一种气缸驱动的自适应机械手的制作方法

本实用新型涉及机器人抓取装置的技术领域，尤其涉及一种气缸驱动的自适应机械手。

背景技术：

在物流行业的自动化生产领域，常常需要工业机器人完成一些物料的抓取、搬运等工序。吸盘作为工业机器人进行物流中复杂物料抓取作业的执行工具，其抓取的准确性、抓取力和稳定性对作业过程的效率和安全性具有重要的影响。目前，对于形状规则的物料，如立方体，圆柱体，现有的吸盘来完成抓取及搬运是非常方便的。但是，对于一些形状不规则，表面状况较差的物料，由于其表面具有凸起、凹坑等存在，用现有的真空吸盘容易产生漏气现象，真空度达不到的要求。另外，在机器人作业的各种环境中，希望吸盘适用性广、驱动简单，现有的吸盘往往无法满足要求。

基于此，本实用新型设计了一种气缸驱动的自适应机械手，能够有效抓取不同尺寸和重量的物体，实现精确的多指抓取，具有结构紧凑、抓取稳定性高、应用范围广等优点。

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缸驱动的自适应机械手，能够有效抓取不同尺寸和重量的物体，实现精确的多指抓取，具有结构紧凑、抓取稳定性高、应用范围广等优点。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：

一种气缸驱动的自适应机械手，包括中心轴，所述中心轴的一端设置有吸盘，所述吸盘通过吸盘驱动机构驱动可沿所述中心轴的轴线相对移动，所述中心轴外固定套设有套筒，所述套筒外的四周设置有活动手指，所述活动手指通过手指气缸的驱动实现活动手指的合拢或者张开；

所述活动手指包括三角板和连杆六，所述手指气缸的一端活动连接在所述中心轴的另一端上，所述手指气缸的另一端活动连接在三角板的第一个角上，所述连杆六活动连接在所述三角板的第二个角上，所述三角板的第三个角活动连接在所述套筒外并可绕所述套筒旋转，所述手指气缸可驱动所述三角板绕其与所述套筒的连接处旋转从而带动所述连杆六靠近或者远离所述吸盘，从而实现所述活动手指的合拢或者张开。

通过控制系统控制吸盘驱动机构带动吸盘吸取抓取物，同时通过控制系统控制手指气缸推动三角板绕套筒逆时针转动，带动连杆六产生了向内勾的动作，可以将被夹持物体抓牢，实现抓取任务。

进一步：所述活动手指还包括连杆一、连杆二、连杆三、连杆四和连杆五，所述连杆一的一端活动连接着所述手指气缸的另一端且连接处可通过导杆滑动机构沿所述中心轴的轴线相对移动，所述连杆一的另一端活动连接在所述三角板的第一个角上，所述连杆二的一端活动连接在所述三角板的第二个角上，所述连杆二的另一端活动连接所述连杆四的一端，所述连杆四的另一端活动连接所述连杆六的一端，所述连杆三的一端活动连接在所述三角板的第三个角上且其连接处可绕所述套筒旋转，所述连杆三的另一端活动连接在所述连杆四上并且连接处位于所述连杆四的两端之间，所述连杆三的另一端还活动连接所述连杆五的一端，所述连杆五的另一端活动连接所述连杆六的另一端。通过设置连杆一、连杆二、连杆三、连杆四和连杆五连杆配合三角板及连杆六，通过手指气缸驱动连杆六靠近或者远离吸盘，实现活动手指的合拢或者张开。

进一步：所述吸盘驱动机构包括伸缩杆，所述伸缩杆的一端通过弹簧活动连接在所述中心轴的一端上，所述伸缩杆的另一端连接着所述吸盘，所述中心轴为一端开口的内部中空的直管，所述套筒为两端开口的管装壳体，所述中心轴的开口的一端固定嵌设在所述套筒一端的开口内，所述伸缩杆的一端设置在所述套筒另一端的开口内并可沿所述套筒的轴向移动，所述中心轴、伸缩杆的一端和所述套筒的内壁通过密封件组合成一个密封的容纳腔，在所述中心轴上远离所述套筒的一端设置有连通外置气源的进气口，所述套筒的侧壁上设置有出气口，所述进气口和出气口处均设置有阀门，所述阀门的开关通过线路连接着外置的控制系统，所述控制系统通过控制所述阀门来调整所述容纳腔内的气量从而驱动所述伸缩杆靠近或者远离所述中心轴。

进一步：所述导杆滑动机构包括套环、导杆和滑块，所述套环固定套设在所述中心轴外并位于所述中心轴的另一端与所述套筒之间，所述导杆连接在所述套环和所述套筒之间，所述导杆上套设有活动的滑块，所述手指气缸的另一端与连杆一的一端均活动连接在所述滑块上。设置套环及通过导杆连接套筒，使连接手指气缸及连杆一的滑块可在滑轨上相对移动，完成手指气缸的伸缩驱动功能。

进一步：所述活动手指至少有三个，均匀分布在所述套筒的四周。在吸盘的四周设置至少三个活动手指，即可实现除了吸盘的吸取力之外，在吸盘的周边均匀分布有活动手指，可以实现不同尺寸、不同形状物体的多点吸取，保障整体的吸取效果。

进一步：所述手指气缸通过线路连接外置的控制系统。也可以通过其他方式实现手指气缸的驱动，例如在指气缸内设置控制器，外置的控制系统通过蓝牙或者WiFi控制手指气缸的驱动；同理亦可适用于吸盘驱动机构的控制系统。

进一步：所述手指气缸的一端通过铰链支架活动连接在所述中心轴的另一端上，铰链支架实现手指气缸的活动连接，且便于安装维护。

进一步：所述连杆三靠近所述中心轴的一侧外包覆有指腹，所述连杆六靠近所述中心轴的一侧外包覆有指尖，所述指腹与所述指尖的材质为聚氨酯材料。在活动手指中连杆与待抓取物的接触面设置软性的指腹及指尖，防止防止抓取时磨损待抓取物表面；聚氨酯树脂是一种具有高强度、抗撕裂、耐磨等特性的高分子材料，聚氨酯软性泡沫可作为连杆的衬垫，因其耐磨及软性的特质包覆在连杆四及连杆六与待抓取物额接触的内侧，防止抓取时磨损待抓取物表面。

进一步：所述吸盘为真空吸盘，所述吸盘的材质为PVC材质。采用PVC材质这类软性制造吸盘结合真空发生器的吸取力，实现吸取功能，避免损伤待抓取物的表面，降低了待吸取物的吸取损耗。

进一步：所述中心轴的另一端端部设置有连接法兰盘，使自适应机械手可以与机械臂或其他末端执行器进行无缝连接，便于机械手的匹配使用及安装维护。

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，尤其涉及一种气缸驱动的自适应机械手，通过在吸盘的四周设置多个配合使用的活动手指实现对不规则物的精准抓取，直接采用手指气缸驱动活动手指的各连杆等部件，使各连杆组合而成活动手指抓紧或者放开，从而实现活动手指的精准抓功能，能够有效抓取不同尺寸、复杂形状的物体，并能自动调整活动手指的各组合连杆的闭合角度达到夹紧的目的，具有结构紧凑、抓取稳定性高、应用范围广等优点。

附图说明

图1为本实用新型一种气缸驱动的自适应机械手的结构示意图；

图2为本实用新型一种气缸驱动的自适应机械手中活动手指的结构示意图；

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、中心轴，2、吸盘，3、吸盘驱动机构，31、进气口，32、出气口，33、伸缩杆，4、套筒，5、活动手指，51、连杆一，52、三角板，53、连杆二，54、连杆三，55、连杆四，56、连杆五，57、连杆六，58、指腹，59、指尖，6、手指气缸，7、套环，8、导杆，9、滑块，10、铰链支架，11、法兰盘。

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，一种气缸驱动的自适应机械手，包括中心轴1，所述中心轴1的一端设置有吸盘2，所述吸盘2通过吸盘驱动机构3驱动可沿所述中心轴1的轴线相对移动，所述中心轴1外固定套设有套筒4，所述套筒4外的四周设置有活动手指5，所述活动手指5通过手指气缸6的驱动实现活动手指5的合拢或者张开；

所述活动手指5包括三角板52和连杆六57，所述手指气缸6的一端活动连接在所述中心轴1的另一端上，所述手指气缸6的另一端活动连接在三角板52的第一个角上，所述连杆六活动连接在所述三角板52的第二个角上，所述三角板52的第三个角活动连接在所述套筒4外并可绕所述套筒旋转，所述手指气缸6可驱动所述三角板52绕其与所述套筒4的连接处旋转从而带动所述连杆六57靠近或者远离所述吸盘2，从而实现所述活动手指5的合拢或者张开。

进一步：所述活动手指5还包括连杆一51、连杆二53、连杆三54、连杆四55和连杆五56，所述连杆一51的一端活动连接着所述手指气缸6的另一端且连接处可通过导杆滑动机构沿所述中心轴1的轴线相对移动，所述连杆一51的另一端活动连接在所述三角板52的第一个角上，所述连杆二53的一端活动连接在所述三角板52的第二个角上，所述连杆二53的另一端活动连接所述连杆四55的一端，所述连杆四55的另一端活动连接所述连杆六57的一端，所述连杆三54的一端活动连接在所述三角板52的第三个角上且其连接处可绕所述套筒4旋转，所述连杆三54的另一端活动连接在所述连杆四55上并且连接处位于所述连杆四55的两端之间，所述连杆三54的另一端还活动连接所述连杆五56的一端，所述连杆五56的另一端活动连接所述连杆六57的另一端。

进一步：所述吸盘驱动机构3包括伸缩杆33，所述伸缩杆33的一端通过弹簧活动连接在所述中心轴1的一端上，所述伸缩杆33的另一端连接着所述吸盘2，所述中心轴1为一端开口的内部中空的直管，所述套筒4为两端开口的管装壳体，所述中心轴1的开口的一端固定嵌设在所述套筒4一端的开口内，所述伸缩杆33的一端设置在所述套筒4另一端的开口内并可沿所述套筒4的轴向移动，所述中心轴1、伸缩杆33的一端和所述套筒4的内壁通过密封件组合成一个密封的容纳腔，在所述中心轴1上远离所述套筒4的一端设置有连通外置气源的进气口31，所述套筒4的侧壁上设置有出气口32，所述进气口31和出气口32处均设置有阀门，所述阀门的开关通过线路连接着外置的控制系统，所述控制系统通过控制所述阀门来调整所述容纳腔内的气量从而驱动所述伸缩杆33靠近或者远离所述中心轴1。

进一步：所述导杆滑动机构包括套环7、导杆8和滑块9，所述套环7固定套设在所述中心轴1外并位于所述中心轴1的另一端与所述套筒4之间，所述导杆8连接在所述套环7和所述套筒4之间，所述导杆8上套设有活动的滑块9，所述手指气缸6的另一端与连杆一51的一端均活动连接在所述滑块9上。

进一步：所述活动手指5至少有三个，均匀分布在所述套筒4的四周。在本实施例中，设置三个活动手指5，均匀分布在套筒4的四周。

进一步:所述手指气缸6通过线路连接外置的控制系统。也可以通过其他方式实现手指气缸的驱动，例如在指气缸内设置控制器，外置的控制系统通过蓝牙或者WiFi控制手指气缸的驱动；同理亦可适用于吸盘驱动机构的控制系统。

进一步：所述手指气缸6的一端通过铰链支架10活动连接在所述中心轴1的另一端上。

进一步：所述连杆三54靠近所述中心轴1的一侧外包覆有指腹58，所述连杆六57靠近所述中心轴1的一侧外包覆有指尖59，所述指腹58与所述指尖59的材质为软性泡沫类的聚氨酯材料。

进一步：所述吸盘2为真空吸盘，所述吸盘2的材质为PVC材质。

进一步：所述中心轴1的另一端端部设置有连接法兰盘11，可通过法兰盘11将气缸驱动的自适应机械手于机械臂或其他末端执行器进行无缝连接。

本装置的工作原理：如图1及图2所示，通过外置的控制系统控制吸盘驱动机构3中进气口31和出气口32的阀门向套筒4、中心轴1及伸缩杆33组合形成一个密封的容纳腔内的充气量，实现推出伸缩杆33及吸盘2吸取待抓取物后，伸缩杆33向上移动，完成吸盘2的吸取任务，同时通过外置的控制系统控制手指气缸6推动滑块9在导杆8上向吸盘2的方向移动，从而带动连杆一51向下推进，从而使连杆51与三角板52的连接端靠近吸盘2，同时带动三角板52逆时针转动，从而致使连杆二53与三角板52的连接端向上及远离吸盘2的方向移动，进而推动连杆三54与连杆四55的连接端向上移动，使连接杆五56朝向吸盘2的方向旋转，通过连杆四55及连杆六57的配合旋转，使指腹58向吸盘2的方向移动及指尖59向吸盘2的方向做出向内侧勾取的动作，抓取并夹牢待抓取物，完成待抓取物的抓取工作，当自适应机械手将抓取物移送至指定位置，收缩手指气缸6，从而驱动各连杆将抓取物松开，即完成一次抓取任务。

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。