一种应用于球状物体的柔性机械手爪的制作方法

本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及的是一种应用于球状物体的柔性机械手爪。

背景技术：

目前社会中研发的机械手爪很多，但多为刚性机械手爪，在抓取物体时特别是易碎的物体时容易损坏物体，造成极大损失，且针对球状物体和板状物体，通常需要设计两种结构的手爪进行单独抓取，通用性不强。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种应用于球状物体的柔性机械手爪，以期实现对物体的柔性夹持、避免损坏夹持物体。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种应用于球状物体的柔性机械手爪,包括底座,所述底座上从下往上依次安装有电机安装盘和外罩,

所述电机安装盘上安装有电机,所述电机的输出轴竖直向上伸出电机安装盘之上，所述外罩内设有凸轮盘，且所述凸轮盘中心固定在所述电机的输出轴上，所述凸轮盘上设有第一弧形导向槽和第二弧形导向槽，从所述第一弧形导向槽的头端到尾端方向上，所述第一弧形导向槽与所述凸轮盘中心的距离逐渐增大，所述第二弧形导向槽为由所述第一弧形导向槽沿着所述凸轮盘中心旋转180°而成，所述外罩上设有直线延伸的滑槽，所述滑槽内安装有两个滑块，每个滑块上端连接有各自的弧形夹持板，两个弧形夹持板的内凹一侧相向设置形成夹持面，每个滑块下端分别连接有一个竖直向下延伸的销轴，两个销轴分别向下穿过所述外罩并伸入所述凸轮盘上的第一弧形导向槽和第二弧形导向槽内，通过电机带动凸轮盘转动，进而带动两个销轴分别在对应的第一弧形导向槽和第二弧形导向槽内滑动，且由于滑槽的导向作用，销轴便会带动对应的滑块在滑槽内做直线滑动，实现两个弧形夹持板的闭合或张开，从而实现对物体的夹紧或松开；

每个弧形夹持板上开有一个安装通槽，所述安装通槽处设有一个柔性接触机构，所述柔性接触机构包括接触块、安装架，所述接触块和安装架分别位于对应的弧形夹持板的安装通槽的内外两侧，所述安装架固定在对应的弧形夹持板上，所述接触块的内侧面与对应的弧形夹持板的内侧面形状相吻合，两个弧形夹持板上的接触块呈相对设置，所述接触块的外侧通过一个弹性装置与安装架弹性连接，自然状态下，所述接触块在弹性装置的弹性力作用下会向内凸出弧形夹持板的内侧面，当夹持物体时所述接触块会首先接触到物体，实现对物体的柔性夹持；所述接触块和安装架在相向的一侧分别设置有感应导电柱，当相对的两个感应导电柱接触时，相对的两个感应导电柱会传递感应信号给电机，以此控制电机的开启或关闭，进而实现两个弧形夹持板的位移控制。

作为上述技术方案的优选实施方式，所述弹性装置包括螺杆和弹簧，所述螺杆内端固定在接触块外侧，所述安装架上设有一个用于供螺杆穿出的螺杆套孔，所述螺杆外端向外穿过所述安装架的螺杆套孔后套装有一个螺母，所述螺杆外套有一个弹簧，所述弹簧两端抵压在所述接触块和安装架之间，自然状态下，所述接触块在弹簧的弹性力作用下会向内凸出弧形夹持板的内侧面，当接触块与物体接触产生压力时，所述接触块会向外移动压缩弹簧，同时螺杆会沿着安装架的螺杆套孔向外移动。

作为上述技术方案的优选实施方式，所述弧形夹持板上的安装通槽开设在弧形夹持板的端部边缘处，在自然状态下，所述接触块的端部边缘凸出对应的弧形夹持板的端部边缘，以实现板状物体的夹持。

作为上述技术方案的优选实施方式，：所述接触块上设有两个感应导电柱，所述接触块上的两个感应导电柱为两个第一感应导电柱，所述两个第一感应导电柱分别位于所述螺杆的上下方，相应的，所述安装架上也设置有与两个第一感应导电柱分别一一对应的两个第二感应导电柱。

作为上述技术方案的优选实施方式，所述弧形夹持板底端中部设有连接块，通过所述连接块与对应的滑块相连接。

本发明相比现有技术具有以下优点：

1、本发明提供的一种应用于球状物体的柔性机械手爪，其在凸轮盘上设置两个弧形导向槽，且从弧形导向槽的头端到尾端方向上，每个弧形导向槽与凸轮盘中心的距离逐渐增大，设计此种特殊结构的弧形导向槽，通过电机带动凸轮盘转动，从而带动销轴在对应的弧形导向槽内滑动，配合滑槽的导向作用，销轴便会带动对应的滑块在滑槽内做直线滑动，实现两个弧形夹持板的自动闭合或张开，实现物体的自动夹紧或松开。

2、本发明提供的一种应用于球状物体的柔性机械手爪，在每个弧形夹持板上设有柔性接触机构，由于接触块通过一个弹性装置与安装架弹性连接，自然状态下，接触块在弹性装置的弹性力作用下会向内凸出弧形夹持板的内侧面，当夹持物体时，柔性接触机构的接触块会首先接触到物体，实现对物体的柔性夹持，从而不会损伤被夹持物体，特别适宜于易碎物体的夹持；此外，接触块和安装架在相向的一侧分别设置有感应导电柱，相对的两个感应导电柱接触时会传递感应信号给电机，以此控制电机的开启或关闭，进而实现两个弧形夹持板的位移控制。

3、本发明提供的一种应用于球状物体的柔性机械手爪，其弧形夹持板上的接触块的端部边缘凸出对应的弧形夹持板的端部边缘，能同时实现板状物体如有机玻璃板的柔性夹持，适用范围广，通用性强。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图。

图2是本发明去掉外罩和底座后的整体结构示意图。

图3是本发明的俯视图。

图4是本发明的弧形夹持板的结构示意图。

图5是本发明的柔性接触机构的结构示意图。

图6是本发明的凸轮盘的俯视图。

图7是本发明的的滑块分别与销轴和连接块的连接结构示意图。

图中标号：1底座，2电机安装盘，3外罩，4滑块，5弧形夹持板，6安装架，7连接块，8接触块，9弹簧，10螺杆，11第一感应导电柱,12凸轮盘，13销轴，14电机，15滑槽，16第一弧形导向槽，17第二弧形导向槽，18第二感应导电柱，19安装通槽。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

参见图1至图7，本实施例公开了一种应用于球状物体的柔性机械手爪,包括底座1,底座1上从下往上依次安装有电机安装盘2和外罩3,外罩3、电机安装盘2可通过螺钉固定在底座1上。

电机安装盘2上安装有电机14,电机14的输出轴竖直向上伸出电机安装盘2之上，外罩3内设有凸轮盘12，且凸轮盘12中心固定在电机14的输出轴上，凸轮盘12上设有第一弧形导向槽16和第二弧形导向槽17，从第一弧形导向槽16的头端到尾端方向上，第一弧形导向槽16与凸轮盘12中心的距离逐渐增大，第二弧形导向槽17为由第一弧形导向槽16沿着凸轮盘12中心旋转180°而成，外罩3上设有直线延伸的滑槽15，滑槽15内安装有两个滑块4，每个滑块4上端连接有各自的弧形夹持板5，弧形夹持板5底端中部设有连接块7，通过连接块7与对应的滑块4相连接。两个弧形夹持板5的内凹一侧相向设置形成夹持面，每个滑块4下端分别连接有一个竖直向下延伸的销轴13，两个销轴13分别向下穿过外罩3并伸入凸轮盘12上的第一弧形导向槽16和第二弧形导向槽17内，通过电机14带动凸轮盘12转动，进而带动两个销轴13分别在对应的第一弧形导向槽16和第二弧形导向槽17内滑动，且由于滑槽15的导向作用，销轴13便会带动对应的滑块4在滑槽15内做直线滑动，实现两个弧形夹持板5的闭合或张开，从而实现对物体的夹紧或松开；

每个弧形夹持板5上开有一个安装通槽19，安装通槽19处设有一个柔性接触机构，柔性接触机构包括接触块8、安装架6，接触块8和安装架6分别位于对应的弧形夹持板5的安装通槽19的内外两侧，安装架6固定在对应的弧形夹持板5上，接触块8的内侧面与对应的弧形夹持板5的内侧面形状相吻合，两个弧形夹持板5上的接触块8呈相对设置，接触块8的外侧通过一个弹性装置与安装架6弹性连接，自然状态下，接触块8在弹性装置的弹性力作用下会向内凸出弧形夹持板5的内侧面，当夹持物体时接触块8会首先接触到物体，实现对物体的柔性夹持；作为优选的实施方式，弧形夹持板5上的安装通槽19开设在弧形夹持板5的端部边缘处，在自然状态下，接触块8的端部边缘凸出对应的弧形夹持板5的端部边缘，以实现板状物体的夹持。接触块8和安装架6在相向的一侧分别设置有感应导电柱，接触块8上设有两个感应导电柱，接触块8上的两个感应导电柱为两个第一感应导电柱11，两个第一感应导电柱11分别位于螺杆10的上下方，相应的，安装架6上也设置有与两个第一感应导电柱11分别一一对应的两个第二感应导电柱18。当相对的两个感应导电柱接触时，相对的两个感应导电柱会传递感应信号给电机14，以此控制电机14的开启或关闭，进而实现两个弧形夹持板5的位移控制。

弹性装置包括螺杆10和弹簧9，螺杆10内端固定在接触块8外侧，安装架6上设有一个用于供螺杆10穿出的螺杆10套孔，螺杆10外端向外穿过安装架6的螺杆10套孔后套装有一个螺母，螺杆10外套有一个弹簧9，弹簧9两端抵压在接触块8和安装架6之间，自然状态下，接触块8在弹簧9的弹性力作用下会向内凸出弧形夹持板5的内侧面，当接触块8与物体接触产生压力时，接触块8会向外移动压缩弹簧9，同时螺杆10会沿着安装架6的螺杆10套孔向外移动。

当需要抓取物体时，启动电机14，通过电机14带动凸轮盘12转动，由凸轮盘12带动两个销轴13分别在对应的第一弧形导向槽16和第二弧形导向槽17内滑动，由于从弧形导向槽的头端到尾端方向上弧形导向槽与凸轮盘12中心的距离逐渐增大，当销轴13在对应的弧形导向槽内从尾端滑动到头端的过程中，销轴13会逐渐靠近凸轮盘12的中心，配合滑槽15的直线导向作用，销轴13便会带动对应的滑块4在滑槽15内做直线滑动，实现两个弧形夹持板5的自动闭合，从而实现物体的自动抓取。在抓取的初始，由于接触块8在弹性装置的弹性力作用下会自动向内凸出弧形夹持板5的内侧面，因此，两个接触块8会首先接触到物体，接触块8开始被物体挤压向外侧移动，等挤压到一定程度时，接触块8上的第一感应导电柱11便会与安装架6上对应的第二感应导电柱18相接触，形成导电回路，感应导电柱便会传递感应信号给电机14，电机14开始停止转动，此时弹簧9被压缩到一定程度具有一定的弹性力，物体因弹性力而被夹持住，保持抱紧状态，从而实现对物体的柔性夹持，实现物体在没有动力的情况下自锁，此种夹持方式不会损伤物体，保证了被夹持物体的质量。当需要松开物体时，相似的原理，电机14反转，从而带动两个弧形夹持板5自动松开。

当然，若需要夹持板状物体，例如有机玻璃板，可先将板状物体置于两个弧形夹持板5之间，由于接触块8的端部边缘凸出对应的弧形夹持板5的端部边缘，因此在夹持的过程中，也是两个接触块8首先与板状物体相接触，夹持或松开的工作过程同上，此处不再赘述。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。