[实用新型]一种柔性三指构型机械手

说明书

技术领域

本发明涉及机器人抓取装置的技术领域，尤其涉及一种柔性三指构型机械手。

背景技术

随着“中国制造2025”国家战略的逐步推进，工业机器人广泛应用于 3C(计算机、通讯、消费电子)、物流行业的抓取与装配等自动化作业中。机械手作为工业机器人进行抓取、装配作业的执行工具，其抓握能力、操作稳定性等对作业过程的效率和可靠性具有重要的影响。目前使用的机械手主要有两种：一种是单一自由度的机械夹爪，动作简单、可靠性高，但是柔性和扩展性差；另一种是类人手的灵巧机械手，具有很强的抓握能力和操作稳定性，但其结构和控制算法复杂，价格较为昂贵，从而限制了其广泛应用。

为了实现抓取物件的功能，现有的机械手爪通常针对特定尺寸和特定形状的被抓物，设计为二指(二爪)平面机构且采用直线驱动。但是这种机械手爪存在不足：(1)不能适应大范围尺寸的被抓物，比如尺寸5mm～200mm；(2) 不能适应形状多样的被抓物，比如圆柱形、棱柱形、球形、不规则形状。而为了实现更复杂的动作，往往把机械手爪设计得结构复杂、体积庞大，使用数量繁多的驱动轴。在机器人的工作环境，特别是服务机器人的工作环境，并不是象生产流水线上那样只需要处理固定的对象，而是需要抓取各种大小、形状的物件，而且希望手爪本身小巧、驱动简单，现有的机械手爪往往无法满足要求。

基于此，本发明设计了一种柔性三指构型机械手，能够实现对不同形状、尺寸物体的抓握，具有价格低廉、抓取过程稳定性高的优点。

发明内容

本发明为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种柔性三指构型机械手，可以实现不同形状、尺寸物体的抓握，具有价格低廉，抓握稳定性高等优点。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种柔性三指构型机械手，包括三根手指、手掌外壳和用于安装三根所述手指的手指基座，其特征在于：所述手指基座可拆卸的设置在所述手掌外壳的顶部，所述手掌外壳内设置有三个驱动装置；

所述手指包括近指节、柔性指节和远指节，所述近指节、柔性指节和远指节依次活动连接，所述近指节通过销轴活动连接在所述手指基座上；

所述驱动装置包括舵机、滑轮和拉线，所述拉线的一端固定设置在所述滑轮上，所述舵机控制所述滑轮正转或者反转；所述拉线的另一端穿出所述手掌外壳依次活动连接所述近指节和远指节；

所述手指分别通过一一对应的驱动装置实现手指的握紧和张开，所述手掌外壳上设置有通讯接口，所述通讯接口的外端通过线路连接外置的控制装置，所述通讯接口的内端通过线路连接所述舵机，所述手掌外壳上设置有电源接口，所述电源接口的外端通过线路连接外置电源，所述电源接口的内端通过线路连接所述舵机。通过驱动装置的结构设计，可完成不同形状的抓取任务，不需要针对固定形状的待抓物设置专用在抓取工具，该机械手的结构设计适用范围更广。且该机械手的三个手指可以为抓取操作提供更多的夹持作用点和更大的夹持力，能够保证抓取的稳定性；三个旋转手指可在抓取复杂外形物体时保证其与被抓取物体的表面能够充分接触，提高其抓取能力与应用范围。能实现比较灵活的抓握动作，完成复杂任务的抓取作业。

进一步：其中一个所述手指固定连接在所述手指基座上，另外两个所述手指可旋转的活动连接在所述手指基座上。通过设计一个固定手指及两个活动手指，一方面增加的对抓取物的抓取稳定效果，另一方面，增大了抓取接触面，可减少抓取力度，抓取效果更佳。

进一步：另外两个所述手指通过转向装置活动设置在所述手指基座上。通过设计转向装置实现手指的活动转向，便于抓取不同形状的物件。

进一步：所述转向装置包括一个转向舵机和三个齿轮，所述三个齿轮为一个主动轮和两个从动轮，两个从动轮分别与主动轮啮合，所述转向舵机设置在所述手掌外壳内，所述两个活动手指的底端固定设置在所述两个从动轮的中心轴上，所述转向舵机控制所述主动轮旋转，所述转向舵机通过线路连接所述通讯接口的内端。转向舵机控制主动轮正转或者反转带动两个从动轮的旋转，从而实现两个手指的同步旋转，初始状态，三个手指的底端互相平行设置，其中两个活动手指与固定手指组成等腰三角形，固定手指位于顶点，此状态机械手指可用于抓取圆柱体型或者四方体物件，且转向舵机可控制两个从动轮旋转，从而实现两个活动手指在0°～90°的角度范围内旋转，此时，机械手指可抓取球体或者其他不规则形状的物件。