩端可伸长以驱动对应所述机械爪下肢转动并靠近或远离所述旋转螺纹杆，所述机械爪上肢末端设有接触体，且接触体装有增大抓取力的接触体前端，所述机械爪上肢铰接点与机械爪连接杆铰接，且机械爪上肢铰接点下端通过所述电动伸缩杆连接，所述机械爪下肢通过电动伸缩杆驱动完成张开或收拢动作，且机械爪下肢内侧安装有机械爪下肢末端锯齿。

优选的，所述步进电机螺母组件为开放式结构，所述步进电机外接一根螺纹杆，且螺纹杆外沿加装有保护套，并且螺纹杆延伸出个机械爪固定件，机械爪固定件与螺纹杆通过固定螺母固定连接。

优选的，所述螺纹杆呈螺旋状，在步进电机的推动下，控制所述步进电机螺母组件的升降和四爪卡盘的旋转，并带动机械爪完成张开或收拢。

优选的，所述四爪卡盘包含一个卡盘主体、四个呈圆周均匀分布的活动卡爪和卡盘驱动机以及连接杆连接点，且连接杆连接点成中心对称分布在活动卡爪外侧，所述连接杆铰接点延伸出个机械爪连接杆。

优选的，所述电动伸缩杆分别转动安装在对应背离所述螺纹杆的一侧，且电动伸缩杆伸缩端竖直向下并与其相邻的所述机械爪下肢铰接点连接，所述电动伸缩杆外侧都装有电动伸缩杆保护套。

优选的，所述机械爪有机械爪上肢和机械爪下肢构成，机械爪上肢一段由所述机械爪连接杆一端与机械爪上肢一段铰接，且机械爪连接杆另一端铰接与步进电机螺母组件上，所述电动伸缩杆与机械爪下肢连接。

优选的，所述机械爪上肢通过缓冲弹簧连接有接触体，且接触体装有增大抓取力的接触体前端。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：该柔性分拣夹持机械；

（1）通过设置步进电机螺母组件为开放式结构，并且在外围沿四个方向分支出4个机械爪固定件，利用机械爪固定件铰接机械爪上肢，并在步进电机驱动下，使得步进电机螺母组件顺沿螺纹杆自动升降，带动机械爪的张开与收拢，结构简单，自由度高，使机械爪活动极易控制；

（2）通过设置一个由卡盘主体、四个呈圆周均匀分布的活动卡爪和卡盘驱动机组成的四爪卡盘，机械爪连接杆的连接点分布在成中心对称分布在活动卡爪外侧，当步进电机驱动螺纹杆伸缩时，活动卡爪在卡盘驱动器的作用下向外推进，带动机械爪上肢运动。此外四爪卡盘外套于螺纹杆上，且通过螺纹杆的伸缩完成向心旋转工作，并在机械爪连接杆连接点延伸出4个机械爪连接杆，控制机械爪的收紧和舒张；

（3）通过设置电动伸缩杆，将其分别转动安装在对应背离所述螺纹杆的一侧，且其伸缩端竖直向下并与其相邻的所述机械爪下肢铰接点连接，每个所述电动伸缩杆外侧都装有伸缩杆保护套伸缩端可伸长以驱动对应所述机械爪下肢转动并靠近或远离所述旋转螺纹杆。

附图说明

图1为本发明整体结构正视图；

图2位本发明立体结构侧视图；

图3为本发明机械爪结构示意图；

图4为本发明缓冲弹簧、接触体连接结构示意图；

图5为本发明螺纹杆结构示意图；

图6为本发明电动伸缩杆结构示意图；

图7为本发明四爪卡盘结构示意图。

图中：1、机械爪基座；2、步进电机；3、四爪卡盘；31、活动卡爪；32、连接杆连接点；33、卡盘主体；34、卡盘驱动机；4、螺纹杆；41、步进电机螺母组件；42、机械爪固定件；43、固定螺母；5、保护套；6、机械爪连接杆；61、连接杆铰接点；7、缓冲弹簧；8、电动伸缩杆；81、机械爪下肢铰接点；82、电动伸缩杆保护套；83、电动伸缩杆推动装置；84、机械爪上肢铰接点；9、接触体；91、接触体前端；10、机械爪下肢末端锯齿。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-7，本发明提供一种技术方案：一种柔性分拣夹持机械爪，包括机械爪基座1、步进电机2、四爪卡盘3、活动卡爪31、连接杆连接点32、卡盘主体33、卡盘驱动机34、螺纹杆4、步进电机螺母组件41、机械爪固定件42、固定螺母43、保护套5、机械爪连接杆6、连接杆铰接点61、缓冲弹簧7、电动伸缩杆8、机械爪下肢铰接点81、电动伸缩杆保护套82、电动伸缩杆推动装置83、机械爪上肢铰接点84、接触体9、接触体前端91和机械爪下肢末端锯齿10。

如图1、2所示，机械爪基座1内设有步进电机2的驱动装置，且其下端与的步进电机2连接，的步进电机2外接一根螺纹杆4，且螺纹杆4外沿加装有保护套5，并延伸出4个机械爪固定件42，的四爪卡盘3由一个卡盘主体33、四个呈圆周均匀分布的活动卡爪31和卡盘驱动机34组成，机械爪连接杆连接点32分布在成中心对称分布在活动卡爪31外侧，当步进电机2驱动螺纹杆4伸缩时，活动卡爪31在卡盘驱动机34的作用下向外推进，带动机械爪上肢运动，此外四爪卡盘3外套于螺纹杆4上，且通过螺纹杆4的伸缩完成向心旋转工作，并延伸出4个机械爪连接杆6，螺纹杆4的一端与步进电机2下端连接，另一端与机械爪上肢铰接，电动伸缩杆8分别转动安装在对应背离螺纹杆4的一侧，且其伸缩端竖直向下并与其相邻的机械爪下肢铰接点81连接，每个电动伸缩杆8外侧都装有伸缩杆保护套82伸缩端可伸长以驱动对应机械爪下肢转动并靠近或远离旋转螺纹杆4，的机械爪上肢末端设有接触体9，且接触体9装有增大抓取力的接触体前端91，的机械爪上肢铰接点84与机械爪连接杆6铰接，且下端通过的电动伸缩杆8连接，的机械爪下肢通过电动伸缩杆8驱动完成张开或收拢动作，且机械爪下肢内侧安装有机械爪下肢末端锯齿10。

如图3、4所示，一组机械爪中包括2-4个机械爪。一组机械爪有机械爪上肢和机械爪下肢构成，机械爪上肢一段由机械爪连接杆6铰接，另一端铰接与步进电机螺母组件41，机械爪下肢通过电动伸缩杆8连接，且通过其驱动完成机械爪下肢张开或收拢。机械爪上肢通过缓冲弹簧7连接有接触体9，且接触体9装有增大抓取力的接触体前端91，确保在抓取物体时受力均衡。

如图5所示，步进电机螺母组件41为开放式结构，的步进电机2外接一根螺纹杆4，且螺纹杆4外沿加装有保护套5，保护内部结构，构成一个可自由滑动的装置，并延伸出4个机械爪固定件42便于安装机械爪，机械爪固定件42与螺纹杆4通过固定螺母43固定连接。

螺纹杆4呈螺旋状，类似于螺丝，在步进电机2的推动下，控制步进电机螺母组41的升降和四爪卡盘3的旋转，并带动机械爪完成张开或收拢。

如图6所示， 电动伸缩杆8分别转动安装在对应背离螺纹杆4的一侧，且其伸缩端竖直向下并与其相邻的机械爪下肢铰接点81连接，每个电动伸缩杆8外侧都装有电动伸缩杆保护套82伸缩端可伸长以驱动对应机械爪下肢转动并靠近或远离旋转螺纹杆4，且电动伸缩杆保护套82的下端安装有电动伸缩杆推动装置83。

如图7所示，四爪卡盘3包含一个卡盘主体33、四个呈圆周均匀分布的活动卡爪31和卡盘驱动机34，机械爪连接杆连接点32分布在成中心对称分布在活动卡爪31外侧，此外四爪卡盘3外套于螺纹杆4上，且通过螺纹杆4的伸缩完成向心旋转工作，并在机械连接杆铰接点61延伸出4个机械爪连接杆6，控制机械爪的收紧和舒张。

本实施例的工作原理：在使用该柔性分拣夹持机械爪前，需要检查机械爪整体情况，确定其能进行正常工作。

在使用该柔性分拣夹持机械爪时，根据图1-图7所示，首先同时调整四个机械爪的角度以适应目标物的形状，通过在机械爪基座1的步进电机2的驱动与螺纹杆4的相互配合，自动控制四爪卡盘3转动和步进电机螺母组件41的升降，控制机械爪连接杆6的转动，进而控制机械爪上肢的张合。通过电动伸缩杆8的驱动控制机械爪下肢的舒张，实现抓取动作。当机械爪接触物体时，最先接触的是由弹性材料制成的接触体前端91，随后接触体前端91与目标物紧贴，随着压力的增加，缓冲弹簧7开始压缩，整个接触体前端91对目标物的包络性增大，因此贴合的更加紧密和平稳。随后机械爪抓取目标物达到指定地点，步进电机螺母组件41向上运动，四爪卡盘3向内旋转，机械爪在机械爪连接杆6和电动伸缩杆8的作用下松开，实现目标物的放置，且本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。