[实用新型]一种自适应性电动二指机械手爪

说明书

本实用新型公开了一种自适应性电动二指机械手爪，包括相对设置的两个手指以及两个手指之间的腕臂；每个手指均包括第一指节、第二指节、第三指节和第四指节；所述第一指节、第三指节和第四指节依次相铰接；所述第二指节的一端与第一指节相铰接，另一端则与所述腕臂相铰接；第四指节中远离第三指节的一端传动连接于旋转驱动机构，所述旋转驱动机构可驱动第四指节绕着其远离第三指节的一端转动。本实用新型可以替代平移式和旋转式的夹持抓手，抓取矩形、柱形或不规则形状的物体，也可以替代吸附式的抓手，夹取轻小或者薄片状物品。

技术领域

本实用新型涉及工业自动化生产和教学科研领域，具体涉及一种自适应性电动二指机械手爪。

背景技术

机械手爪通常安装在多轴机械臂末端，用于抓取不同形状的物品。目前普遍认知的机械手爪主要由执行机构、驱动系统、控制系统、位置检测装置组成。市面上大部分手爪只有简单的执行机构和驱动系统，其中最典型的是夹持手爪(机构抓取)和吸附手爪(真空或磁力吸取)。

夹持式手爪由手指和驱动机构组成，手指与抓取物体直接接触，分成平移型和回转型。手指的具体结构取决于抓取物品表面的形状、尺寸、抓取部位以及重量，常用指型有平面、圆面、曲面、槽型，夹持方式有外持和内撑，指数有单指、双指、多指等。夹持式手爪的驱动机构常见有滑槽式、连杆式、斜面式、齿轮齿条式、丝杆式、重力式等，常见的驱动系统有电机和气缸。

吸附式手爪主要由吸盘组成，靠负气压或者电磁磁场吸附物品。负气压手爪常用于吸附薄片状、光滑表面、轻小的材料，电磁手爪常用于吸附可磁化金属或表面有网口的物品。

由于不同物品有不同的外形，通常手爪只能抓取特定的或者同一类型的物品，导致适应性单一，无法灵活应对多变的应用需求。为了完成复杂精细的任务，机械式自适应的手爪成为了研究方向。自适应手爪具有复杂的执行机构、驱动系统、控制系统和位置感应装置，根据欠驱动原理，自适应手爪可以自动适应抓取物品的表面形状、尺寸、部位以及硬度，既可以用指节前段包络式抓取大尺寸和重物，也可以用指节末段精确抓取小物品和薄片物品。这种自适应性的多自由度多指手爪可以安装在多轴机械臂或机械手臂末段，抓取多变化多样的物品而不需要特地更换定制手指。

现有的电动二指机械手爪的动作方式有二指平动和二指旋转两种。二指平动式手爪响应迅速，精度高，可内外双向抓取，通常用于抓取矩形物品；二指旋转式手爪夹持范围大，配合特定的手指可以包裹抓取物品，也可以双向抓取，通常用于抓取柱形物体。这两种手爪比较常用的传动方式是铰链传动或齿轮齿条，输出力矩稳定。与气动的抓手相比，电机驱动的抓手可以加入控制器来实现手爪的智能化动作，通过控制器可以实现对输出力矩和手指运动幅度的控制，以应对不同材质，不同的大小和不同应用场合的需求。

但是现有的电动二指机械手爪主要具有如下缺陷：

1、无法同时实现平移和旋转两种动作，所以无法兼具抓取矩形和柱形物品或者有复杂外表形状的物体的功能；

2、不具有自适应性，应对物品的材质外形或大小，需要定制特定的手指，当物品外形变化时，需要重新定制对应的手指；

3、没有防意外动作机构，当意外断电时，手指会失去动力而没有力矩输出，所抓取的物品可能会掉落；

4、长期的大力矩输出和长时间抓紧物体会对电机造成负担，影响电机寿命。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型旨在提供一种自适应性电动二指机械手爪，可以替代平移式和旋转式的夹持抓手，抓取矩形、柱形或不规则形状的物体，也可以替代吸附式的抓手，夹取轻小或者薄片状物品。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：