一种弧形机械手爪的制作方法

本发明属于机电技术领域，涉及一种机械手爪，具体地说，涉及一种专门用于圆柱形物体抓取的机械式手爪。

背景技术：

机械手爪是一种用于配合机器人或其他机电设备完成对不同形状物体抓取任务的执行部件。迄今为止人们开发了各种不同结构形式的机械手爪用于执行对象抓取操作。如专利201420168114.2公开了一种专门用于抓取圆柱形物体的自适应机械手，该机械手在手抓的下端装有自适应机构，可以实现从圆柱轴向方向实现对不同直径尺寸的圆柱形物体进行抓取；专利201620288228X公开了一种应用于发动机装配生产线的机器人手抓，这种手抓有三抓型与两抓型，可以用于夹紧指定的工件。专利2017204832453公开了一种夹取试管用三轴机械抓放手，包括工作台与四个驱动机构，主要用于各种试管的夹取。这些不同结构形式的机械手爪为实现工业生产的自动化程度做出了积极地贡献。

尽管存在各种各样的机械手爪形式，但由于所抓取目标的多样性以及对抓取操作的个性化要求，现有的机械手爪结构形式仍在不断发展，以满足工业生产需求。本发明的主要目的在提供一种满足圆柱形物体抓取、结构紧凑、驱动简单、运动灵活的机械手爪。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种结构简单、运动灵活、抓取可靠的弧形机械手爪。

为了实现上述目的，本发明提供的弧形机械手爪，主要包含手爪平台模块、抱闸模块、抱紧手指模块以及驱动模块。

所述的手爪平台模块主要由上平台模块、下平台模块、平台连接块组成，在上、下平台模块上开有弧形槽，该弧形槽用于为抱紧手指模块的运动提供引导。上、下平台模块通过平台连接块连为一体，主要用于容纳与安装抱紧手指模块与驱动模块。

抱闸模块主要由抱闸推杆、恢复弹簧、导向座及抱闸组成。抱闸模块安装在上、下平台模块之间，主要用于对所抓取的圆柱体进行径向压紧。

抱紧手指模块即是本发明中用于执行抱紧圆柱体工件任务的执行部件，它是由手指连杆销、弧形连杆、连杆滑块销、滑块副、弧形手指组成。弧形手指有两个，并可以沿上、下平台模块的弧形导槽运动。弧形连杆有两个，该连杆对称布置，一端与滑块副连接，另一端与弧形手指连接。滑块副与丝杠螺母连接，并可沿丝杠轴向运动。在滑块副的推动下，弧形连杆推动弧形手指沿上、下平台模块组成的弧形滑槽运动。

驱动模块是指在本发明中，提供源动力，并控制手指执行任务的模块，包含电机，丝杠，丝杠支板、丝杠座、丝杠螺母。

驱动模块与抱紧手指模块均安装于手爪平台模块中，在驱动模块的带动下，弧形手指可相对于手爪平台模块弧形地伸出或缩回，从而完成圆柱形物体的抓取操作任务。

附图说明

图1是弧形机械手爪整体结构示意图；

图2是手爪平台模块结构示意图；

图3是抱闸模块结构示意图；

图4是抱紧手指模块结构示意图；

图5是弧形手指结构示意图；

图6是滑块副结构剖面示意图：

图7是驱动模块结构示意图。

图中各标号表示：

1、手爪平台模块；2、抱闸模块；3、抱紧手指模块；4、驱动模块；1-1、上平台模块；1-2、下平台模块；1-3、平台连接块1；1-4平台连接块2；1-5、弧形槽；2-1、抱闸推杆；2-2、恢复弹簧；2-3、导向座；2-4、抱闸；3-1、手指连杆销；3-2、弧形连杆；3-3、连杆滑块销；3-4、滑块副；3-5、弧形手指；3-4-1、滑块；3-4-2压缩杆；3-4-3、压缩弹簧；3-4-4、圆螺母；3-4-5、套筒；3-5-1、前端手指；3-5-2、螺栓；3-5-3、导向轴；3-5-4、连杆手指转接块；3-5-5、转接块销轴；3-5-6、支撑轮；3-5-7、手指滑动块；4-1、电机；4-2丝杠座；4-3、丝杠支板；4-4、丝杠螺母；4-5丝杠。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例做详细说明：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。

如图1所示，本发明的一种弧形机械手爪，包括手爪平台模块1、抱闸模块2、抱紧手指模块3、驱动模块4。

抱闸模块2通过螺栓固定在手爪平台模块1上，抱紧手指模块3的滑块副3-4与驱动模块4的丝杠螺母4-4通过螺栓连接；抱紧手指模块3的弧形手指3-5通过导向销3-5-3及支撑轮3-5-6被限制在上平台模块1-1和下平台模块1-2上的弧形槽1-5内运动；驱动模块4通过丝杠支板4-3与手爪平台模块1连接。

本发明的手爪平台模块1由上平台模块1-1、下平台模块1-2、平台连接块1-3、平台连接块1-4组成；上平台模块1-1、下平台模块1-2上加工有弧形槽1-5，上平台模块1-1、下平台模块1-2通过平台连接块1-3和平台连接块1-4连接为一个整体，上平台模块1-1、下平台模块1-2上的弧形槽1-5构成了弧形手指3-5的运行轨道。

本发明的抱闸模块2由抱闸推杆2-1、恢复弹簧2-2、导向座2-3及抱闸2-4组成；导向座2-3上开有通孔，抱闸推杆2-1通过通孔与导向座2-3滑动连接；抱闸推杆2-1一端设计有凸台，另一端通过螺纹与抱闸2-4连接；恢复弹簧2-2安装在抱闸推杆2-1与导向座2-3之间，在没有外部施加力的情况下，恢复弹簧2-2使抱闸2-4始终与导向座2-3接触。

本发明的抱紧手指模块3由手指连杆销3-1、弧形连杆3-2、连杆滑块销3-3、滑块副3-4、弧形手指3-5组成；弧形连杆3-2一端通过连杆滑块销3-3与滑块副3-4连接，另一端通过手指连杆销3-1与弧形手指3-5连接；弧形手指3-5可在弧形连杆3-2的推动下沿上平台模块1和向平台模块2的弧形槽运动。

本发明的弧形手指3-5由前端手指3-5-1、螺栓3-5-2、导向轴3-5-3、连杆手指转接块3-5-4、转接块销轴3-5-5、支撑轮3-5-6、手指滑动块3-5-7组成；前端手指3-5-1通过螺栓3-5-2与手指滑动块3-5-7固连；导向轴3-5-3安装在手指滑动块3-5-7上，并可以相对手指滑动块3-5-7转动；支撑轮3-5-6安装在滑动块3-5-7上，并可以相对手指滑动块3-5-7转动；支撑轮3-5-6的转动中心与导向轴3-5-3的转动中心不平行；连杆手指转接块3-5-4通过转接块销轴3-5-5与手指滑动块3-5-7固连。

本发明的滑块副3-4由滑块3-4-1、压缩杆3-4-2、压缩弹簧3-4-3、圆螺母3-4-4、套筒3-4-5组成；套筒3-4-5通过螺栓安装在滑块3-4-1上，套筒3-4-5内部开有孔洞，该孔洞与滑块3-4-1上的孔洞构成一体；压缩弹簧3-4-3安装在压缩杆3-4-2上，压缩杆3-4-2安装在滑块3-4-1与套筒3-4-5形成的孔洞内，压缩杆3-4-2一端设计有凸台，另一端穿出套筒3-4-5并通过螺纹与圆螺母3-4-4连接。压缩杆3-4-2在压缩弹簧3-4-3的作用下始终有远离滑块3-4-1的趋势。

本发明的驱动模块4由电机4-1、丝杠座4-2、丝杠支板4-3、丝杠螺母4-4以及丝杠4-5组成；电机4-1通过螺栓与丝杠座4-2连接；丝杠支板4-3一端与丝杠座4-2固连，另一端与上平台模块1-1和下平台模块1-2固连；丝杠4-5一端与丝杠座4-2转动连接，另一端与导向座2-3转动连接；电机4-1的运动通过联轴器传递给丝杠4-5；丝杠螺母4-4安装在丝杠4-5上。

本发明的弧形机械手爪的工作过程可描述为，在图4所示状态下，电机4-1带动丝杠4-5正转，从而驱动丝杠螺母4-4向手爪平台模块1移动；由于滑块副3-4与丝杠螺母4-4固连，从而滑块副3-4向手爪平台模块1移动；弧形连杆3-2一端与滑块副3-4连接，另一端与弧形手指3-5连接，弧形手指3-5被限制在只能在手爪平台模块1中的弧形槽1-5中运动，则在滑块副3-4的推动下，弧形手指3-5沿手爪平台模块1的弧形槽1-5推出，从而实现对圆柱形物体的包络；同时当滑块副3-4运动至与抱闸模块2接触时，由于恢复弹簧2-2的刚度小于压缩弹簧3-4-3的刚度，所以抱闸模块2的抱闸推杆2-1便在压缩杆3-4-2的推动下向手爪平台模块1的中心推出，实现对被抓取圆柱体的压紧；由于压缩杆3-4-2可沿滑块3-4-1运动，因此，当抱闸模块2的抱闸2-4压紧被抓取圆柱体而不能继续向前推出时，抱闸推杆2-1推动压缩杆3-4-2对压缩弹簧3-4-3进行压缩，从而推动压缩杆3-4-2滑出滑块3-4-1，实现运动缓冲；反之，当电机4-1带动丝杠4-5反转时，滑块副3-4通过弧形连杆3-2带动弧形手指3-5沿手爪平台模块1上的弧形槽1-5缩回手爪平台模块1内部，与此同时抱闸模块2与滑块副3-4脱离接触，抱闸模块2的抱闸2-4则通过抱闸推杆2-1在恢复弹簧2-2的恢复力作用下收回。