一种气动三指构型柔性夹爪的制作方法

本实用新型涉及机器人抓取装置的技术领域，尤其涉及一种气动三指构型柔性夹爪。

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，本实用新型设计了一种气动三指构型柔性夹爪，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。

技术实现要素：

本实用新型为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种气动三指构型柔性夹爪，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。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种气动三指构型柔性夹爪，包括三根软体手指和用于安装三根所述软体手指的手指基座，所述手指基座的一端上设置有三个手指导轨臂，三个所述手指导轨臂均匀分布在所述手指基座的一端的外圈，三个所述软体手指分别设置在所述手指导轨臂上，所述软体手指通过气管接头连通外置设有阀门的气路；

所述软体手指包括手指接头、手指指板、手指指背和手指关节，所述手指指板和手指指背互相平行贴合在一起，所述手指指背远离贴合所述手指指板的一侧设置有若干手指关节，所述手指关节为内部中空的气囊，若干手指关节互相连通，所述手指接头上设置有用于与所述手指关节连通的通气口，所述气管接头连通所述手指接头，外置设有阀门的气路依次通过所述气管接头和手指接头的通气孔连通所述手指关节，向所述手指关节内充气或者吸气。本装置采用软体手指，通过外置的带有阀门的气路向软体手指的内部进行充气或者吸气来控制软体手指抓取或者放开待抓取物，可在生产线上完成对轻质量物品的抓取、分拣任务，也可在极限或者有害的环境下代替人工实现灵活、精确、快速、高重复度的抓取操作；同时因为是软体手指，所以夹爪本身不需要使用复杂控制算法，通过手指本身的柔性即可以实现对不同形状、尺寸物体的被动自适应抓握，抓取和放置过程稳定性高；并且在抓取易碎、表面易刮伤的物品时不会损伤待抓取物的表面。

进一步：所述手指导轨臂上设置有滑槽，所述滑槽内嵌套有可在所述手指导轨臂内滑动的滑块，所述软体手指设置在所述滑块上。通过在手指导轨臂内设置可活动的滑块，通过调整滑块距离手指基座的距离，即可以灵活调整手指之间的间距，用于抓取不同尺寸的待抓取物，提高气动三指构型柔性夹爪的适用范围。

进一步：所述滑块可通过紧固件固定在所述手指导轨臂上。当需要批量抓取同类抓取物时，通过紧固件调整滑块位于所述手指导轨臂上的位置，实现批量精准抓取。

进一步：所述手指指板远离贴合所述手指指背的一侧的表面设置有若干凸起的摩擦条。设置增大摩擦力的凸起的摩擦条，用于增大手指与待抓取物之间的摩擦系数，提高抓取的牢固性。

进一步：所述软体手指与所述气管接头的连接处套设有密封结构，所述密封结构包括上部密封结构和下部密封结构，所述上部密封结构的一端通过螺纹连接所述气管接头，所述上部密封结构的另一端通过紧固件与所述下部密封结构的一端密封连接，所述下部密封结构的另一端与所述手指接头密封连接。通过可拆卸的螺纹连接，便于各部件的维护、替换，便于组合、安装，提高安装效率。

进一步：所述上部密封结构的另一端设置凸起的截面圆锥型圆台，所述截面圆锥型圆台上设有贯穿的气管通道，所述截面圆锥型圆台的外侧设置有螺纹，所述下部密封结构上设置有贯穿的气管通道，所述下部密封结构的一端的内圈设置有截面圆锥型凹槽，所述截面圆锥型凹槽的内壁上设置有螺纹，所述截面圆锥型圆台与所述截面圆锥型凹槽互相配合通过螺纹密封连接。

进一步：所述软体手指通过所述密封结构固定设置在所述滑块上。将软体手指通过密封结构设置在滑块上，密封结构通过紧固件可拆卸的设置在滑块上，考虑到软体手指的日常使用损耗，通过密封结构实现可拆卸替换，提高装置的整体使用寿命。

进一步：所述手指指板和手指指背为长条状。设置为长条状的手指指板和指背，便于手指抓取过程中的握紧和张开。

进一步：所述手指接头、手指指板、手指指背和手指关节的材质为硅橡胶软体材料。采用Wacker M4649型硅橡胶(室温硫化双组分硅橡胶)材质，具有中等硬度、非常好的流动性、高抗撕裂强度，在室温下不收缩能快速固化，加热可加速固化时间的特点，作为高性能的混合铸模胶，可适用于制作尺寸要求较高的软体手指的材料。

进一步：所述手指基座的另一端上安装有法兰。在手指基座上采用法兰的结构设计，便于与机械臂或者其他执行端的直接连接，提高安装效率。

基于上述技术方案，本实用新型的有益效果是：本实用新型涉及机器人抓取装置的技术领域，尤其涉及一种气动三指构型柔性夹爪，包括三根软体手指和手指基座，手指基座上设置有三个手指导轨臂，三个所述手指导轨臂均匀分布在手指基座的外圈，三个软体手指分别设置在手指导轨臂上，软体手指通过气管接头连通外置设有阀门的气路；软体手指包括手指接头、手指指板、手指指背和手指关节，手指指板和手指指背平行贴合在一起，手指指背远离贴合手指指板的一侧设置有若干手指关节，手指关节为内部中空的气囊，若干手指关节互相连通，手指接头上设置有通气口，气管接头连通手指接头，外置设有阀门的气路依次通过气管接头和手指接头的通气孔连通手指关节，向手指关节内充气或者吸气。本装置采用软体手指，通过外置的带有阀门的气路向软体手指的内部进行充气或者吸气来控制软体手指抓取或者放开待抓取物。本装置具有结构简单，自由度少，适应性强的特点，可在生产线上完成对轻质量物品的抓取、分拣任务，也可在极限或者有害的环境下代替人工实现灵活、精确、快速、高重复度的抓取操作；夹爪本身不需要使用复杂控制算法，通过硅橡胶本身的柔性即可以实现对不同形状、尺寸物体的被动自适应抓握，抓取和放置过程稳定性高；手指采用Wacker M4649型硅橡胶材质，本身带有柔性，配合气动系统可以对被抓取物体产生自适应形变，从而达到夹爪与被抓物体表面紧密贴合的效果；本夹爪与其他刚性机械夹爪相比，没有复杂的结构；且Wacker M4649型硅橡胶材质在人和机器人交互中有良好的安全保障，并且在抓取易碎、表面易刮伤的物品时有不可替代的优势。

附图说明

图1为本实用新型一种气动三指构型柔性夹爪的结构示意图；

图2为本实用新型一种气动三指构型柔性夹爪的单一手指与气管接头通过密封结构密封的结构示意图；

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、手指基座，2、手指，21、手指接头，22、手指指板，23、手指指背，24、手指关节，25、摩擦条，3、手指导轨臂，4、气管接头，5、密封结构，51、上部密封结构，52、下部密封结构，6、滑块，7、法兰。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

如图1及图2所示，一种气动三指构型柔性夹爪，包括三根软体手指2和用于安装三根所述软体手指2的手指基座1，所述手指基座1的一端上设置有三个手指导轨臂3，三个所述手指导轨臂3均匀分布在所述手指基座1的一端的外圈，三个所述软体手指2分别设置在所述手指导轨臂3上，所述软体手指2通过气管接头4连通外置的设有阀门的气路；

所述软体手指2包括手指接头21、手指指板22、手指指背23和手指关节24，所述手指指板22和手指指背23互相平行贴合在一起，所述手指指背23远离贴合所述手指指板22的一侧设置有若干手指关节24，所述手指关节24为内部中空的气囊，若干手指关节24互相连通，所述手指接头21上设置有用于与所述手指关节24连通的通气口，所述气管接头4连通所述手指接头21，外置设有阀门的气路依次通过所述气管接头4和手指接头21的通气孔连通所述手指关节24，向所述手指关节24内充气或者吸气。在长75mm、宽30mm和厚30mm的软体手指2上，在手指指背23上设置4个间距为14mm的手指关节24，在手指指板22上设置10个间距为5.2mm突起的摩擦条25。

进一步：所述手指导轨臂3上设置有滑槽，所述滑槽内嵌套有可在所述手指导轨臂3内滑动的滑块6，所述软体手指2设置在所述滑块6上。

进一步：所述滑块6可通过紧固件固定在所述手指导轨臂3上。

进一步：所述手指指板22远离贴合所述手指指背23的一侧的的表面设置有若干凸起的摩擦条25。

进一步：所述软体手指2与所述气管接头4的连接处套设有密封结构5，所述密封结构5包括上部密封结构51和下部密封结构52，所述上部密封结构51的一端通过螺纹连接所述气管接头4，所述上部密封结构51的另一端通过紧固件与所述下部密封结构52的一端密封连接，所述下部密封结构52的另一端与所述手指接头21密封连接。

进一步：所述上部密封结构51的另一端设置凸起的截面圆锥型圆台，所述截面圆锥型圆台上设有贯穿的气管通道，所述截面圆锥型圆台的外侧设置有螺纹，所述下部密封结构52上设置有贯穿的气管通道，所述下部密封结构52的一端的内圈设置有截面圆锥型凹槽，所述截面圆锥型凹槽的内壁上设置有螺纹，所述截面圆锥型圆台与所述截面圆锥型凹槽互相配合通过螺纹密封连接。

进一步：所述软体手指2通过所述密封结构5固定设置在所述滑块6上。所述密封结构5通过紧固件可拆卸地设置在所述滑块6上。

进一步：所述手指指板22和手指指背23为长条状。

进一步：所述手指接头21、手指指板22、手指指背23和手指关节24的材质为硅橡胶软体材料。所述摩擦条25的材质为硅橡胶软体材料。

进一步：所述手指基座1的另一端上安装有法兰7。

本装置的工作原理：首先根据待抓取物的尺寸合理调整滑块6在手指导轨臂3上的位置，在通过外置的带有阀门的气路通过气管接头4上的进气口向软体手指2中的手指关节24内充气，使所述软体手指2的指尖向外侧弯曲，用于准备抓取待抓取物后，吸取软体手指2中的手指关节24内的气体，使所述软体手指2的指尖向内侧弯曲，抓取待抓取物后运送至指定位置后，通过向软体手指2中的手指关节24内充气，松开待抓取物，完成抓取任务。可调整滑块6在手指导轨臂3的位置，可用于抓取不同尺寸的待抓取物。

本实用新型涉及机器人抓取装置的技术领域，尤其涉及一种气动三指构型柔性夹爪，包括三根软体手指和手指基座，手指基座上设置有三个手指导轨臂，三个所述手指导轨臂均匀分布在手指基座的外圈，三个软体手指分别设置在手指导轨臂上，软体手指通过气管接头连通外置设有阀门的气路；软体手指包括手指接头、手指指板、手指指背和手指关节，手指指板和手指指背平行贴合在一起，手指指背远离贴合手指指板的一侧设置有若干手指关节，手指关节为内部中空的气囊，若干手指关节互相连通，手指接头上设置有通气口，气管接头连通手指接头，外置设有阀门的气路依次通过气管接头和手指接头的通气孔连通手指关节，向手指关节内充气或者吸气。本装置采用软体手指，通过外置的带有阀门的气路向软体手指的内部进行充气或者吸气来控制软体手指抓取或者放开待抓取物。本装置具有结构简单，自由度少，适应性强的特点，可在生产线上完成对轻质量物品的抓取、分拣任务，也可在极限或者有害的环境下代替人工实现灵活、精确、快速、高重复度的抓取操作；夹爪本身不需要使用复杂控制算法，通过硅橡胶本身的柔性即可以实现对不同形状、尺寸物体的被动自适应抓握，抓取和放置过程稳定性高；手指采用Wacker M4649型硅橡胶材质，本身带有柔性，配合气动系统可以对被抓取物体产生自适应形变，从而达到夹爪与被抓物体表面紧密贴合的效果；本夹爪与其他刚性机械夹爪相比，没有复杂的结构；且Wacker M4649型硅橡胶材质在人和机器人交互中有良好的安全保障，并且在抓取易碎、表面易刮伤的物品时有不可替代的优势。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。