[发明专利]一种柔性机械手爪及其工作方法

说明书

本发明公开一种柔性机械手爪及其工作方法，手爪包括主框架、横移模块、纵移模块、锁止模块、扭簧模块、手指模块、传感器模块；主框架与机械臂连接，横移模块安装在所述主框架上，横移模块采用齿轮、齿条、滑块配合的结构，使安装于滑块上的纵移模块能够水平移动；纵移模块包括主动轮、从动轮以及丝杆配合的结构实现手指模块的纵向移动，纵移模块、横移模块实现了鳍形手指模块的二维移动；锁止模块与扭簧模块相连，扭簧模块连接在鳍形手指模块上，用于固定手指模块的方向；传感器模块包括双目视觉传感器，双目视觉传感器嵌于主框架前侧，用于识别目标的位置。本手爪所应用的特殊结构能适应大多数常见物品，基本满足各种需求。

技术领域

本发明涉及机械手爪领域，具体是一种柔性机械手爪及其工作方法。

背景技术

机器手爪是机器人的重要组成部分，刚性的机械手爪抓取小巧、形状复杂且容易损坏的物体则会使得定位精度和抓握精度大幅提升，而对于柔性手爪来说，因为其结构和材料的改变柔性手爪抓取上述物体则会变得更加容易。

中国专利（专利号CN 111469156 A）提出了一种刚柔结合的仿人五指机械手爪，该机械手爪包含仿生关节、刚性丝驱关节、仿生手掌，但该机械手爪控制难度高、而且绳驱动所承担的负载小，但是，该机械手爪适应性较小，不能与市场上常见的机械臂相配合来完成抓取物体的动作。

本发明——新型柔性机械手爪采用简单的步进电机控制，控制难度和成本低，采用机械传动，可以承担更大的负载，同时带有标准接口，可以与标准的工业机械臂配合使用，适应性更好。

发明内容

本发明为了解决现有技术的问题，提出了一种由机械结构控制、具有更大抓取力，适用更多、更复杂形状物体的柔性手爪，在完成抓取、运输任务的同时，保护物体不受损坏的新型柔性机械手爪。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种柔性机械手爪，包括主框架、横移模块、纵移模块、锁止模块、扭簧模块、鳍形手指模块、传感器模块；

所述主框架与机械臂连接，所述横移模块安装在所述主框架上，所述横移模块采用齿轮、齿条、滑块配合的结构，使安装于滑块上的纵移模块能够水平移动；

所述纵移模块包括主动轮、从动轮以及丝杆配合的结构实现手指模块的纵向移动，所述纵移模块、横移模块实现了鳍形手指模块的二维移动；

进一步的，所述鳍形手指模块为鳍形手指模块，包括若干个硅胶结构、若干个刚性夹板，手指固定块、手指滑块、手指导轨，其中，所述手指滑块嵌于双向扭簧内，所述手指滑块与纵移模块通过柔性套索连接；所述手指固定块与所述手指滑块相连；

所述外侧硅胶结构内部空心部分与刚性夹板嵌套连接，形成一个鳍形手指，所述鳍形手指模块包含至少4个鳍形手指，每个鳍形手指固定于所述手指固定块上。

进一步的，所述横移模块包括横移步进电机6、横移电机输出轴7、齿轮8、上下成对设置的齿条9、齿条连接的滑块10、壳体导轨11、滑块滑动的滑块导轨12，横移步进电机6内嵌于主框架上；其中，

所述横移电机输出轴7的端部通过方孔与齿轮8连接，齿轮8通过啮合关系与上下两个齿条9连接，每一根齿条9通过螺栓与滑块导轨12一端连接；

所述滑块10通过齿条9在滑块导轨12内滑动，滑块导轨12另一端通过螺栓与滑块10连接，上下两个滑块导轨12通过燕尾槽形状结构与上下两个壳体导轨11连接。

进一步的，所述纵移模块包括纵移步进电机17、纵移电机输出轴19、主动轮18、套索20、从动轮15、主动锥齿轮14、左右成对设置的主动锥齿轮轴16、从动锥齿轮丝杆13，所述纵移步进电机17嵌于主框架上；其中，

所述纵移电机输出轴19通过圆孔与主动轮18连接，主动轮18与套索20一端连接，套索20另一端与嵌于所述滑块10内部的从动轮15连接，所述从动轮15通过方孔与主动锥齿轮轴16连接；所述主动锥齿轮轴16连接主动锥齿轮14，主动锥齿轮14通过齿轮啮合与上下两根从动锥齿轮丝杆13连接，从动锥齿轮丝杆13通过丝杆的螺纹与鳍型手指模块的手指导轨38连接。