一種抓吊適應性機器手的制作方法

本發明屬于機器人手技術領域，涉及一種抓吊適應性機器手。

背景技術：

機器人手在機器人領域中有廣泛的用途，用于將機器人與物體臨時連接和固定起來，并能夠在適當的時候進行釋放，實現了抓取物體和放開物體，一些機器人手為了降低成本被制作成兩個相對運動的部分，以便于最簡單的實現抓取和釋放功能。機器人手的自適應性是指在抓取前并未知曉要抓取的物體是何種形狀與大小，在抓取中也未對抓取的物體進行傳感檢測，但是卻可以自適應地抓取，這種對于物體形狀、大小的自動適應性能使得機器人手在實現更為廣泛抓取不同物體的同時并不增加傳感與控制需求。

機器人手有許多模仿人手的結構，設計為具有更多的手指和手指上具有若干關節，但是那樣會采用機械系統、傳感系統、控制系統和控制算法，增加了復雜度和高昂的成本。

現有夾持器抓持穩定性性差，對目標物體的抓持力由加持臂合攏而產生，僅能采用抓持力的力封閉抓取物體，缺少較好的包絡式形封閉抓取效果，因為力封閉抓取物體未必一定會產生形封閉抓取，但是形封閉抓取一定包括了力封閉抓取，因此抓取穩定性以達到形封閉為最好。傳統的夾持器無法做到多向抓持，對目標物體施加抓取力時，該抓取力只能產生的僅僅是一維夾持模式，夾持效果差，對于特定方向放置的長條狀物體抓持失效，當目標物體與該方向垂直且目標物體在該方向上大于該夾持臂的長度，則無法實現夾持，如抓取一個球狀的物體則無法實現，夾持臂及絞接部分均暴露在工作環境中，在充滿粉塵、飛絮的工廠車間環境中，絞接部分之間易夾入小的異物，會因為積滿塵絮纖維而無法轉動，各種影響和減小使用壽命的因素很多，在多粉塵的食品、紡織、礦業開采等工廠車間中，塵土吸附集聚在長桿及滑槽中，大大影響夾持器在絞接部分的基礎上進行滑動的效果，甚至產生故障，長期使用的可靠性差。

技術實現要素：

本發明的目的是為了克服已有技術的不足，提供一種抓吊適應性機器手，用于抓取或起吊物體，對物體大小和形狀具有自適應性，實現對物體的多向抓持效果和起吊物體，能夠在多個方向對物體提供抓持力或者單一方向進行起吊，對不同方向放置的各種形狀(包括圓狀)物體均可有效抓持。

本發明采用如下技術方案，一種抓吊適應性機器手，包括蝸桿1、渦輪2、滾筒3、端口蓋4、定滑輪5、鋼繩6、彈簧Ⅰ7、基座8、基座盤Ⅰ9、固定支架10、基座盤Ⅱ11、夾持桿12、吊鉤16、彈簧Ⅱ18、彈簧Ⅲ19、牽引繩20，渦輪2和蝸桿1嚙合，滾筒3與渦輪2連接，滾筒3上饒有鋼繩6，鋼繩6一端設有吊鉤16，蝸桿1、渦輪2、滾筒3設置在基座8內，基座8底部設有基座盤Ⅰ9，基座盤Ⅰ9中心通孔，中心通孔上設有端口蓋4，端口蓋4中間開孔，基座盤Ⅰ9上以端口蓋4為中心在同一圓周上開有三個以上的條形通孔Ⅰ14，三個以上的定滑輪5設置在基座盤Ⅰ9上并位于端口蓋4和條形通孔Ⅰ14之間，條形通孔Ⅰ14內設有彈簧Ⅰ7，基座盤Ⅰ9與基座盤Ⅱ11通過固定支架10連接，基座盤Ⅱ11中心通孔且在與基座盤Ⅰ9條形通孔Ⅰ14對應的位置開有條形通孔，條形通孔內設有彈簧Ⅲ19，夾持桿12穿過基座盤Ⅰ9上的條形通孔Ⅰ14和基座盤Ⅱ11上面的條形通孔，牽引繩20一端設置在夾持桿12上，牽引繩20的另一端繞過定滑輪5后連接在端口蓋4上，夾持桿12頂部設有彈簧Ⅱ18，彈簧Ⅱ18設置在基座8內。

所述端口蓋4為車輪狀，包括車轂、輪圈和輻條。

所述基座8底部與基座盤Ⅰ9上條形通孔Ⅰ14對應位置開有彈簧槽21，彈簧Ⅱ18設置在彈簧槽21內。

所述夾持桿12為剛性桿，由強度剛度高度不可受力變形的材料（如YG3、YT5、W18Cr4V等）制成。

所述夾持桿12底部設有橡膠外套13。

所述鋼繩6和牽引繩20為麻芯鋼絲繩或鋼芯鋼絲繩。

所述蝸桿1采用電機驅動，電機設置在基座8內部。

所述夾持桿12為彎曲桿，由兩根直桿通過連接彎管連接形成。

工作時，電機驅動蝸桿1和渦輪2，帶動滾筒3轉動，滾筒3饒起鋼繩6，鋼繩6將吊鉤16拉起，吊鉤16上升到端口蓋4的位置后，勾住端口蓋4一起向上運動，端口蓋4拉動牽引繩20，牽引繩20繞過定滑輪5拉動夾持桿12，夾持桿12壓迫彈簧Ⅰ7和彈簧Ⅲ19向中間移動，如果待抓物體形狀不固定，出現凹凸不平，因為夾持桿12頂部設有彈簧Ⅱ18，夾持桿12受力往上移動，以達到合適的抓取位置，將待取物體抓住；若待取物體上有可供吊鉤16吊起的吊環或是孔洞時，直接放下吊鉤16將物體吊起。

與現有技術相比，具有以下突出特點：

1、利用渦輪和蝸桿進行驅動，突然斷電時，抓取物不會掉落，更加安全。

2、滾筒帶動鋼繩，拉動鋼繩上的吊鉤，吊鉤既可以起吊物體又可以拉緊端口盤上的牽引繩，起到一物兩用的功能。

3、根據需要設置多個夾持桿，實現對物體大小和形狀的自適應功能，對不同方向放置的各種形狀(包括圓柱狀)物體均可有效抓持。

4、利用鋼繩的牽引力，通過使用定滑輪來改變力的方向，使多個夾持桿向裝置的中心靠攏，達到對物體的多向抓持作用。

5、蝸桿、渦輪、滾筒封閉在了裝置內部，因此該裝置適合在比較惡劣(如存在較多粉塵、飛絮)的工作環境中使用，長期使用的可靠性好，使用壽命長。

6、由于實現了多向抓取，能夠在多個方向對目標物體提供抓持力，夾持桿底部設有橡膠外套，能夠依靠夾持桿擠壓的橡膠外套與目標物體接觸點之間產生局部高摩擦區域，進一步依靠摩擦力輔助抓取，因此抓持穩定性高。

7、該裝置結構簡單，僅需從渦輪蝸桿裝置獲得驅動力，就可以輕松讓夾持桿向裝置的中心靠攏，達到對物體的多向抓持目的，能耗低、抓持快速、耗時短。

附圖說明

圖1是本發明結構示意圖；

圖2是本發明結構示意圖；

圖3是本發明部分放大圖；

圖4是本發明基座仰視圖；

圖5是本發明部分部件結構示意圖；

圖6是本發明傳動機構結構示意圖；

圖7是本發明基座盤Ⅰ與定滑輪的結構示意圖（a為俯視圖，b為側視圖，c為仰視圖，d為立體圖）；

圖8是本發明基座盤Ⅰ和端口蓋配合的結構示意圖；

圖9是本發明抓取圓筒狀物體的示意圖；

圖10是本發明抓取帶吊環物體的結構示意圖；

圖中，1-蝸桿，2-蝸輪，3-滾筒，4-端口蓋，5-定滑輪，6-鋼繩，7-彈簧Ⅰ，8-基座，9-基座盤Ⅰ，10-固定支架，11-基座盤Ⅱ，12-夾持桿，13-橡膠外套，14-條形通孔Ⅰ，15-目標物Ⅰ，16-吊鉤，17-目標物Ⅱ，18-彈簧Ⅱ，19-彈簧Ⅲ，20-牽引繩，21-彈簧槽。

具體實施方式

下面結合附圖及實施例進一步詳細說明本發明的具體結構、工作原理及工作過程。

實施例1

本實施例所述一種抓吊適應性機器手，如圖1至8所示，包括蝸桿1、渦輪2、滾筒3、端口蓋4、定滑輪5、鋼繩6、彈簧Ⅰ7、基座8、基座盤Ⅰ9、固定支架10、基座盤Ⅱ11、夾持桿12、吊鉤16、彈簧Ⅱ18、彈簧Ⅲ19、牽引繩20，渦輪2和蝸桿1嚙合，滾筒3連接在渦輪2上，滾筒3上饒有鋼繩6，鋼繩6一端設有吊鉤16，蝸桿1、渦輪2、滾筒3設置在基座8內，基座8底部設有基座盤Ⅰ9，基座盤Ⅰ9中心通孔，中心通孔上設有端口蓋4，端口蓋4為車輪狀，包括車轂、輪圈和輻條，基座盤Ⅰ9上以端口蓋4為中心在同一圓周上開有8個條形通孔Ⅰ14，基座盤Ⅰ9底部設有8個定滑輪5，定滑輪5位于條形通孔Ⅰ14與端口蓋4之間，每個條形通孔Ⅰ14內均設有彈簧Ⅰ7，基座盤Ⅱ11和基座盤Ⅰ9固定在4個固定支架10上，基座盤Ⅱ11中心通孔，基座盤Ⅱ11在與基座盤Ⅰ9條形通孔Ⅰ14對應的位置開有8個條形通孔，8個條形通孔內均設有彈簧Ⅲ19，彈簧Ⅰ7和彈簧Ⅲ19自然狀態時比所在條形通孔長度短，夾持桿12穿過基座盤Ⅰ9上的條形通孔Ⅰ14和基座盤Ⅱ11上面的條形通孔，夾持桿12的數量為8根，牽引繩20一端固定在基座盤Ⅰ9和基座盤Ⅱ11之間的夾持桿12上，牽引繩20另一端繞過定滑輪5后連接在車輪狀的端口蓋4的輪圈上，夾持桿12頂部設有彈簧Ⅱ18，基座8底部開有彈簧槽21，彈簧Ⅱ18設置在彈簧槽21內，夾持桿12底部設有橡膠外套13，夾持桿12為彎曲的剛性桿，由兩根平行的直桿通過連接彎管連接形成，直桿和連接管均為高度不可受力變形的材料YG3制成，蝸桿1采用電機驅動，電機設置在基座8內部，鋼繩6和牽引繩20為鋼芯鋼絲繩，彈簧Ⅰ7、彈簧Ⅱ18、彈簧Ⅲ19為常規市售彈簧。

工作時，電機驅動蝸桿1帶動渦輪2，渦輪2帶動滾筒3轉動，滾筒3饒起鋼繩6，鋼繩6將吊鉤16拉起，吊鉤16上升到端口蓋4的位置后，勾住端口蓋4一起向上運動，端口蓋4拉動牽引繩20，牽引繩20繞過定滑輪5拉動夾持桿12，夾持桿12壓迫基座盤Ⅰ9條形通孔Ⅰ14內的彈簧Ⅰ7和基座盤Ⅱ11條形通孔內的彈簧Ⅲ19向中間移動，夾持桿12將待取物體抓取。

如果待抓物體形狀不固定，出現凹凸不平，因為夾持桿12頂部設有彈簧Ⅱ18，夾持桿12受豎直方向的力，夾持桿12向上壓迫彈簧Ⅱ18向上運動，每根夾持桿12達到合適的豎向位置，滾筒3轉動拉起吊鉤16，吊鉤16吊起到達端口蓋4后向上拉起端口蓋4，端口蓋4拉動牽引繩20，牽引繩20繞過定滑輪5拉動夾持桿12，定滑輪5改變力的方向，使夾持桿12壓迫彈簧Ⅰ7和彈簧Ⅲ19向中間移動，夾持桿12達到合適的位置后，將目標物Ⅰ15夾緊后抓取，如圖9所示。

如果待取物體上有可供吊鉤16吊起的吊環或是孔洞時，如圖10所示，直接用滾筒3放下吊鉤16將目標物Ⅱ17吊起。

可以根據需要改變夾持桿12的數量，以達到最好的夾持效果。

以上顯示和描述了本發明的基本原理和主要特征和本發明的優點，本行業的技術人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發明的原理，在不脫離本發明精神和范圍的前提下，本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發明范圍內。