本發(fā)明涉及機(jī)器人研究和工程領(lǐng)域，具體而言，涉及一種機(jī)械手。

背景技術(shù)：

機(jī)械手是在機(jī)械化、自動化生產(chǎn)過程中發(fā)展起來的一種新型裝置。在現(xiàn)代生產(chǎn)過程中，機(jī)械手被廣泛的運用于自動生產(chǎn)線中。機(jī)械手雖然還不如人手那樣靈活，但它具有能不斷重復(fù)工作和勞動，不知疲勞，不怕危險，抓舉重物的力量比人手力大的特點，因此，機(jī)械手已受到許多部門的重視，并越來越廣泛地得到了應(yīng)用。同時，機(jī)械手也是進(jìn)行排爆、特種作業(yè)、移動物品時的重要裝置。

目前機(jī)械手多采用矩形鉗式機(jī)構(gòu)進(jìn)行抓握，功能單一，抓握物體直徑范圍窄，抓握穩(wěn)定性不足。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的主要目的在于提供一種機(jī)械手，以解決現(xiàn)有技術(shù)中機(jī)械手抓握物體單一、適用性低的問題。

為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種機(jī)械手，包括手掌結(jié)構(gòu)件和手爪結(jié)構(gòu)件，手爪結(jié)構(gòu)件包括手爪，手爪包括第一轉(zhuǎn)動爪和第二轉(zhuǎn)動爪，第一轉(zhuǎn)動爪和第二轉(zhuǎn)動爪鉸接在手掌結(jié)構(gòu)件上，第一轉(zhuǎn)動爪和第二轉(zhuǎn)動爪具有相對于手掌結(jié)構(gòu)件的打開位置和抓取位置，第一轉(zhuǎn)動爪和第二轉(zhuǎn)動爪在抓取位置時，第一轉(zhuǎn)動爪和第二轉(zhuǎn)動爪之間形成有第一持握空間和第二持握空間。

進(jìn)一步地，第一持握空間大于第二持握空間。

進(jìn)一步地，手爪結(jié)構(gòu)件還包括第一驅(qū)動裝置，第一驅(qū)動裝置與手爪驅(qū)動連接，用于驅(qū)動手爪到打開位置或抓取位置。

進(jìn)一步地，第一持握空間的抓握軸線與第二持握空間的抓握軸線相平行。

進(jìn)一步地，第一持握空間的抓握軸線與第二持握空間的抓握軸線相垂直。

進(jìn)一步地，第一轉(zhuǎn)動爪上形成有相連接的第一持握部和第二持握部，第二轉(zhuǎn)動爪上形成有相連接的第三持握部和第四持握部，第一持握部和第三持握部之間形成第一持握空間，第二持握部和第四持握部之間形成第二持握空間。

進(jìn)一步地，第一持握部和第三持握部為弧形結(jié)構(gòu)，和/或第二持握部和第四持握部為弧形結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步地，第一驅(qū)動裝置包括直線驅(qū)動器和兩條手爪連桿。直線驅(qū)動器用于驅(qū)動手爪的開合。兩條手爪連桿兩條手爪連桿的一端與直線驅(qū)動器的輸出端連接，兩條手爪連桿的另一端分別與第一轉(zhuǎn)動爪和第二轉(zhuǎn)動爪驅(qū)動連接。

進(jìn)一步地，機(jī)械手還包括手腕結(jié)構(gòu)件，手掌結(jié)構(gòu)件可轉(zhuǎn)動地設(shè)置在手腕結(jié)構(gòu)件上。

進(jìn)一步地，手腕結(jié)構(gòu)件包括手腕回轉(zhuǎn)軸和第二驅(qū)動裝置。手腕回轉(zhuǎn)軸與手掌結(jié)構(gòu)件驅(qū)動連接，以驅(qū)動手掌結(jié)構(gòu)件軸向轉(zhuǎn)動。第二驅(qū)動裝置與手腕回轉(zhuǎn)軸驅(qū)動連接，以驅(qū)動手腕回轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動。

進(jìn)一步地，手腕結(jié)構(gòu)件還包括腕關(guān)節(jié)支架和轉(zhuǎn)動支撐部。腕關(guān)節(jié)支架手掌結(jié)構(gòu)件安裝在腕關(guān)節(jié)支架上。轉(zhuǎn)動支撐部安裝在手掌結(jié)構(gòu)件和腕關(guān)節(jié)支架之間。

進(jìn)一步地，手腕結(jié)構(gòu)件還包括腕關(guān)節(jié)俯仰軸、腕關(guān)節(jié)驅(qū)動連接部和第三驅(qū)動裝置。腕關(guān)節(jié)俯仰軸設(shè)置在腕關(guān)節(jié)支架上，手掌結(jié)構(gòu)件可繞腕關(guān)節(jié)俯仰軸轉(zhuǎn)動。腕關(guān)節(jié)驅(qū)動連接部設(shè)置在腕關(guān)節(jié)支架上，第三驅(qū)動裝置與腕關(guān)節(jié)驅(qū)動連接部驅(qū)動連接，第三驅(qū)動裝置用于帶動手掌結(jié)構(gòu)件進(jìn)行俯仰運動。

進(jìn)一步地，機(jī)械手還包括鏟式結(jié)構(gòu)部，鏟式結(jié)構(gòu)部設(shè)置在第一轉(zhuǎn)動爪和/或第二轉(zhuǎn)動爪的自由端。

應(yīng)用本發(fā)明的技術(shù)方案，使用時，先調(diào)節(jié)第一轉(zhuǎn)動爪和第二轉(zhuǎn)動爪到打開位置，使物品處于第一轉(zhuǎn)動爪和第二轉(zhuǎn)動爪之間，再調(diào)節(jié)第一轉(zhuǎn)動爪和第二轉(zhuǎn)動爪到抓握位置，物品就被夾持在第一持握空間或第二持握空間中。通過第一轉(zhuǎn)動爪和第二轉(zhuǎn)動爪之間形成的第一持握空間和第二持握空間，可根據(jù)抓握需要選用第一持握空間或第二持握空間來抓握物品，從而擴(kuò)大了該機(jī)械手的適用范圍。

除了上面所描述的目的、特征和優(yōu)點之外，本發(fā)明還有其它的目的、特征和優(yōu)點。下面將參照附圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

附圖說明

構(gòu)成本發(fā)明的一部分的說明書附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的機(jī)械手的實施例一的第一位置示意圖；以及

圖2示出了圖1中的機(jī)械手的第二位置示意圖；

圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的機(jī)械手的實施例二的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4示出了圖3中的機(jī)械手的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5示出了圖3中的機(jī)械手的第一持握空間夾持物體示意圖；

圖6示出了圖3中的機(jī)械手的第二持握空間夾持物體示意圖。

其中，上述附圖包括以下附圖標(biāo)記：

10、手掌結(jié)構(gòu)件；20、手爪結(jié)構(gòu)件；21、手爪；211、第一持握部；212、第二持握部；213、第三持握部；214、第四持握部；22、第一驅(qū)動裝置；221、直線驅(qū)動器；222、手爪連桿；30、手腕結(jié)構(gòu)件；31、手腕回轉(zhuǎn)軸；32、腕關(guān)節(jié)支架；33、轉(zhuǎn)動支撐部；34、腕關(guān)節(jié)俯仰軸；35、腕關(guān)節(jié)驅(qū)動連接部；40、鏟式結(jié)構(gòu)部。

具體實施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實施例來詳細(xì)說明本發(fā)明。

為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明方案，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分的實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

需要說明的是，本發(fā)明的說明書和權(quán)利要求書及上述附圖中的術(shù)語“第一”、“第二”等是用于區(qū)別類似的對象，而不必用于描述特定的順序或先后次序。應(yīng)該理解這樣使用的術(shù)語在適當(dāng)情況下可以互換，以便這里描述的本發(fā)明的實施例。此外，術(shù)語“包括”和“具有”以及他們的任何變形，意圖在于覆蓋不排他的包含，例如，包含了一系列步驟或單元的過程、方法、系統(tǒng)、產(chǎn)品或設(shè)備不必限于清楚地列出的那些步驟或單元，而是可包括沒有清楚地列出的或?qū)τ谶@些過程、方法、產(chǎn)品或設(shè)備固有的其它步驟或單元。

圖1和圖2示出了本發(fā)明的機(jī)械手的實施例一的結(jié)構(gòu)，包括手掌結(jié)構(gòu)件10和手爪結(jié)構(gòu)件20，其中，手爪結(jié)構(gòu)件20包括手爪21，手爪21包括第一轉(zhuǎn)動爪和第二轉(zhuǎn)動爪，第一轉(zhuǎn)動爪和第二轉(zhuǎn)動爪鉸接在手掌結(jié)構(gòu)件10上，第一轉(zhuǎn)動爪和第二轉(zhuǎn)動爪與第一驅(qū)動裝置22驅(qū)動連接，第一轉(zhuǎn)動爪和第二轉(zhuǎn)動爪具有相對于手掌結(jié)構(gòu)件10的打開位置和抓取位置，第一轉(zhuǎn)動爪和第二轉(zhuǎn)動爪在抓取位置，第一轉(zhuǎn)動爪和第二轉(zhuǎn)動爪之間形成有第一持握空間和第二持握空間。使用時，先調(diào)節(jié)第一轉(zhuǎn)動爪和第二轉(zhuǎn)動爪到打開位置，使物品處于第一轉(zhuǎn)動爪和第二轉(zhuǎn)動爪之間，此時，再調(diào)節(jié)第一轉(zhuǎn)動爪和第二轉(zhuǎn)動爪到抓握位置，物品就被夾持在第一持握空間或第二持握空間中。通過第一轉(zhuǎn)動爪和第二轉(zhuǎn)動爪之間形成的第一持握空間和第二持握空間，可根據(jù)抓握需要選用第一持握空間或第二持握空間來抓握物品，從而擴(kuò)大了該機(jī)械手的適用范圍。

如圖1所示，第一持握空間大于第二持握空間。抓握物品時，可以根據(jù)物品的抓握直徑的大小合理選用第一持握空間或第二持握空間抓取物品，通過第一持握空間和第二持握空間的互補，擴(kuò)大了機(jī)械手的使用范圍?？蛇x的，第一轉(zhuǎn)動爪和第二轉(zhuǎn)動爪通過手爪開合軸承、手爪開合軸與手掌結(jié)構(gòu)件10連接，以達(dá)到鉸接的目的。

可選的，手爪結(jié)構(gòu)件20還包括第一驅(qū)動裝置22，第一驅(qū)動裝置22與手爪21驅(qū)動連接，用于驅(qū)動手爪21到打開位置或抓取位置。具體地，第一驅(qū)動裝置22分別與第一轉(zhuǎn)動爪和第二轉(zhuǎn)動爪驅(qū)動連接，以驅(qū)動第一轉(zhuǎn)動爪和第二轉(zhuǎn)動爪到打開位置或抓取位置。

可選的，第一持握空間的抓握軸線與第二持握空間的抓握軸線相平行，可稱這樣的機(jī)械手為平行結(jié)構(gòu)式機(jī)械手。當(dāng)物品被埋，只露出部分側(cè)壁時，可使用平行結(jié)構(gòu)式機(jī)械手夾緊暴露的側(cè)壁部分，往上提起，即可夾起整個物品。并且，當(dāng)物品體積較大時，可利用第一轉(zhuǎn)動爪和第二轉(zhuǎn)動爪之間形成的第一持握空間夾取該物品；當(dāng)物品體積較小致第一持握空間無法夾取時，可利用第一轉(zhuǎn)動爪和第二轉(zhuǎn)動爪之間的第二持握空間夾取該物品。

如圖2所示，在實施例一中，第一轉(zhuǎn)動爪上形成有相連接的第一持握部211和第二持握部212，第二轉(zhuǎn)動爪上形成有相連接的第三持握部213和第四持握部214，第一持握部211和第三持握部213之間形成第一持握空間，第二持握部212和第四持握部214之間形成第二持握空間。第一驅(qū)動裝置22驅(qū)動手爪21開合時，四個持握部同時運動，在抓取位置時，即可形成第一持握空間和第二持握空間?？蛇x的，第一持握空間和第二持握空間的內(nèi)壁上覆蓋有硬海綿材料，既增大了抓握物品的靜摩擦力，又能起到保護(hù)被抓物品的作用。

可選的，第一持握部211和第三持握部213為弧形結(jié)構(gòu)，和第二持握部212和第四持握部214也為弧形結(jié)構(gòu)。現(xiàn)有機(jī)械手普遍采用的長方形手爪與被夾持物品表面只能形成兩線接觸或兩點接觸，被夾持物品往往可以向掌心方向或指尖方向滑動，造成抓握不穩(wěn)。而由弧形結(jié)構(gòu)的第一持握部211和第三持握部213形成的圓弧形的第一持握空間，和由弧形結(jié)構(gòu)的第二持握部212和第四持握部214形成的圓弧形的第二持握空間，能夠?qū)Ρ蛔ノ請A柱形物品形成大面積包圍支撐，或?qū)ζ渌螤畋蛔ノ瘴锲沸纬扇c式支撐，使抓握更穩(wěn)定。

如圖2所示，第一驅(qū)動裝置22包括直線驅(qū)動器221和兩條手爪連桿222，其中，直線驅(qū)動器221用于驅(qū)動手爪21的開合，兩條手爪連桿222的一端與直線驅(qū)動器221的輸出端連接，兩條手爪連桿222的另一端分別與第一轉(zhuǎn)動爪和第二轉(zhuǎn)動爪驅(qū)動連接。當(dāng)直線驅(qū)動器221遠(yuǎn)離第一轉(zhuǎn)動爪和第二轉(zhuǎn)動爪運動時，與第一轉(zhuǎn)動爪和第二轉(zhuǎn)動爪驅(qū)動連接的兩條手爪連桿222相對遠(yuǎn)離，并驅(qū)動第一轉(zhuǎn)動爪和第二轉(zhuǎn)動爪相對遠(yuǎn)離，從而打開第一轉(zhuǎn)動爪和第二轉(zhuǎn)動爪，使第一轉(zhuǎn)動爪和第二轉(zhuǎn)動爪處于打開位置。當(dāng)直線驅(qū)動器221靠近第一轉(zhuǎn)動爪和第二轉(zhuǎn)動爪運動時，與第一轉(zhuǎn)動爪和第二轉(zhuǎn)動爪驅(qū)動連接的兩條手爪連桿222相對靠近，并驅(qū)動第一轉(zhuǎn)動爪和第二轉(zhuǎn)動爪相對靠近，從而閉合第一轉(zhuǎn)動爪和第二轉(zhuǎn)動爪，使第一轉(zhuǎn)動爪和第二轉(zhuǎn)動爪處于抓取位置。可選的，直線驅(qū)動器221的輸出端設(shè)置有兩個關(guān)節(jié)軸承，兩個關(guān)節(jié)軸承分別與兩條手爪連桿222的一端連接?？蛇x的，直線驅(qū)動器221可為電動推桿，通過電動推桿的遠(yuǎn)離或靠近手爪運動來實現(xiàn)手爪的張開或閉合。

如圖1所示，在實施例一中，機(jī)械手還包括手腕結(jié)構(gòu)件30，手掌結(jié)構(gòu)件10可轉(zhuǎn)動地設(shè)置在手腕結(jié)構(gòu)件30上。手掌結(jié)構(gòu)件10轉(zhuǎn)動，帶動與其連接的手爪結(jié)構(gòu)件20的轉(zhuǎn)動，通過手爪結(jié)構(gòu)件20的轉(zhuǎn)動，可以調(diào)整手爪結(jié)構(gòu)件20的抓取位置，以更好地抓握物品。

可選的，手腕結(jié)構(gòu)件30包括手腕回轉(zhuǎn)軸31和第二驅(qū)動裝置。手腕回轉(zhuǎn)軸31與手掌結(jié)構(gòu)件10驅(qū)動連接，以驅(qū)動手掌結(jié)構(gòu)件10軸向轉(zhuǎn)動。第二驅(qū)動裝置與手腕回轉(zhuǎn)軸31驅(qū)動連接，以驅(qū)動手腕回轉(zhuǎn)軸31轉(zhuǎn)動。手腕回轉(zhuǎn)軸31經(jīng)由第二驅(qū)動裝置驅(qū)動轉(zhuǎn)動，帶動手掌結(jié)構(gòu)件10轉(zhuǎn)動，同時也帶動與手掌結(jié)構(gòu)件10連接的手爪結(jié)構(gòu)件20的轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)調(diào)整第一轉(zhuǎn)動爪和第二轉(zhuǎn)動爪的抓取方向，以便于抓穩(wěn)物品。可選的，第二驅(qū)動裝置為旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機(jī)構(gòu)。

在實施例一中，手腕結(jié)構(gòu)件30還包括腕關(guān)節(jié)支架32和轉(zhuǎn)動支撐部33，手掌結(jié)構(gòu)件10安裝在腕關(guān)節(jié)支架32上，轉(zhuǎn)動支撐部33安裝在手掌結(jié)構(gòu)件10和腕關(guān)節(jié)支架32之間。通過轉(zhuǎn)動支撐部33，實現(xiàn)手掌結(jié)構(gòu)件10相對于腕關(guān)節(jié)支架32轉(zhuǎn)動?？蛇x的，轉(zhuǎn)動支撐部33為腕關(guān)節(jié)回轉(zhuǎn)軸滑環(huán)。

可選的，手腕結(jié)構(gòu)件30還包括腕關(guān)節(jié)俯仰軸34、腕關(guān)節(jié)驅(qū)動連接部35和第三驅(qū)動裝置。腕關(guān)節(jié)俯仰軸34設(shè)置在腕關(guān)節(jié)支架32上，手掌結(jié)構(gòu)件10可繞腕關(guān)節(jié)俯仰軸34轉(zhuǎn)動。腕關(guān)節(jié)驅(qū)動連接部35設(shè)置在腕關(guān)節(jié)支架32上，第三驅(qū)動裝置與腕關(guān)節(jié)驅(qū)動連接部35驅(qū)動連接，第三驅(qū)動裝置用于帶動手掌結(jié)構(gòu)件10俯仰運動。具體地，腕關(guān)節(jié)俯仰軸34通過軸承固定在腕關(guān)節(jié)末端，第三驅(qū)動裝置通過連桿帶動腕關(guān)節(jié)驅(qū)動連接部35，使腕關(guān)節(jié)繞腕關(guān)節(jié)俯仰軸34做俯仰運動，從而帶動手掌結(jié)構(gòu)件10及手爪結(jié)構(gòu)件20進(jìn)行俯仰運動?？蛇x的，第三驅(qū)動裝置為直線驅(qū)動機(jī)構(gòu)。

如圖1和圖2所示，在實施例一中，機(jī)械手還包括鏟式結(jié)構(gòu)部40，鏟式結(jié)構(gòu)部40設(shè)置在第一轉(zhuǎn)動爪和第二轉(zhuǎn)動爪的自由端。鏟式結(jié)構(gòu)部40能夠插入土壤中抓握物品，并且在手爪開合動作、手腕旋轉(zhuǎn)動作配合下實現(xiàn)深度挖掘擴(kuò)孔，拾取地表以下的物品?？蛇x的，第一轉(zhuǎn)動爪和第二轉(zhuǎn)動爪在抓握位置時形成桃形結(jié)構(gòu)，前尖后寬，鏟式結(jié)構(gòu)部40設(shè)置在手爪尖端處。

圖3和圖4示出了本發(fā)明的機(jī)械手的實施例二的結(jié)構(gòu)，實施例二與實施例一的區(qū)別僅在于，在實施例二中，第一持握空間的抓握軸線與第二持握空間的抓握軸線相垂直，可稱這樣的機(jī)械手為正交結(jié)構(gòu)式機(jī)械手。如圖5和圖6所示，當(dāng)物品被埋，只露出端部結(jié)構(gòu)時，可使用正交結(jié)構(gòu)式機(jī)械手夾緊暴露的端部結(jié)構(gòu)，往上提起，即可夾起整個物品。采用第一夾持空間抓握物品時，不存在第二抓握空間的后端卡住物品的問題，從而能夠更加安全地抓握易損物品。并且，當(dāng)物品體積較大時，可利用第一轉(zhuǎn)動爪和第二轉(zhuǎn)動爪之間形成的第一持握空間夾取該物品；當(dāng)物品體積較小致第一持握空間無法夾取時，可利用第一轉(zhuǎn)動爪和第二轉(zhuǎn)動爪之間的第二持握空間夾取該物品。

從以上的描述中，可以看出，本發(fā)明上述的實施例實現(xiàn)了如下技術(shù)效果：

1、借助不同大小的的第一持握空間和第二持握空間的互補特點，不僅能讓機(jī)械手抓握大直徑物品，還可以抓握很小的物品，擴(kuò)大了機(jī)械手的應(yīng)用范圍；

2、第一持握空間的圓弧形結(jié)構(gòu)，和/或第二持握空間的圓弧形結(jié)構(gòu)，模仿人手抓握物體的形式對被抓握物體形成包圍支撐，能使被夾持物品表面受力均勻，形成向心抓握力，使被夾持物體穩(wěn)定，這對于危險物品處置作業(yè)至關(guān)重要；

3、可以根據(jù)物品的抓取位置選用平行結(jié)構(gòu)式機(jī)械手與正交結(jié)構(gòu)式機(jī)械手，并且采用正交結(jié)構(gòu)式機(jī)械手有利于抓握易損物品；

4、相對于現(xiàn)有的只有單一夾持功能的機(jī)械手，本發(fā)明的機(jī)械手可以通過設(shè)置在第一轉(zhuǎn)動爪和第二轉(zhuǎn)動爪的鏟式結(jié)構(gòu)部40插入土壤中抓握物品，并且在手爪開合動作、手腕旋轉(zhuǎn)動作配合下實現(xiàn)深度挖掘擴(kuò)孔、擴(kuò)孔，排除埋入土壤中的危險物品，具有重要實用價值。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。