一种用于夹持物料的手爪及抓手的制作方法

本实用新型属于生产线机器人领域，具体为一种用于夹持物料的手爪及抓手。

背景技术：

机械手是在机械化、自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。在现代生产过程中，机械手被广泛的应用于自动生产线中，它具有不断重复工作、工作效率高、抓取重物的力量大等特点，并且能代替工人在高温、高压、多粉尘、危险等恶劣环境中作业，因此得到广大企业的认可和重视，成为机械制造行业中发展最快的行业之一。

目前，机械手按照驱动方式可分为液压式、启动式、电动式、机械式四类机械手，但现有的机械手存在夹取不稳的问题，特别的，在电饭锅内胆、电压力锅内胆、厨具、炊具、水壶、水杯及其他五金拉伸成型及后续加工生产线中，由于上述工件的夹持面为弧面，现有的机械手在夹持弧面时会出现与夹持面接触不良的现象，导致工件在运输时容易掉落，甚至夹取不到，从而影响了产品的质量以及生产效率，因此研发一种能用于夹持弧面并且自适应能力强的机械手是十分必要的。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于夹持物件并且能自适应被抓物件表面的手爪。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：

一种用于夹持物料的手爪，包括手爪主体、连接轴和第一弹性牵引件，所述手爪主体包括连接座、第一爪臂、第二爪臂以及至少两个手指组件，所述连接座与所述连接轴可转动地连接，所述第一弹性牵引件的一端与所述连接轴连接，另一端与手爪主体连接，使第一爪臂和第二爪臂保持在预设的朝向，所述第一爪臂和第二爪臂呈一定夹角设置在连接座上，两个爪臂的一端与连接座连接，另一端向连接座的前侧延伸，每个所述爪臂具有预设范围内的被动自由度，所述第一爪臂和第二爪臂上至少安装一个手指组件，每个手指组件包括固定部和抓取部，所述固定部与对应的爪臂连接，所述抓取部位于该爪臂的前侧。

与现有技术相比，本实用新型提供的手爪由于爪臂具有预设范围内的被动自由度，因此手爪主体与被抓物件接触时，爪臂可根据被抓物件表面的形状进行适当的转动，从而调整到一个与被抓物件表面相适应的角度，提高手指组件与被抓物件之间的匹配程度，使手指物件与被抓物件的表面更吻合，因此对于表面为弧面的工件都能夹取稳固；另外，为了增强手爪的自适应能力，本实用新型的手爪还设有连接轴，所述手爪主体与连接轴轴接，因此在抓取物件时，手爪主体可根据被抓物件表面的形状进行适当的转动，进而调整到一个合适的角度，配合爪臂的设置方式可大大地提高手爪的自适应能力，使手爪抓取物件时更稳固，并且为了防止手爪主体在自然状态下由于重力的影响往下翻转，本实用新型还设有第一弹性牵引件，所述第一弹性牵引件连接所述连接轴和手爪主体，进而保证了手爪主体在自然状态下不往下翻转，并且使第一爪臂和第二爪臂在自然状态下保持预设的朝向。

进一步的，所述第一爪臂和第二爪臂为弹性片，第一爪臂和第二爪臂的一端与连接座固定连接，所述弹性片受力时产生弹性形变使其具有所述被动自由度。所述第一爪臂和第二爪臂的外侧均设有所述第一弹性牵引件，所述第一弹性牵引件的一端与所述连接轴连接，另一端与对应的第一爪臂或第二爪臂连接。所述连接座前端上下两侧设有呈一定夹角的安装面，安装面设有螺纹孔，所述弹性片与连接座连接的一端设有安装孔，所述安装孔与所述连接座的螺纹孔通过连接螺钉固定连接。

进一步的，所述固定部包括紧固件，所述抓取部包括导管以及连接于所述导管一端的吸盘，所述导管的另一端设有用于连接负压源的接入件，所述导管通过所述紧固件安装在对应的爪臂上。优选的，所述导管的外侧套设有弹性缓冲件，所述弹性缓冲件连接所述紧固件与所述吸盘，所述弹性缓冲件使所述吸盘和导管具有沿导管长度方向的被动自由度。优选的，所述弹性缓冲件为弹簧。优选的，所述导管为软性导管，其可相对被抓物件表面自适应地弯折。优选的，所述吸盘包括能相对被抓物件表面自适应弯折的吸盘皱褶。所述手指组件的设置方式结构简单，所述吸盘可增大手指组件与被抓物件表面之间的接触面积，有效地增强手爪的抓取能力，所述弹性缓冲件可减缓手爪初始与被抓物件接触时的冲击力，所述软性导管和吸盘皱褶的设置方式可提高手指组件的自适应能力。

进一步的，所述连接座包括左侧板、右侧板以及设置在所述左侧板和右侧板之间的轴承座，所述左侧板和右侧板上贯穿有与所述连接轴相适配的轴孔，所述轴承座上安装有与所述连接轴相适配的轴承，所述连接轴、轴孔、轴承同轴设置，所述连接轴通过所述轴孔与所述轴承配合。所述连接座的设置方式结构紧凑，通过设置轴承座与轴承可使连接座转动更顺畅。

本实用新型还提供一种应用上述手爪的抓手，包括机座和两个手爪，所述机座包括机架以及设置在所述机架上的第一联动臂、第二联动臂和联动机构，所述第一联动臂和第二联动臂对称设置，所述第一联动臂、第二联动臂的一端与联动机构传动连接，所述联动机构驱动第一联动臂和第二联动臂同步展开或相对夹紧；两个手爪的连接轴分别连接于所述第一联动臂、第二联动臂相对于联动机构的一端，两个手爪的手指组件朝向两个联动臂相对夹紧的一侧。优选的，每个手爪的至少两个手指组件为上下布置。

进一步的，所述联动机构包括驱动装置和两侧设有齿的齿条，所述驱动装置设置在所述齿条的下侧，所述齿条的端部设有向下延伸的从动件，所述驱动装置的输出端连接于所述从动件，从而驱动所述齿条沿其长度方向往复活动；所述第一联动臂、第二联动臂相对于与手爪连接的一端设有与齿条相适配的齿轮，所述齿条分别与两个联动臂的齿轮啮合，以驱动所述第一联动臂和第二联动臂同步展开或相对夹紧，所述联动机构结构简单，安装、制造方便，传动精准。

当需要抓取物件时，所述齿条带动齿轮转动，以驱使第一联动臂和第二联动臂同步相对夹紧，当手爪触碰到被抓物件的表面时，两个手爪主体可根据被抓物件表面的形状绕连接轴转动至合适的角度，同时由于爪臂和手指组件均具有预设范围内的被动自由度，两者均可根据被抓物件表面的形状调整到一个合适的角度，以使手指组件更加贴合于被抓物件的表面，从而提高手爪与被抓物件的配合程度，使抓手抓取物件时更加稳固。

本实用新型提供的抓手由于采用了上述手爪，因此能够提高其自适应能力，使抓手更贴合物件的表面、抓取更稳固。

附图说明

图1为实施例一的手爪的结构示意图

图2为实施例二的手爪的结构示意图

图3为实施例三的抓手的结构示意图

图4为爪臂之间的夹角、手指组件与爪臂之间夹角的角度示意图

具体实施方式

以下结合附图说明本实用新型的具体实施方式。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，所述“长度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

实施例一：

参见图1，一种用于夹持物料的手爪100，包括手爪主体10、连接轴20和第一弹性牵引件30，所述手爪主体10可转动地连接于所述连接轴20，所述手爪主体10包括连接座11、第一爪臂、第二爪臂和两个手指组件14，所述连接座11设有位于前端的安装面111，以及位于左右两侧的基面112，所述连接轴20穿过所述基面112与所述连接座11轴接，所述连接座11与所述连接轴20可转动地连接，两个所述爪臂上下对称并且呈一定夹角设置在所述连接座11的安装面111上，两个爪臂的一端与连接座11连接，另一端向连接座11的前侧延伸，每个所述爪臂具有预设范围内的被动自由度，每个所述手指组件14分别安装在对应一个爪臂上，所述第一弹性牵引件30设有两个，其对称设置在所述连接轴20的上下两侧，每个所述第一弹性牵引件30的一端与所述连接轴20连接，另一端与对应一侧的爪臂连接，使第一爪臂和第二爪臂保持在预设的朝向，每个手指组件14包括固定部和抓取部，所述固定部与对应的爪臂连接，所述抓取部位于该爪臂的前侧。优选的所述第一弹性牵引件30为弹簧。

与现有技术相比，本实用新型提供的手爪100由于爪臂具有预设范围内的被动自由度，因此手爪主体10与被抓物件接触时，爪臂可根据被抓物件表面的形状进行适当的转动，从而调整到一个与被抓物件表面相适应的角度，提高手指组件14与被抓物件之间的匹配程度，使手指物件与被抓物件的表面更贴合，因此对于表面为弧面的工件都能夹取稳固；另外，为了增强手爪100的自适应能力，本实用新型的手爪100还设有连接轴20，所述手爪主体10与连接轴20轴接，因此在抓取物件时，手爪主体10可根据被抓物件表面的形状进行适当的转动，进而调整到一个合适的角度，配合爪臂的设置方式可大大地提高手爪100的自适应能力，使手爪100抓取物件时更稳固，并且为了防止手爪主体10在自然状态下由于重力的影响往下翻转，本实用新型还设有第一弹性牵引件30，所述第一弹性牵引件30连接所述连接轴20和爪臂，进而保证了手爪主体10在自然状态下不往下翻转，并且使第一爪臂和第二爪臂在自然状态下保持预设的朝向。

所述第一爪臂和第二爪臂均为弹性片12，所述弹性片12的一端为固定端，另一端为自由端，所述弹性片12的固定端与连接座11固定连接，所述弹性片12受力时产生弹性形变使其具有所述被动自由度，所述第一弹性牵引件30的两端分别连接所述弹性片12的自由端和所述连接轴20，所述安装面111为两个分别设置在连接座11前端上下两侧并且之间呈一定夹角的平面，每个平面对应安装有一个弹性片12，每个平面上均设有螺纹孔(所述螺纹孔图中未示)，所述弹性片12与连接座11连接的一端设有安装孔122，所述安装孔122与所述连接座11的螺纹孔通过连接螺钉固定连接。

所述固定部包括紧固件，所述抓取部包括导管143以及连接于所述导管143一端的吸盘144，所述导管143的另一端设有用于连接负压源的接入件，所述接入件为接入管145，所述接入管145与导管143连通，所述紧固件包括第一紧固件141和第二紧固件142，所述弹性片12的自由端上开设有通孔121，所述接入件穿过所述通孔121并通过所述紧固件设置在所述弹性片12上，所述第一紧固件141设置在所述弹性片12的后侧，所述第二紧固件142设置在所述弹性片12的前侧，所述导管143通过所述第二紧固件142安装在对应的爪臂上。优选的，所述导管143的外侧套设有弹性缓冲件146，所述弹性缓冲件146连接所述紧固件与所述吸盘144。优选的，所述弹性缓冲件146为弹簧。优选的，所述导管143为软性导管143，其可相对被抓物件表面自适应地弯折。所述弹性缓冲件146使所述吸盘144和导管143具有沿导管143长度方向的被动自由度，当手指组件14接触到工件时，吸盘144和导管143会相对爪臂沿导管143长度方向活动，使手指组件14与工件更贴合，从而提高自适应能力。优选的，所述吸盘144包括能相对被抓物件表面自适应弯折的吸盘皱褶(所述吸盘皱褶图中未示)。所述手指组件14的设置方式结构简单，所述吸盘144可增大手指组件14与被抓物件表面之间的接触面积，有效地增强手爪100的抓取能力，所述弹性缓冲件146可减缓手爪100初始与被抓物件接触时的冲击力，所述弹性缓冲件146、软性导管143和吸盘皱褶的设置方式可提高手指组件14的自适应能力。

作为一种改进的方案，所述通孔121沿所述弹性片12的长度方向延伸形成手指组件安装槽，用户可根据被夹物件的尺寸来选择手指组件14安装在手指组件安装槽的具体位置，以调节手爪所能夹取物件的最大尺寸。

作为一种改进的方案，所述连接座11包括左侧板113、右侧板114以及设置在所述左侧板113和右侧板114之间的轴承座115，所述左侧板113和右侧板114上贯穿有与所述连接轴20相适配的轴孔116，所述轴承座115上安装有与所述连接轴20相适配的轴承(所述轴承图中未示)，所述连接轴20、轴孔116、轴承同轴设置，所述连接轴20通过所述轴孔116与所述轴承配合。所述连接座11的设置方式结构紧凑，通过设置轴承座115与轴承可使连接座11转动更顺畅。

参见图4，作为一种改进的方案，自然状态下，两个所述爪臂对称分布，两个所述爪臂之间的夹角为第一夹角a，140°≤a≤180°；优选的所述第一夹角a为140°或160°或180°；自然状态下，所述手指组件14沿其长度方向的中轴线与所述爪臂之间的夹角为第二夹角b，70°≤b≤90°，优选的，所述第二夹角b为70°或80°或90°，所述爪臂倾斜设置的方式可提高其自适应能力，所述手指组件14的设置方式便于夹持工件。

作为一种改进的方案，为了防止连接轴20脱落，所述连接轴20位于所述基面112外侧的部分设有牵引件连接凸起件21，所述牵引件连接凸起件21为插销，所述第一弹性牵引件30连接插销与爪臂。

上述自然状态为除重力外，不受其他外力作用的状态。

实施例二：

参见图2，本实施例与实施例一的区别在于所述连接座11、第一手臂、第二手臂、第一弹性牵引件30的设置方式的不同，本实施例的手爪100包括手爪主体10、连接轴20和第一弹性牵引件30，所述手爪主体10可转动地连接于所述连接轴20，所述手爪主体10包括连接座11、第一爪臂、第二爪臂和两个手指组件14，所述连接座11设有位于前端的安装面111，以及位于左右两侧的基面112，所述连接轴20穿过所述基面112与所述连接座11轴接，所述连接座11与所述连接轴20可转动地连接，两个所述爪臂上下对称并且呈一定夹角设置在所述连接座11的安装面111上。

所述第一手臂和第二手臂为硬质件13，所述硬质件13的一端为铰接端，另一端为自由端，所述连接座11与硬质件13的铰接端铰接，第一爪臂和第二爪臂之间连接有若干个第二弹性牵引件40，所述第二弹性牵引件40使第一爪臂和第二爪臂具有所述被动自由度；所述连接轴20上设有牵引件连接凸起件21，所述牵引件连接凸起件21为水平设置的插销，所述插销向所述手爪主体10的后侧延伸，所述牵引件连接凸起件21对应第一爪臂或第二爪臂的两侧均设有所述第一弹性牵引件30，所述第一弹性牵引件30对称设置在插销后端的上下两侧，其一端与所述插销的后端连接，另一端与连接座11连接，优选的所述第一弹性牵引件30、第二弹性牵引件40为弹簧。

所述连接座11位于安装面11上设有与所述硬质件13的铰接端相适配的铰接槽117，所述硬质件13的铰接端与所述铰接槽117铰接，所述连接座11上设有贯穿其基面112并且与所述连接轴20相适配的轴孔116，其内部设有与所述连接轴20相适配的轴承，所述轴孔116、轴承、连接轴20同轴设置，所述连接轴20穿过所述轴孔116与所述连接轴20配合，所述连接座11的设置方式结构简单，轴承与连接轴20的配合可使连接座11转动更顺畅。

每个所述手指组件14分别安装在对应的一个爪臂上，每个所述手指组件14包括固定部以及连接所述固定部的抓取部，每个所述固定部与对应一个爪臂连接。所述固定部包括紧固件，所述抓取部包括导管143以及连接于所述导管143一端的吸盘144，所述导管143的另一端设有用于连接负压源的接入件，所述接入件为接入管145，所述接入管145与导管143连通，所述紧固件包括第一紧固件141和第二紧固件142，所述硬质件13的自由端上开设有通孔121，所述接入件穿过所述通孔121并通过所述紧固件设置在所述硬质件13上，所述第一紧固件141设置在所述硬质件13的后侧，所述第二紧固件142设置在所述硬质件13的前侧，所述导管143通过所述第二紧固件142安装在对应的爪臂上。优选的，所述导管143的外侧套设有弹性缓冲件(所述弹性缓冲件图中未示)，所述弹性缓冲件连接所述紧固件与所述吸盘144。优选的，所述弹性缓冲件为弹簧。优选的，所述导管143为软性导管143，其可相对被抓物件表面自适应地弯折。所述弹性缓冲件146使所述吸盘144和导管143具有沿导管143长度方向的被动自由度，当手指组件14接触到工件时，吸盘144和导管143会相对爪臂沿导管143长度方向活动，使手指组件14与工件更贴合，从而提高自适应能力。优选的，所述吸盘144包括能相对被抓物件表面自适应弯折的吸盘皱褶。所述手指组件14的设置方式结构简单，所述吸盘144可增大手指组件14与被抓物件表面之间的接触面积，有效地增强手爪100的抓取能力，所述弹性缓冲件可减缓手爪100初始与被抓物件接触时的冲击力，所述弹性缓冲件146、软性导管143和吸盘皱褶的设置方式可提高手指组件14的自适应能力。所述爪臂采用铰接的方式与连接座11连接，并在第一爪臂和第二爪臂之间设有第二弹性牵引件40，使硬质件13具有预设范围内的被动自由度，从而可适配被抓取物件的表面，该种设置方式结构简单，制造工艺容易，有利于生产制造，并且爪臂的强度高，寿命长。

作为一种改进的方案，每个硬质件13与所述连接座11之间分别连接有若干个第三弹性牵引件50，所述第三弹性牵引件50连接所述硬质件13的后侧与所述连接座11的后侧；第三弹性牵引件50为弹簧。在自然状态下，所述第三弹性牵引件50可拉扯住硬质件13，从而使硬质件13不会由于重力的影响而往下翻转，并且能使硬质件13在夹取物件时具有阻尼效果，而且还具有一定的复位作用。

上述自然状态为除重力外，不受其他外力作用的状态。

本实施例的其它技术特征与实施例一相同，在此不再详细描述。

实施例三：

参见图1至图3，本实施例提供一种应用实施例一或实施例二所述的手爪100的抓手，包括机座60和两个手爪100，所述机座60包括机架、第一联动臂63、第二联动臂64和联动机构，所述机架包括上板61和下板62，所述第一联动臂63、第二联动臂64和联动机构分别设置在所述下板62上，所述上板61设置在所述所述第一联动臂63、第二联动臂64和联动机构的上侧，所述第一联动臂63和第二联动臂64的形状、尺寸优选设计成相同，所述第一联动臂63和第二联动臂64对称设置在所述联动机构的左侧和右侧，所述第一联动臂63、第二联动臂64的一端与联动机构传动连接，所述联动机构驱动第一联动臂63和第二联动臂64同步展开或相对夹紧；两个手爪100的连接轴20分别连接于所述第一联动臂63、第二联动臂64联动机构的另一端，即自由端，优选的，所述连接轴20与第一联动臂63或第二联动臂64为分体设置，或者设置为一体，两个手爪100的手指组件14朝向两个联动臂相对夹紧的一侧，每个手爪100的两个手指组件14为上下对称布置。

所述联动机构包括驱动装置66和两侧设有齿的齿条65，所述驱动装置66为气缸，所述齿条65设置在所述下板62的上侧，所述气缸66设置在所述下板62的下侧，所述齿条65的端部设有向下延伸的从动件651，所述下板62设有与所述从动件651相适配的从动件安装槽621，所述气缸66的活塞杆连接于所述从动件651，从而驱动所述齿条65沿其长度方向往复活动；所述第一联动臂63、第二联动臂64相对于自由端的一端设有与齿条65相适配的齿轮67，所述齿条65分别与两个联动臂的齿轮67啮合，以驱动所述第一联动臂63和第二联动臂64同步展开或相对夹紧，所述联动机构结构简单，安装、制造方便，传动精准。

当需要抓取物件时，所述齿条65带动齿轮67转动，以驱使第一联动臂63和第二联动臂64同步相对夹紧，当手爪100触碰到被抓物件的表面时，两个手爪主体10可根据被抓物件表面的形状绕连接轴20转动至合适的角度，同时由于爪臂和手指组件14均具有预设范围内的被动自由度，两者均可根据被抓物件表面的形状调整到一个合适的角度，以使手指组件14更加贴合于被抓物件的表面，从而提高手爪100与被抓物件的配合程度，使抓手抓取物件时更加稳固。

所述第一联动臂63、第二联动臂64与手爪100连接的一端向其夹紧的方向折弯形成手爪安装部68，所述连接轴20安装在所述手爪安装部68，所述连接轴20的中轴线与所述手爪安装部68的长度方向平行，所述第一联动臂63、第二联动臂64折弯的设置方式更加适用于夹持表面为曲面的物件。优选的，所述第一联动臂63、第二联动臂64为刚性臂或柔性臂。

本实用新型提供的抓手由于采用了上述手爪100，因此能够提高其自适应能力，使抓手更贴合物件的表面、抓取更稳固，并且在抓取物件时不限于只能吸附被抓物件的一个表面，或者不限于只能吸附表面为平面的物件，即可吸附表面为曲面的物件，也可吸附被抓物件的至少一个表面，从而提高了抓手的通用性和实用性。

根据上述说明书的揭示和教导，本实用新型所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本实用新型的一些修改和变更也应当落入本实用新型的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本实用新型构成任何限制。