一种机械手的制作方法

本发明涉及一种机械手，属于机械设备技术领域。

背景技术：

随着机械自动化的不断发展，机械手广泛应用于各个行业，包括餐饮中的杯、碗，以及医疗器械领域的封装。机械手能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。机械手是最早出现的工业机器人，也是最早出现的现代机器人，它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化。在生产中，存在形状复杂、物料多样的原材料、半成品和成品，因此部分机械手需要能够抓取形状、大小变化的异形物体。

现有技术如公开号为cn104816303a的中国专利文献公开了一种弹性波纹管单作用气缸驱动串联柔性铰链骨架机械手，该机械手由一个手掌和二个柔性手指，或一个手掌和三个柔性手指组成；每个柔性手指结构相同，主要由一个弹性波纹管单作用气缸和一个串联柔性铰链组成；串联柔性铰链的构型根据被抓取对象的特点而设计；机械手靠弹性波纹管单作用气缸驱动产生抓持力。该机械手用于形状、大小变化的异形物体的抓取。

然而，上述现有技术中，机械手由多个柔性手指，对应地，就有多个单作用气缸。每个气缸分别控制对应的手指，在调节中，需要分别多个气缸进行调节控制，手指越多，气缸数量也越多，导致机械手体积庞大、程序复杂、控制效率低。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于现有技术的机械手每一手指都单独依赖于一个气缸，体积庞大、结构复杂的问题，从而提出一种由单一的驱动机构驱动的具有多个手指的机械手。

本发明提供了一种机械手，包括：

底盘；

驱动器，固定于所述底盘上，具有动力输出轴；

手指，若干个，可滑动地安装于底盘上；

从动机构，安装于所述底盘上，连接所述输出轴，将所述输出轴的动力传递到若干个所述手指上，使若干手指在底盘上往复运动。

优选地，所述驱动器为电机，固定于所述底盘的反面；所述底盘的中心成型有圆孔，电机轴穿过所述圆孔到所述底盘的正面。

优选地，所述从动机构包括：齿轮组件和连杆滑块机构；所述齿轮组件与所述驱动器的输出轴连接；所述连杆滑块机构安装于所述底盘的正面上，连接在所述齿轮组件与所述手指之间。

优选地，所述齿轮组件包括：

第一齿轮，套设于所述电机轴上，在电机驱动下转动；

第二齿轮，至少两个，分别环绕在第一齿轮外围并与第一齿轮啮合。

优选地，所述第一齿轮的齿数小于第二齿轮的齿数。

优选地，连杆滑块机构包括：

滑轨，沿径向方向安装于底盘上；

滑块，安装于滑轨上并能在滑轨上滑动，所述手指的上端安装于所述滑块上；

连杆，连接第二齿轮与所述滑块，第二齿轮驱动所述连杆带动滑块滑动。

优选地，还包括安装于底盘上与手指配合工作的若干吸盘组件。

优选地，所述吸盘组件包括：安装于底盘反面的驱动气缸、位于底盘正面的吸嘴、连接驱动气缸与吸嘴的活塞杆、以及位于底盘反面用于支撑气缸的支架。

优选地，所述活塞杆穿透所述底盘正面、反面并套设在一个通管内，所述活塞杆可在通管内滑动；所述通管通过紧固件并卡合于底盘上。

优选地，所述底盘面上沿周向成型有若干条弧形孔；所述通管及吸盘组件可在弧形孔内移动。

优选地，所述活塞杆靠近吸嘴端还套设有与吸嘴连通的气管；所述气管与真空负压装置连通，以调整吸嘴内的气压。

优选地，所述手指包括上指节和下指节；上指节的顶部连接于所述滑块上，上指节的底部具有向底盘中心方向延伸的延伸部；下指节包括连接于所述延伸部上、相对延伸部滑动的连接部。

优选地，所述延伸部上成型有滑槽，所述下指节的连接部上成型有伸入所述滑槽内、并可在滑槽内滑动的滑条；所述下指节能够在第一位置和第二位置之间往复运动。

优选地，还包括将所述连接部压在所述延伸部上的压板，以限定所述下指节相对上指节的滑动方向。

优选地，还包括连接于所述连接部与上指节之间的驱使下指节复位到第二位置的复位弹簧。

优选地，下指节末端成型有用于抬起物体的勾部，以及在连接部与勾部之间用于夹持物体的夹持部。

本发明相对于现有技术具有以下优点：

1.本发明提供的机械手，包括底盘、驱动器、手指和从动机构；所述驱动器固定于底盘上，具有动力输出轴；若干个手指可滑动地安装于底盘上；从动机构连接输出轴，将输出轴的动力传递到若干所述手指上，使得若干手指在底盘上往复运动。由一个驱动器通过从动机构驱动多个手指，随着手指数量的增加，不需要增加额外的驱动器，从而简化了机械手的结构、减小体积，使得机械手占用的空间更小。此外，本发明提供的机械手，所述手指可在在底盘上往复运动，用于抓取形状、大小变化的异形物体。

2.本发明提供的机械手，所述驱动器为电机，固定于底盘的反面，所述底盘的中心成型有圆孔，电机轴穿过圆孔到底盘的正面，从而电机可靠地安装在底盘一侧面上，电机轴则与另一面的齿轮组件连接。

3.本发明提供的机械手，所述从动机构包括齿轮组件和连杆滑块机构；所述齿轮组件，与驱动器的输出轴连接，输出轴转动时，所述齿轮组件转动，当输出轴改变转动方向时，所述齿轮组件的转动方向也改变。所述连杆滑块机构安装于所述底盘的正面上，连接在齿轮组件与所述手指之间，从而，将齿轮组件的转动转换成手指的移动。输出轴正转或反转，齿轮组件也正转或反转，相应的，所述手指分别沿两个相反的方向移动(往复运动)。

4.本发明提供的机械手，所述齿轮组件包括：第一齿轮，套设于电机轴上，在电机驱动下转动，与电机的转速相同；第二齿轮，至少两个，分别环绕在第一齿轮外围并与第一齿轮啮合，从而在第一齿轮带动下若干第二齿轮同向转动，以驱使若干手指同时向底盘圆心方向移动或者同时向远离底盘圆心方向移动。实现一个电器同时驱动多个手指的目的。

5.本发明提供的机械手，所述第一齿轮的齿数小于第二齿轮的齿数，第一齿轮与第二齿轮组成的传动系的传动比大于1，则第二齿轮的输出扭矩大于第一齿轮的扭矩。

6.本发明提供的机械手，所述连杆滑块机构包括：滑轨，沿径向方向安装于底盘上；滑块，安装于滑轨上并能在滑轨上滑动，所述手指的上端安装于所述滑块上；连杆，连接第二齿轮与所述滑块，第二齿轮驱动所述连杆带动滑块滑动。第一齿轮在驱动器的输出轴带动下正向转动时，第二齿轮正向转动，所述连杆带动滑块在滑轨上向底盘的圆心方向移动，手指向底盘中心方向移动，若干手指的间距减小，从而用于抓取尺寸较小的物体；第一齿轮在驱动器的输出轴带动下反向转动时，第二齿轮反向转动，所述连杆带动滑块在滑轨上向远离底盘的圆心方向移动，手指向远离底盘中心方向移动，若干手指的间距增大，从而用于抓取尺寸较大的物体。

7.本发明提供的机械手，还包括安装于底盘上与手指配合工作的若干吸盘组件，吸盘组件用于辅助抓取，也可以用于在手指不能快速抓取的对象上(如薄片薄膜等)，从而提高了机械手的适用范围。

8.本发明提供的机械手，所述吸盘组件包括：安装于底盘反面的驱动气缸、位于底盘正面的吸嘴、连接驱动气缸与吸嘴的活塞杆、以及位于底盘反面用于支撑气缸的支架。所述支架支撑气缸底部，使其稳定地安装于在底盘上，避免气缸因为气缸内气压变化而发生位移。底盘正面上的吸嘴用于吸取抓取对象，当气缸内气压升高时，活塞杆向下移动，则吸嘴向下移动；当气缸内的气压降低时，活塞杆向上移动，则吸嘴同活塞上移。

9.本发明提供的机械手，所述活塞杆穿透所述底盘正、反面并套设在一个通管内，所述活塞杆可在通管内滑动；所述通管通过紧固件并卡合于底盘上。即将活塞杆支撑在通管内，且通管内的活塞杆可以顺利滑动，则吸嘴能够实现上下移动。

10.本发明提供的机械手，所述底盘面上沿周向成型有若干条弧形孔，所述通管通过紧固件卡接在所述弧形孔上，使得所述吸盘组件在底盘上的位置可以沿弧形孔方向调节，以适应不同的抓取对象。也可以在所述同一弧形孔内设置多个的吸盘组件，更有效的吸附物体。

11.本发明提供的机械手，所述活塞杆靠近吸嘴端还套设有与吸嘴连通的气管；所述气管与真空负压装置连通，以调整吸嘴内的气压。吸嘴压向物体后，产生形变，吸嘴内形成一个封闭空间，真空负压装置抽取该空间内的气体，使其形成负压后，吸嘴牢牢地吸附在物体上，然后驱动气缸或者底盘，使物体上下移动或转移物体。物体转移到预设的位置后，向吸嘴内释放压力，从而使得吸嘴与物体分离。

12.本发明提供的机械手，所述手指包括上指节和下指节；上指节的顶部连接于所述滑块上，上指节的底部具有向底盘中心方向延伸的延伸部；下指节包括连接于所述延伸部上、相对延伸部滑动的连接部，以及用于夹抬物体的夹抬部。下指节能够相对上指节水平滑动，在抓取物体时，若干个下指节分别相对上指节向底盘的径向外滑动，即若干下指节的间距变大方便夹抬物体，当夹抬到物体后，若干下指节分别相对上指节向底盘中心方向滑动，即若干下指节的间距变小进一步可靠地夹紧物体。

13.本发明提供的机械手，所述延伸部上成型有滑槽，所述下指节的连接部上成型有伸入所述滑槽内、并可在滑槽内滑动的滑条；所述下指节能够在第一位置和第二位置之间往复运动。所述连接部的滑条在滑槽内往复运动，对应地，所述下指节在第一位置和第二位置之间往复运动。所述滑槽的长度与第一位置和第二位置的距离相适应。

14.本发明提供的机械手，还包括将所述连接部压在所述延伸部上的压板，以限定所述下指节相对上指节的滑动方向，保证下指节相对上指节水平滑动(即第一位置和第二位置位于同一水平面上)，避免下指节滑动方向出现偏差，而不能可靠稳定地夹持或夹抬物体，使得物体夹抬过程中脱落。

15.本发明提供的机械手，还包括连接于所述连接部与上指节之间的驱使下指节复位到第二位置的复位弹簧。下指节初始位置是第二位置(靠近底盘中心)，当接近被抓取的物体时，所述下指节受到物体的作用力而移向第一位置(靠近底盘外围)，复位弹簧受压，产生驱使下指节靠近底盘中心运动的力，从而使得若干下指节牢固地夹持或夹抬物体。放下物体后，所述下指节在复位弹簧的作用下复位到第二位置，准备再次夹抬物体。

16.本发明提供的机械手，下指节末端成型有用于抬起物体的勾部，以及在连接部与勾部之间用于夹持物体的夹持部。所述下指节具有夹持物体的夹持部，而复位弹簧则增加夹持功能。所述勾部水平延伸，主要用于抬起物体，从而减弱对下指节夹持功能的要求，避免因为物体重量大，下指节夹持力不足而脱离机械手的情况。因此，本发明的机械手在夹持物体的同时，还能够抬起物体，使得机械手的抓取对象能够可靠地被抓取，避免意外脱落。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的实施方式。

图1为本发明的机械手的立体图；

图2为本发明的机械手的主视图；

图3为本发明的机械手的后视图；

图4为图1的局部放大图；

图5为图2的局部放大图。

附图标记：10-底盘；11-弧形孔；12-正面；13-反面；20-电机；

21-电机轴；31-上指节；311-延伸部；312-滑槽；32-下指节；

321-连接部；322-滑条；323-夹持部；324-勾部；41-第一齿轮；

42-第二齿轮；51-连杆；52-滑块；53-滑轨；61-驱动气缸；62-吸嘴；

63-活塞杆；64-支架；65-气管；70-压板；80-复位弹簧。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

本实施例提供的一种机械手，如图1所示，包括：

底盘10；

驱动器，固定于底盘10上，具有动力输出轴；

手指，若干个，可滑动地安装于底盘10上；

从动机构，安装于底盘10上，连接所述输出轴，将所述输出轴的动力传递到若干个所述手指上，使若干手指在底盘10上往复运动。

上述实施例中，由一个驱动器通过从动机构驱动多个手指，随着手指数量的增加，不需要增加额外的驱动器，从而简化了机械手的结构、减小体积，使得机械手占用的空间更小。此外，本实施例提供的机械手，所述手指可在在底盘10上往复运动，用于抓取形状、大小变化的异形物体。

所述从动机构包括齿轮组件和连杆51滑块52机构；所述齿轮组件，与驱动器的输出轴连接，输出轴转动时，所述齿轮组件转动，当输出轴改变转动方向时，所述齿轮组件的转动方向也改变。所述连杆51滑块52机构，安装于所述底盘10的正面12上，连接在齿轮组件与所述手指之间，从而，将齿轮组件的转动转换成手指的移动。输出轴正转或反转，齿轮组件也正转或反转，相应的，所述手指分别沿两个相反的方向移动(往复运动)。

如图3所示，所述驱动器为电机20，固定于底盘10的反面13，所述底盘10的中心成型有圆孔，电机轴21穿过圆孔到底盘10的正面12，从而电机20可靠地安装在底盘10一侧面上，电机轴21则与另一面的齿轮组件连接。

如图2所示，所述齿轮组件包括：第一齿轮41，套设于电机轴21上，在电机20驱动下转动，与电机20的转速相同；第二齿轮42，至少两个，分别环绕在第一齿轮41外围并与第一齿轮41啮合，从而在第一齿轮41带动下若干第二齿轮42同向转动，以驱使若干手指同时向底盘10圆心方向移动或者同时向远离底盘10圆心方向移动。实现一个电器同时驱动多个手指的目的。

其中，所述第一齿轮41的齿数小于第二齿轮42的齿数，第一齿轮41与第二齿轮42组成的传动系的传动比大于1，则第二齿轮42的输出扭矩大于第一齿轮41的扭矩，从而连接于第二齿轮42上的连杆51能够移动以带动滑块52滑动，最终驱使机械手的手指移动。

作为一种变形，所述第一齿轮41的齿数大于第二齿轮42的齿数，从而可以使所述连杆滑块机构具有更大的往复移动速度，也能够在第一齿轮41外啮合更多数量的第二齿轮42，就是可以增加手指的数量。

可选地，所述连杆51滑块52机构包括：滑轨53，沿径向方向安装于底盘10上；滑块52，安装于滑轨53上并能在滑轨53上滑动，所述手指的上端安装于所述滑块52上；连杆51，连接第二齿轮42与所述滑块52，第二齿轮42驱动所述连杆51带动滑块52滑动。第一齿轮41在驱动器的输出轴带动下正向转动时，第二齿轮42反向转动，所述连杆51带动滑块52在滑轨53上向底盘10的圆心方向移动，手指向底盘10中心方向移动，若干手指的间距减小，从而用于抓取尺寸较小的物体；第一齿轮41在驱动器的输出轴带动下反向转动时，第二齿轮42正向转动，所述连杆51带动滑块52在滑轨53上向远离底盘10的圆心方向移动，手指向远离底盘10中心方向移动，若干手指的间距增大，从而用于抓取大小较小的物体。

本实施例还包括安装于底盘10上与手指配合工作的若干吸盘组件，吸盘组件用于辅助抓取，也可以用于在手指不能快速抓取的对象上(如薄片薄膜等)，从而提高了机械手的适用范围。

本实施例中的所述吸盘组件包括：安装于底盘10反面13的驱动气缸61、位于底盘10正面12的吸嘴62、连接驱动气缸61与吸嘴62的活塞杆63、以及位于底盘10反面13用于支撑气缸的支架64。所述支架64支撑气缸底部，使其稳定地安装于在底盘10上，避免气缸因为气缸内气压变化而发生位移。底盘10正面12上的吸嘴62用于吸取抓取对象，当气缸内气压升高时，活塞杆63向下移动，则吸嘴62向下移动；当气缸内的气压降低时，活塞杆63向上移动，则吸嘴62同活塞上移。

可选地，所述活塞杆63穿透所述底盘10正面12和反面13并套设在一个通管内，所述活塞杆63可在通管内滑动；所述通管通过紧固件并卡合于底盘10上。即将活塞杆63支撑在通管内，且通管内的活塞杆63可以顺利滑动，则吸嘴62能够实现上下移动。

如图2和图3所示，所述底盘10面上沿周向成型有若干条弧形孔11，所述通管通过紧固件卡接在所述弧形孔11上，使得所述吸盘组件在底盘10上的位置可以沿弧形孔11方向调节，以适应不同的抓取对象。也可以在所述同一弧形孔11内设置多个的吸盘组件，更有效的吸附物体。

所述活塞杆63靠近吸嘴62端还套设有与吸嘴62连通的气管65；所述气管65与真空负压装置连通，以调整吸嘴62内的气压。吸嘴62压向物体后，产生形变，吸嘴62内形成一个封闭空间，真空负压装置抽取该空间内的气体，使其形成负压后，吸嘴62牢牢地吸附在物体上，然后驱动气缸61或者底盘10，使物体上下移动或转移物体。物体转移到预设的位置后，向吸嘴62内释放压力，从而使得吸嘴62与物体分离。

如图1和图2所示，所述手指包括上指节31和下指节32；上指节31的顶部连接于所述滑块52上，上指节31的底部具有向底盘10中心方向延伸的延伸部311；下指节32包括连接于所述延伸部311上、相对延伸部311滑动的连接部321，以及用于夹抬物体的夹抬部。下指节32能够相对上指节31水平滑动，在抓取物体时，若干个下指节32分别相对上指节31向底盘10的径向外滑动，即若干下指节32的间距变大方便夹抬物体，当夹抬到物体后，若干下指节32分别相对上指节31向底盘10中心方向滑动，即若干下指节32的间距变小进一步可靠地夹紧物体。

如图4和图5所示，所述延伸部311上成型有滑槽312，所述下指节32的连接部321上成型有伸入所述滑槽312内、并可在滑槽312内滑动的滑条322；所述下指节32能够在第一位置和第二位置之间往复运动。所述连接部321的滑条322在滑槽312内往复运动，对应地，所述下指节32在第一位置和第二位置之间往复运动。所述滑槽312的长度与第一位置和第二位置的距离相适应。

可选地，还包括将所述连接部321压在所述延伸部311上的压板70，以限定所述下指节32相对上指节31的滑动方向，保证下指节32相对上指节31水平滑动(即第一位置和第二位置位于同一水平面上)，避免下指节32滑动方向出现偏差，而不能可靠稳定地夹持或夹抬物体，使得物体夹抬过程中脱落。

本实施例中还包括连接于所述连接部321与上指节31之间的驱使下指节32复位到第二位置的复位弹簧80。下指节32初始位置是第二位置(靠近底盘10中心)，当接近被抓取的物体时，所述下指节32受到物体的作用力而移向第一位置(靠近底盘10外围)，复位弹簧80受压，产生驱使下指节32靠近底盘10中心运动的力，从而使得若干下指节32牢固地夹持或夹抬物体。放下物体后，所述下指节32在复位弹簧80的作用下复位到第二位置，准备再次夹抬物体。

可选地，下指节32末端成型有用于抬起物体的勾部324，以及在连接部321与勾部324之间用于夹持物体的夹持部323(见图1所示)。所述下指节32具有夹持物体的夹持部323，而复位弹簧80则增强夹持功能。所述勾部324水平延伸，主要用于抬起物体，从而减弱对下指节32夹持功能的要求，避免因为物体重量大，下指节32夹持力不足而脱离机械手的情况。因此，本实施例的机械手在夹持物体的同时，还能够抬起物体，使得机械手的抓取对象能够可靠地被抓取，避免意外脱落。

所述底盘10连接于驱动机构上，机械手的手指抓取物体后底盘10运动到预设的位置，而将物体转移到对应的预设位置上。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。