抓取机构、抓取装置及机器人的制作方法
【专利摘要】一种抓取机构、抓取装置及机器人，其中，抓取机构包括相对设置的一对抓取安装板、抓取驱动器、旋转臂、以及一对夹臂组件，抓取驱动器包括固定于一抓取安装板上的驱动器本体以及设置于驱动器本体上的转轴，旋转臂包括与抓取安装板相对设置的本体部以及沿本体部朝向抓取驱动器一侧突出并与转轴固定连接的中间连接部，该对夹臂组件相对设置。其中，夹爪通过滑槽与导轨结构滑动连接，导轨结构限定了夹爪的运动轨迹，使夹爪只能沿着导轨结构相对于抓取安装板运动，并呈直线运动，这使得夹持部的运动轨迹也是直线运动，使得夹爪在夹持的状态与在夹持前的状态中不存在高度差，从而避免了夹爪夹持不到物件的夹持平衡点的情况。
【专利说明】
抓取机构、抓取装置及机器人
技术领域
[0001] 本实用新型属于机械人领域，尤其涉及一种抓取机构、具有该抓取机构的抓取装 置以及机器人。
【背景技术】
[0002] 桌面型机械手的执行端具有用于抓取物件的抓取机构，而抓取机构的夹爪通常是 绕一旋转点进行收合，这样，夹爪的夹持部的运动轨迹为曲线，导致夹爪的夹持部在夹持的 状态与在夹持前的状态中存在一定的高度差，对于待夹持物件的尺寸较小，该高度差会导 致夹爪会夹持不到物件相应的夹持平衡点，不利于夹取物件。
[0003] 此外，抓取机构常采用齿轮组件来实现其夹爪的张合，但为确保齿轮件的正常运 行，齿轮的轮齿之间需留有供啮合的活动间隙，齿轮间可以发生一定位移，这导致夹爪在使 用过程中存在一定的晃动。 【实用新型内容】
[0004] 本实用新型的目的在于克服上述现有技术的不足，提供了一种抓取机构，旨在使 夹爪的夹持部在夹持的状态与在夹持前的状态的高度差保持一致，以便于夹取物件。
[0005] 本实用新型是这样实现的，一种抓取机构，包括：
[0006] 相对设置的一对抓取安装板；
[0007] 抓取驱动器，所述抓取驱动器包括固定于一所述抓取安装板上的驱动器本体以及 设置于所述驱动器本体上的转轴；
[0008] 旋转臂，所述旋转臂包括与所述抓取安装板相对设置的本体部以及沿所述本体部 朝向所述抓取驱动器一侧突出并与所述转轴固定连接的中间连接部；
[0009] -对夹臂组件，该对夹臂组件相对设置，且各所述夹臂组件包括用于夹持物件的 夹爪、一端铰接于所述旋转臂上和另一端铰接于所述夹爪上的连杆以及安装于对应所述抓 取安装板上并位于所述抓取安装板与夹爪之间以使所述夹爪相对于所述抓取安装板滑动 而实现张开或者闭合的导轨结构。
[0010] 可选地，所述旋转臂还包括位于所述中间连接部两侧且与所述连杆一端铰接的侧 边连接部，且所述中间连接部的任一侧设有至少一个所述侧边连接部。
[0011] 可选地，所述中间连接部两侧的所述侧边连接部以所述中间连接部为中心对称设 置。
[0012] 可选地，各所述导轨结构包括固定安装于对应所述抓取安装板上的导轨以及安装 于所述夹爪上并与所述导轨配合以使所述夹爪相对于所述导轨移动的导向件，所述导向件 设有与所述导轨滑动配合的滑槽。
[0013] 可选地，所述夹爪包括与所述连杆铰接的夹接部以及沿所述夹接部一端延伸以用 于抓取物件的夹持部。
[0014] 可选地，各所述夹臂组件还包括与所述夹持部可拆卸地连接且用于抵接所述物件 的夹头，两所述夹头相面对设置。
[0015] 可选地，各所述夹臂组件还包括安装于所述夹持部上的第一磁性连接件以及设置 于所述夹头上并与所述第一磁性连接件磁性连接的第二磁性连接件。
[0016] 可选地，所述夹持部开设有用于容置所述第一磁性连接部的卡槽，所述夹头设有 用于固定所述第二磁性连接部并与所述卡槽配合的卡凸。
[0017] 可选地，所述抓取机构包括与一所述抓取安装板连接并用于驱动所述抓取安装板 水平转动的水平转动驱动装置。
[0018] 可选地，所述水平转动驱动装置包括水平旋转安装架以及设于所述水平旋转安装 架上的水平旋转驱动器，所述水平旋转驱动器的输出端通过连接轴与所述抓取安装板连 接；
[0019] 所述水平旋转驱动装置包括设于所述水平旋转安装架内的上法兰盘和下法兰盘， 所述上法兰盘与所述水平旋转驱动器的输出端固定连接，所述下法兰盘与所述连接轴固定 连接，所述上法兰盘与所述下法兰盘通过第一紧固件固定连接。
[0020] 可选地，所述水平旋转驱动装置还包括设于所述水平旋转安装架内的环形台，所 述水平旋转安装架的相对两侧壁分别开设有缺口，所述环形台套设于所述连接轴的上部且 外侧抵接于所述缺口的侧缘。
[0021] 可选地，所述水平旋转驱动器为舵机或者马达，所述舵机或者马达设于所述水平 旋转安装架的顶端部并与所述水平旋转安装架通过第二紧固件固定连接。
[0022] 本实用新型提供一种机器人，包括机械臂以及连接于所述机械臂末端的执行机 构，该机器人还包括上述抓取机构，所述抓取机构安装于所述执行机构上。
[0023] 本实用新型提供一种抓取装置，包括抓取机构，所述抓取机构为如权利要求6至8 任意一项所述的抓取机构，所述抓取装置还包括与所述抓取机构配合使用以用于存放所述 夹头的存放架。
[0024] 其中，各所述夹臂组件还包括与所述夹持部可拆卸地连接且用于抵接所述物件的 夹头，两所述夹头相面对设置。
[0025] 进一步地，各所述夹臂组件还包括安装于所述夹持部上的第一磁性连接件以及设 置于所述夹头上并与所述第一磁性连接件磁性连接的第二磁性连接件。
[0026] 进一步地，所述夹持部开设有用于容置所述第一磁性连接部的卡槽，所述夹头设 有用于固定所述第二磁性连接部并与所述卡槽配合的卡凸。
[0027] 更进一步地，所述夹头包括主体部以及设于所述主体部侧边的卡止部；
[0028] 所述存放架包括底座，以及固定于所述底座上的定位块，所述定位块设有多个且 等间距设置，相邻两所述定位块之间形成有用于放置所述主体部的存放空间，所述定位块 的顶部在所述存放空间的对于位置开设有供所述卡止部置入的阻挡槽。
[0029] 更进一步地，相邻两所述定位块之间形成有两个所述存放空间。
[0030] 本实用新型还提供一种机器人，包括机械臂以及连接于所述机械臂末端的执行机 构，该机器人还包括上述抓取装置，所述抓取机构安装于所述执行机构上。
[0031] 本实用新型中夹爪通过滑槽与导轨结构滑动连接，导轨结构限定了夹爪的运动轨 迹，使夹爪只能沿着导轨结构相对于抓取安装板运动，并呈直线运动，这使得夹持部的运动 轨迹也是直线运动，使得夹爪在夹持的状态与在夹持前的状态中不存在高度差，从而避免 了夹爪夹持不到物件的夹持平衡点的情况。此外，本实用新型中夹头、连杆和旋转臂之间的 连为接铰接连接结构，而采用铰接连接结构，使连接处无需预留活动间隙，从而避免夹爪晃 动。
【附图说明】
[0032] 为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使 用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例， 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 其他的附图。
[0033] 图1是本实用新型抓取机构的整体结构示意图；
[0034] 图2是本实用新型抓取机构的部分组件分解结构示意图；
[0035] 图3是本实用新型桌面型机械手套件中存放架的结构示意图；
[0036] 图4是本实用新型抓取机构的另一部分组件分解结构示意图。
[0037] 附图标号说明：
[0038]
[0039]
【具体实施方式】
[0040] 为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施 例，对本实用新型进行进一步详细说明。
[0041 ]本实用新型实施例中，按照图1和图3中所建立的XYZ直角坐标系定义:位于X轴正 方向的一侧定义为前方，位于X轴负方向的一侧定义为后方;位于γ轴正方向的一侧定义为 左方，位于Y轴负方向的一侧定义为右方;位于Z轴正方向的一侧定义为上方，位于Z轴负方 向的一侧定义为下方。
[0042]本实用新型实施例提供一种抓取机构。
[0043 ]如图1和图2所示，该抓取机构包括相对设置的一对抓取安装板10、抓取驱动器20、 旋转臂30、以及一对夹臂组件40,两夹臂组件40相对设置。
[0044]在本实施例中，两抓取安装板10相对设置且相互固定连接，当然两抓取安装板10 也可以为框架结构的两相对部分，以便于支撑连接抓取驱动器20和夹臂组件40。抓取驱动 器20包括固定于一抓取安装板10上的驱动器本体21以及设置于驱动器本体21上的转轴22。 优选地，该抓取驱动器20可以为舵机、步进电机或者伺服电机等。驱动器本体21固定于抓取 安装板10且转轴22穿过抓取安装板10以与旋转臂30连接，在本实施例中，驱动器本体21可 通过螺栓可拆卸地安装到抓取安装板10上，便于安装和拆卸。旋转臂30包括与抓取安装板 10相对设置的本体部31以及延伸本体部31朝向抓取驱动器20-侧突出并与转轴22固定连 接的中间连接部32。在本实施例中，本体部31为长条状，以带动两端的夹臂组件40运动。在 本实施例中，中间连接部32开设有与转轴22固定配合的轴孔，当然，在其他实施中，中间连 接部32也可以通过螺栓直接固定到转轴22。各夹臂组件40包括用于夹持物件的夹爪41、一 端铰接于旋转臂30上和另一端铰接于夹爪41上的连杆42以及安装于对应抓取安装板10上 并位于抓取安装板10与夹爪41之间以使夹爪41相对于抓取安装板10滑动而实现张开或者 闭合的导轨结构43。在该实施例中，各夹臂组件40分别位于旋转臂30与对应的抓取安装板 10之间，也即各夹臂组件40位于旋转臂30的相对两侧。在其他实施例中，各夹臂组件40位于 旋转臂30的同一侧，以能够夹取和夹持物件为准。
[0045]工作时，启动抓取驱动器20，驱动器本体21带动转轴22转动，通过转轴22与中间连 接部32固定连接以带动旋转臂30转动，并由旋转臂30带动铰接于连杆42上的夹爪41沿着导 轨结构43相对抓取安装板10移动，使两夹爪41相靠近或背离。其中，如图2所示，旋转臂30往 A方向旋转，两夹爪41相靠近以抓取物件，而旋转臂30往B方向旋转，两夹爪41相背离以释放 物件或者准备夹取物件。
[0046]基于上述结构可知，本实用新型中夹爪41通过滑槽与导轨结构43滑动连接，导轨 结构43限定了夹爪41的运动固定，使夹爪41只能沿着导轨结构43相对于抓取安装板10运 动，并呈直线运动，这使得夹持部412的运动轨迹也是直线运动，使得夹爪41在夹持的状态 与在夹持前的状态中不存在高度差，从而避免了夹爪41夹持不到物件的夹持平衡点的情 况。此外，本实用新型中夹头50、连杆42和旋转臂30之间的连接为铰接连接结构，而采用铰 接连接结构，使连接处无需预留活动间隙，从而避免夹爪41晃动。
[0047]上述中，两导轨结构43分别位于旋转臂30与对应的抓取安装板10之间。
[0048]如图1和图2所示，旋转臂30还包括位于中间连接部32两侧且用于与连杆42-端铰 接的侧边连接部33,且中间连接部32的任一侧设有至少一个侧边连接部33。侧边连接部33 的数量可以是2个或者2个以上，基于此结构，将连杆42铰接于本体部31上不同位置的侧边 连接部33上，根据杠杆原理可知，这改变了对夹爪41驱动力的方向及施力点，进而改变了两 夹爪41之间相靠近可以到达的最近距离，以及向背离可以达到的最近距离，这样，通过对连 杆42与旋转臂30位置的调整，调整了夹爪41可张合的角度范围。侧边连接部33的数量可以 为1个，即夹爪41相对于本体部31的位置固定不变。
[0049] 如图1和图2所示，中间连接部32两侧的侧边连接部33以中间连接部32为中心对称 设置。这样，在驱动旋转臂30转动过程中，有利于均衡转轴22两侧的受力。
[0050] 进一步地，各导轨结构43包括固定安装于对应抓取安装板10上的导轨431以及安 装于夹爪41上并与导轨431配合以使夹爪41相对于导轨431移动的导向件432,导向件432设 有与导轨431滑动配合的滑槽。通过滑槽与导轨431配合以使夹爪41相对于抓取安装板10做 直线移动，从而增强夹爪41移动的稳定性和平滑性。
[0051 ]本实用新型中，夹爪41包括与连杆42铰接的夹接部411以及沿夹接部411 一端延伸 以用于抓取物件的夹持部412。通过连杆42的转动带动夹持部412的张开或者闭合，从而实 现对物件的夹取和释放。
[0052]本实用新型中，夹持部412包括在夹持物件时用于抵接物件的夹持端面(图中未标 注），夹持端面具有防滑结构，以提高抓取机构的抓持效果。
[0053]如图1和图2所示，各夹臂组件40还包括与夹持部412可拆卸地连接且用于抵接物 件的夹头50,两夹头50相面对设置。通过将夹头50可拆卸连接于夹持部412上，以便于根据 待夹持物件的具体形状更好夹头50。
[0054]进一步地，各夹臂组件40还包括安装于夹持部412上的第一磁性连接件61以及设 置于夹头50上并与第一磁性连接件61磁性连接的第二磁性连接件（图中未示出）。通过第一 磁性连接件61和第二磁性连接件磁性连接，以实现连接简单、快捷的效果，有利于提高连接 效率。在本实施例中，第一磁性连接件61为磁铁，而第二磁性连接件为铁块即可，或者，第一 磁性连接件61为铁块，而第二磁性连接件为磁铁。当然，第一磁性连接件61和第二磁性连接 件可以是其他任意可相互磁吸的物件，不限于此。
[0055]进一步地，夹持部412开设有卡槽4121，夹头50凸设有与卡槽4121配合的卡凸501， 第一磁性连接件61设于卡槽4121，第二磁性连接件设于卡凸501。这样，在将夹头50装配连 接到夹持部412的过程中，只需将卡凸501对卡槽4121，并在第一磁性连接件61和第二磁性 连接件之间的相互吸引的磁力作用下，即可实现夹头50与夹持部412的连接。
[0056] 如图1、图2和图4所示，抓取机构包括水平转动驱动装置80，水平转动驱动装置80 包括水平旋转安装架81以及设于水平旋转安装架81上的水平旋转驱动器82,水平旋转驱动 器82的输出端通过连接轴86与一抓取安装板11连接。一般水平旋转驱动器82的输出端为轴 状，连接轴86也为轴状，轴状件与轴状件之间的连接要确保稳定性，不但需要考虑连接时是 否方便进行组装操作，还要考虑连接后的稳定性。本实施例中，先通过上法兰盘83与水平旋 转驱动器82的输出端连接，再通过下法兰盘84与连接轴86连接，上法兰盘83与水平旋转驱 动器82的输出端的连接以及下法兰盘84与连接轴86的连接均可以采用轴孔过盈配合方式 连接，最后通过第一紧固件831将上法兰盘83和下法兰盘84锁紧固定，从而完成水平旋转驱 动器82的输出端与连接轴86的驱动连接，实现当水平旋转驱动器82启动时，通过输出端带 动连接轴86转动，最终实现带动吸盘以连接轴86为轴向进行转动。这样，水平转动驱动器通 过驱动抓取安装板10而带动抓取驱动器20、旋转臂30和夹臂组件40整体水平转动，基于此， 可以水平旋转物件，从而调整物件的摆放。
[0057]进一步地，水平旋转驱动装置80还包括设于水平旋转安装架81内的环形台85,水 平旋转安装架81的相对两侧壁分别开设有缺口 811，环形台85套设于连接轴86的上部且外 侧抵接于缺口 811的侧缘。这样，当水平旋转驱动器82驱动连接轴86转动时，环形台85能够 起到防止水平旋转安装架81抖动的作用，确保抓取的准确性。
[0058]本实施例中，水平旋转驱动器82为舵机或者马达，舵机或者马达设于水平旋转安 装架81的顶端部并与水平旋转安装架通过第二紧固件821固定连接。具体的，通过第二紧固 件821将作为水平旋转驱动器82的舵机或者马达锁紧在水平旋转安装架81的顶端面，易于 实现，方便装拆，且安装后的稳定性能够得到保障。需要说明的是，舵机或者马达作为水平 旋转驱动器82时，舵机或者马达的输出轴即为水平旋转驱动器82的输出端。
[0059] 本实用新型实施例提供的机器人包括机械臂、连接于机械臂末端的执行机构以及 抓取机构，抓取机构安装于执行机构上。本实施例中的抓取机构与上述各实施例中的抓取 机构具有相同的结构，且所起作用相同，此处不赘述。
[0060] 本实用新型实施例还提出一种抓取装置，参加图1至图3所示，抓取装置包括抓取 机构，抓取机构的具体结构参照上述实施例，由于本抓取机构采用了上述所有实施例的全 部技术方案，因此同样具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一 赘述。
[0061] 本实用新型中，抓取装置还包括与抓取机构配合使用以用于存放多个夹头50的存 放架70,该多个夹头50可以为形状的夹头50,以适应不同形状的待夹持物件。
[0062] 进一步地，如图3所示，夹头50包括主体部51以及设于主体部51侧边的卡止部52， 而存放架70包括底座71，以及固定于底座71上的定位块72,定位块72设有多个且等间距设 置，相邻两定位块72之间形成有用于放置主体部51的存放空间701，定位块72的顶部在存放 空间701的对于位置开设有供卡止部52置入的阻挡槽721。基于此，在卸载夹头50的过程中， 由机械手将抓取机构上的夹头50放置到存放架70的相应位置，此时，机械手再驱动抓取机 构向侧运动，夹头50随之落至存放架70上，无需工人也手动取下夹头50;而装载夹头50的过 程中，逆向操作前述过程即可。
[0063] 进一步地，如图3所示，相邻两定位块72之间形成有两个存放空间701。这样，在卸 载夹头50的过程中，首先将抓取机构上的两夹爪41的间接调整到两存放空间701的间接，其 次由机械手将抓取机构上的夹头50放置到存放架70的相应位置，最后抓取驱动器20驱动两 夹爪41张开即可;而装载夹头50的过程中，逆向操作前述过程即可。
[0064] 本实用新型实施例提供的机器人包括机械臂、连接于机械臂末端的执行机构以及 上述抓取装置，抓取机构安装于执行机构上。本实施例中的抓取装置和抓取机构与上述各 实施例中的抓取装置和抓取机构具有相同的结构，且所起作用相同，此处不赘述。
[0065] 以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，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、等同替换或改进等，均应包含在本实用新型的保 护范围之内。
【主权项】
1. 一种抓取机构，其特征在于，包括： 相对设置的一对抓取安装板； 抓取驱动器，所述抓取驱动器包括固定于一所述抓取安装板上的驱动器本体以及设置 于所述驱动器本体上的转轴； 旋转臂，所述旋转臂包括与所述抓取安装板相对设置的本体部以及沿所述本体部朝向 所述抓取驱动器一侧突出并与所述转轴固定连接的中间连接部； 一对夹臂组件，该对夹臂组件相对设置，且各所述夹臂组件包括用于夹持物件的夹爪、 一端铰接于所述旋转臂上和另一端铰接于所述夹爪上的连杆以及安装于对应所述抓取安 装板上并位于所述抓取安装板与夹爪之间以使所述夹爪相对于所述抓取安装板滑动而实 现张开或者闭合的导轨结构。2. 如权利要求1所述的抓取机构，其特征在于，所述旋转臂还包括位于所述中间连接部 两侧且与所述连杆一端铰接的侧边连接部，且所述中间连接部的任一侧设有至少一个所述 侧边连接部。3. 如权利要求2所述的抓取机构，其特征在于，所述中间连接部两侧的所述侧边连接部 以所述中间连接部为中心对称设置。4. 如权利要求1所述的抓取机构，其特征在于，各所述导轨结构包括固定安装于对应所 述抓取安装板上的导轨以及安装于所述夹爪上并与所述导轨配合以使所述夹爪相对于所 述导轨移动的导向件，所述导向件设有与所述导轨滑动配合的滑槽。5. 如权利要求1所述的抓取机构，其特征在于，所述夹爪包括与所述连杆铰接的夹接部 以及沿所述夹接部一端延伸以用于抓取物件的夹持部。6. 如权利要求5所述的抓取机构，其特征在于，各所述夹臂组件还包括与所述夹持部可 拆卸地连接且用于抵接所述物件的夹头，两所述夹头相面对设置。7. 如权利要求6所述的抓取机构，其特征在于，各所述夹臂组件还包括安装于所述夹持 部上的第一磁性连接件以及设置于所述夹头上并与所述第一磁性连接件磁性连接的第二 磁性连接件。8. 如权利要求7所述的抓取机构，其特征在于，所述夹持部开设有用于容置所述第一磁 性连接部的卡槽，所述夹头设有用于固定所述第二磁性连接部并与所述卡槽配合的卡凸。9. 如权利要求1至8中任意一项所述的抓取机构，其特征在于，所述抓取机构包括与所 述抓取安装板连接并用于驱动所述抓取安装板水平转动的水平转动驱动装置。10. 如权利要求9所述的抓取机构，其特征在于，所述水平转动驱动装置包括水平旋转 安装架以及设于所述水平旋转安装架上的水平旋转驱动器，所述水平旋转驱动器的输出端 通过连接轴与一所述抓取安装板连接； 所述水平旋转驱动装置包括设于所述水平旋转安装架内的上法兰盘和下法兰盘，所述 上法兰盘与所述水平旋转驱动器的输出端固定连接，所述下法兰盘与所述连接轴固定连 接，所述上法兰盘与所述下法兰盘通过第一紧固件固定连接。11. 如权利要求9所述的抓取机构，其特征在于，所述水平旋转驱动装置还包括设于所 述水平旋转安装架内的环形台，所述水平旋转安装架的相对两侧壁分别开设有缺口，所述 环形台套设于所述连接轴的上部且外侧抵接于所述缺口的侧缘。12. 根据权利要求9所述的抓取机构，其特征在于，所述水平旋转驱动器为舵机或者马 达，所述舵机或者马达设于所述水平旋转安装架的顶端部并与所述水平旋转安装架通过第 二紧固件固定连接。13. 机器人，包括机械臂以及连接于所述机械臂末端的执行机构，其特征在于，还包括 如权利要求1至12中任意一项所述抓取机构，所述抓取机构安装于所述执行机构上。14. 一种抓取装置，包括抓取机构，其特征在于，所述抓取机构为如权利要求6至8任意 一项所述的抓取机构，所述抓取装置还包括与所述抓取机构配合使用以用于存放所述夹头 的存放架。15. 如权利要求14所述的抓取装置，其特征在于，所述夹头包括主体部以及设于所述主 体部侧边的卡止部； 所述存放架包括底座，以及固定于所述底座上的定位块，所述定位块设有多个且等间 距设置，相邻两所述定位块之间形成有用于放置所述主体部的存放空间，所述定位块的顶 部在所述存放空间的对于位置开设有供所述卡止部置入的阻挡槽。16. 如权利要求15所述的抓取装置，其特征在于，相邻两所述定位块之间形成有两个所 述存放空间。17. 机器人，包括机械臂以及连接于所述机械臂末端的执行机构，其特征在于，还包括 如权利要求14至16中任意一项所述抓取装置，所述抓取机构安装于所述执行机构上。
【文档编号】B25J15/02GK205415659SQ201620108249
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年2月2日
【发明人】刘培超
【申请人】深圳市越疆科技有限公司