本實(shí)用新型涉及機(jī)械關(guān)節(jié)的技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種抓取機(jī)械手的柔性機(jī)械關(guān)節(jié)。

背景技術(shù)：

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。

在利用機(jī)械手臂抓取物體時，末端會設(shè)置數(shù)個相互協(xié)調(diào)運(yùn)動的機(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。

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)、傳動系統(tǒng)、電力輔助系統(tǒng)組成；在機(jī)械手接觸果蔬時，通過傳感器的力值反饋調(diào)節(jié)伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)動幅度，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。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

實(shí)用新型的目的：本實(shí)用新型公開一種抓取機(jī)械手的柔性機(jī)械關(guān)節(jié)，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，包括不規(guī)則物體，并可以保持穩(wěn)定的抓取力。

技術(shù)方案：為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本實(shí)用新型公開了一種抓取機(jī)械手的柔性機(jī)械關(guān)節(jié)，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，以及打滑機(jī)構(gòu)，打滑機(jī)構(gòu)包括可相對回轉(zhuǎn)的第一連接機(jī)構(gòu)和第二連接機(jī)構(gòu)，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；第一支架上設(shè)有驅(qū)動裝置，驅(qū)動裝置與傳動齒輪相連接。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，驅(qū)動裝置驅(qū)動機(jī)械關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動，由此帶動機(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，即物體對機(jī)械手指的反作用力達(dá)到設(shè)定值時，打滑機(jī)構(gòu)開始打滑以起到保護(hù)作用，同時機(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，物體對機(jī)械手指的反作用力減小、低于設(shè)定值時，打滑機(jī)構(gòu)停止打滑，機(jī)械手指進(jìn)一步轉(zhuǎn)動抓緊物體，以此可以保持穩(wěn)定的抓取力，并適用于不同形狀的物體，包括不規(guī)則物體，使抓取過程安全、可靠。

進(jìn)一步的，上述一種抓取機(jī)械手的柔性機(jī)械關(guān)節(jié)，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，同時推動第一連接結(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。

進(jìn)一步的，上述一種抓取機(jī)械手的柔性機(jī)械關(guān)節(jié)，所述第一支架包括第一底板和分別設(shè)置在第一底板兩端的兩個第一側(cè)板，第二支架包括第二底板和分別設(shè)置在第二底板兩端的兩個第二側(cè)板；第一轉(zhuǎn)軸一端分別與第一側(cè)板、第二側(cè)板相連接，第二轉(zhuǎn)軸一端分別與另一側(cè)的第一側(cè)板、第二側(cè)板相連接。這種設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)緊湊并且牢固、穩(wěn)定。

進(jìn)一步的，上述一種抓取機(jī)械手的柔性機(jī)械關(guān)節(jié)，所述驅(qū)動裝置包括馬達(dá)，以及與馬達(dá)連接的減速齒輪組，其中減速齒輪組與傳動齒輪相連接，馬達(dá)固定安裝在第一支架上。這種設(shè)計(jì)馬達(dá)直接安裝在第一支架上，可以減少部品數(shù)量，節(jié)約生產(chǎn)成本。

進(jìn)一步的，上述一種抓取機(jī)械手的柔性機(jī)械關(guān)節(jié)，其特征在于：所述第一支架、第二支架均與外部機(jī)械手指相連接。

進(jìn)一步的，上述一種抓取機(jī)械手的柔性機(jī)械關(guān)節(jié)，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。

進(jìn)一步的，上述一種抓取機(jī)械手的柔性機(jī)械關(guān)節(jié)，所述一組鋸齒呈連續(xù)的波浪形，相對應(yīng)的，卡鉤端部呈圓弧形。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)動具有雙向性，除了在抓取物體時具有打滑保護(hù)功能，在松開機(jī)械手指放開物體時，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）時也具有打滑保護(hù)功能；波浪形的設(shè)計(jì)使轉(zhuǎn)動較為順暢，并且可以減緩磨損。

進(jìn)一步的，上述一種抓取機(jī)械手的柔性機(jī)械關(guān)節(jié)，所述一組鋸齒呈連續(xù)的三角形，相對應(yīng)的，卡鉤端部呈三角形。這種設(shè)計(jì)同樣使第一連接機(jī)構(gòu)和第二連接機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動具有雙向性，在放開物體時或者在反向抓取物體時，也具有打滑保護(hù)功能；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。

上述技術(shù)方案可以看出，本實(shí)用新型具有如下有益效果：本實(shí)用新型所述的一種抓取機(jī)械手的柔性機(jī)械關(guān)節(jié)，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，包括不規(guī)則物體，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)；正常工作時的連軸可靠性高。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型所述的一種抓取機(jī)械手的柔性機(jī)械關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型所述的一種柔性抓取機(jī)械手的打滑機(jī)構(gòu)的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：1-第一轉(zhuǎn)軸，2-第二轉(zhuǎn)軸，3-傳動齒輪，4-第一支架，41-第一底板，42-第一側(cè)板，5-第二支架，51-第二底板，52-第二側(cè)板，6-打滑機(jī)構(gòu)，61-第一連接機(jī)構(gòu)，611-卡鉤，612-彈性件，62-第二連接機(jī)構(gòu)，621-鋸齒，7-驅(qū)動裝置，71-馬達(dá)，72-減速齒輪組。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖，對本實(shí)用新型具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)的描述。

實(shí)施例

本實(shí)用新型的一種抓取機(jī)械手的柔性機(jī)械關(guān)節(jié)，如圖1和圖2所示，包括同軸設(shè)置的第一轉(zhuǎn)軸1和第二轉(zhuǎn)軸2，套設(shè)于第一轉(zhuǎn)軸1上的傳動齒輪3，設(shè)置在第一轉(zhuǎn)軸1和第二轉(zhuǎn)軸2上的第一支架4、第二支架5，以及打滑機(jī)構(gòu)6，打滑機(jī)構(gòu)6包括可相對回轉(zhuǎn)的第一連接機(jī)構(gòu)61和第二連接機(jī)構(gòu)62，其中第一連接機(jī)構(gòu)61套設(shè)在第一轉(zhuǎn)軸1上，第二連接機(jī)構(gòu)62套設(shè)在第二轉(zhuǎn)軸2上；第二連接機(jī)構(gòu)62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621；第一連接機(jī)構(gòu)61表面垂直設(shè)有卡鉤611，其與鋸齒621形狀相適應(yīng)，第一連接機(jī)構(gòu)61內(nèi)部設(shè)有彈性件612，所述彈性件612為壓縮彈簧，其套設(shè)在第一轉(zhuǎn)軸1上，一端與第一連接機(jī)構(gòu)61連接，另一端與第一轉(zhuǎn)軸1相連接。一組鋸齒621呈連續(xù)的波浪形或連續(xù)的三角形，相對應(yīng)的，卡鉤611端部呈圓弧形或三角形；所述卡鉤611為一組卡鉤611，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)61表面邊緣。

第一支架4、第二支架5均與外部機(jī)械手指相連接，第一支架4包括第一底板41和分別設(shè)置在第一底板41兩端的兩個第一側(cè)板42，第二支架5包括第二底板51和分別設(shè)置在第二底板51兩端的兩個第二側(cè)板52；第一轉(zhuǎn)軸1一端分別與第一側(cè)板42、第二側(cè)板52相連接，第二轉(zhuǎn)軸2一端分別與另一側(cè)的第一側(cè)板42、第二側(cè)板52相連接；第一支架4上設(shè)有驅(qū)動裝置7，驅(qū)動裝置7包括馬達(dá)71，以及與馬達(dá)71連接的減速齒輪組72，其中減速齒輪組72與傳動齒輪3相連接，馬達(dá)71固定安裝在第一支架4上。

傳動齒輪3與第一轉(zhuǎn)軸1固定連接，第一連接機(jī)構(gòu)61與第一轉(zhuǎn)軸1滑動連接，兩者之間不能相對轉(zhuǎn)動，但是可以在一定范圍內(nèi)直線滑動，可以在第一連接機(jī)構(gòu)61上開設(shè)D形孔，并在第一轉(zhuǎn)軸1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)62與第二轉(zhuǎn)軸2固定連接，第一連接機(jī)構(gòu)61和第二連接機(jī)構(gòu)62之間通過卡鉤611、鋸齒621的配合相卡接；第一側(cè)板42與第一轉(zhuǎn)軸1轉(zhuǎn)動連接且設(shè)有軸承，與第二轉(zhuǎn)軸2轉(zhuǎn)動連接且設(shè)有軸承；第二側(cè)板52與第一轉(zhuǎn)軸1轉(zhuǎn)動連接且設(shè)有軸承，與第二轉(zhuǎn)軸2固定連接。

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，驅(qū)動裝置驅(qū)動傳動齒輪3、第一轉(zhuǎn)軸1和第一連接機(jī)構(gòu)61轉(zhuǎn)動，在正常抓取時，卡鉤611和鋸齒621處于卡接狀態(tài)，彈性件612（壓縮彈簧）對第一連接機(jī)構(gòu)61施加軸向力將其推向第二連接機(jī)構(gòu)62并推緊，第一連接機(jī)構(gòu)61和第二連接機(jī)構(gòu)62穩(wěn)定結(jié)合，起到連軸作用，由此帶動第二轉(zhuǎn)軸2和第二支架5轉(zhuǎn)動，即帶動機(jī)械手指抓取物體并逐漸收緊物體，此時機(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)62產(chǎn)生的扭矩足夠其克服彈性件612（壓縮彈簧）對第一連接機(jī)構(gòu)61的推力，則第二連接機(jī)構(gòu)62相對第一連接機(jī)構(gòu)61轉(zhuǎn)動，同時推動第一連接結(jié)構(gòu)61退避，鋸齒621依次滑過卡鉤611，實(shí)現(xiàn)打滑，此時機(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)71可以持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，打滑機(jī)構(gòu)6持續(xù)打滑；當(dāng)物體有所松動，物體對機(jī)械手指的反作用力減小、低于設(shè)定值時，打滑機(jī)構(gòu)6停止打滑，第一連接機(jī)構(gòu)61帶動第二連接機(jī)構(gòu)62、第二轉(zhuǎn)軸2和第二支架5繼續(xù)轉(zhuǎn)動，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導(dǎo)致的松動和脫落，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，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)71反轉(zhuǎn)），其基本原理同上。

以上所述僅是本實(shí)用新型的優(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，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)，這些改進(jìn)也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。