一种新型手指分体、机械手及其抓取方法技术

本发明专利技术公开一种新型手指分体、机械手及其抓取方法，涉及机械手技术领域，所述手指分体呈筒状，由一平行四边形的桁架结构围成，所述桁架结构包括竖直设置的中部连接杆以及分布在所述中部连接杆两侧的若干侧部连接杆，若干所述侧部连接杆向一个方向倾斜设置，且各所述侧部连接杆的倾斜角度自中间向两边逐渐递减；本发明专利技术中手指分体仅通过施加扭转力矩即可实现弯曲，整体装置和弯曲过程更加简单；手指分体采用刚性材料制成时，在弯曲状态下仍然能够具有足够的刚性，不易产生形变，能够保证抓取物体的稳定性。物体的稳定性。物体的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种新型手指分体、机械手及其抓取方法


[0001]本专利技术涉及机械手
，特别是涉及一种新型手指分体、机械手及其抓取方法。

技术介绍

[0002]为了实现各种复杂的抓取任务，包括柔性物体、刚性物体、圆形物体、不规则物体等的抓取，机械手必须具有灵活的结构以及足够的抓力。现有机械手可分为柔性机械手与刚性机械手。
[0003]现有柔性机械手通常采用柔性材料制成，通过对手指两侧结构进行不同设计实现手指在气动或液压作用下的弯曲，抓取物体时容易产生抓力不足现象，对手指材料的性能要求较高，如申请号为“201710269658.6”，名称为“一种柔性机械手”的专利技术专利；现有刚性机械手大多由多个类人体指关节构成，制作成本高、结构复杂，如申请号为“201810864187.8”，名称为“机械手指和机械手”的专利技术专利，在实际使用过程中，刚性机械手需要强大的软件程序配合使用实现抓取动作，由于手指上布有大量不同类型小型传感器，极易发生故障。在抓取一些具有圆润表面的物体时，由于刚性机械手主要靠关节处角度变化实现抓取，而手指分体并没有形变性能，因此受力点较少，容易发生抓取不牢以及应力集中现象。
[0004]因此，亟需一种结构简单、抓取效果好的机械手。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种新型手指分体、机械手及其抓取方法，以解决现有技术存在的问题，在弯曲状态下仍然能够具有足够的刚性，不易产生形变，能够保证抓取物体的稳定性。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：本专利技术提供一种手指分体，所述手指分体呈筒状，由一平行四边形的桁架结构围成，所述桁架结构包括竖直设置的中部连接杆以及分布在所述中部连接杆两侧的若干侧部连接杆，若干所述侧部连接杆向一个方向倾斜设置，且各所述侧部连接杆的倾斜角度自中间向两边逐渐递减。
[0007]优选的，所述桁架结构相对于中心对称。
[0008]优选的，所述桁架结构中所述中部连接杆一侧的若干所述侧部连接杆的底端间隔距离相等。
[0009]优选的，所述中部连接杆以及所述侧部连接杆共有10根，在所述桁架结构中的倾斜角度自两边向中间逐渐递增，所述侧部连接杆至所述中部连接杆的倾斜角度依次为62.16
°
、65.27
°
、71.73
°
、78.35
°
、82.79
°
、90
°
。
[0010]优选的，所述侧部连接杆以及所述中部连接杆的材质均为65Mn。
[0011]本专利技术还提供一种机械手，包括若干机械手指，所述机械手指包括底座，所述底座上固定有动力机构，所述动力机构的输出轴与一软轴连接，所述软轴外部套设有上述的手
指分体，所述软轴的顶端通过一固定板与所述手指分体的顶部固定连接；所述手指分体中最长的所述侧部连接杆的底端位于所述机械手指的弯曲方向的最外侧。
[0012]优选的，每根所述机械手指中均自上而下连接有多个所述手指分体，相邻所述手指分体通过连接环连接，相邻两所述手指分体中最长的所述侧部连接杆的端部固定在所述连接环同一位置区域内；顶部的所述手指分体通过所述固定板与所述软轴顶部连接，底部的所述手指分体中最长的所述侧部连接杆的底端位于所述机械手指弯曲方向的最外侧。
[0013]优选的，所述机械手指为3根，每根所述机械手指弯曲至最大角度时，3 根所述机械手指的顶部交叠。
[0014]优选的，所述动力机构为伺服电机。
[0015]本专利技术还提供一种应用上述机械手实施的抓取方法，抓取物体时，所述动力机构通过所述软轴带动所述机械手指沿所述侧部连接杆倾斜方向的反方向进行扭转，在扭转力的作用下倾斜的所述侧部连接杆逐渐变为竖直，产生向上的推力，所述中部连接杆逐渐倾斜，产生向下的拉力导致所述手指分体两侧母线长度发生变化，并逐渐变弯曲，对物体实施抓取的动作；当最长的所述侧部连接杆与所述手指分体同轴时，所述手指分体的弯曲角度达到最大。
[0016]本专利技术相对于现有技术取得了以下技术效果：
[0017]1、本专利技术中手指分体仅通过施加扭转力矩即可实现弯曲，整体装置和弯曲过程更加简单，容易实现，能够明显降低生产成本；手指分体采用刚性材料制成时，在弯曲状态下仍然能够具有足够的刚性，不易产生形变，能够保证抓取物体的稳定性；
[0018]2、本专利技术中桁架结构为中心对称图形，在发生扭转时，中心对称的两根侧部连接杆受到的扭矩相同，产生的形变相等，作用力也相同，从而能够保证手指分体在扭转过程中结构的稳定性；
[0019]3、本专利技术中多个机械手指配合使用时，机械手指前端发生交叉，使手指头部空隙较小，抓取小物体时不易掉落。
附图说明
[0020]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，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专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0021]图1为1个手指分体的结构示意图；
[0022]图2为剖切展开后的桁架结构示意图；
[0023]图3为3个手指分体上下连接的结构示意图；
[0024]图4为3根机械手指组成的机械手的结构示意图；
[0025]图5为图4中机械手指弯曲后的结构示意图；
[0026]图6为图5的俯视图；
[0027]其中，1、手指分体；2、桁架结构；3、中部连接杆；4、侧部连接杆；5、机械手指；6、底座；7、动力机构；8、软轴；9、固定板；10、连接环。
具体实施方式
[0028]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0029]本专利技术的目的是提供一种新型手指分体、机械手及其抓取方法，以解决现有技术存在的问题，在弯曲状态下仍然能够具有足够的刚性，不易产生形变，能够保证抓取物体的稳定性。
[0030]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。
[0031]实施例1：
[0032]如图1～图2所示，本实施例提供一种手指分体1，手指分体1呈筒状，由一平行四边形的桁架结构2围成，桁架结构2包括竖直设置的中部连接杆3 以及分布在中部连接杆3两侧的若干侧部连接杆4，若干侧部连接杆4向一个方向倾斜设置，且各侧部连接杆4的倾斜角度自中间向两边逐渐递减。
[0033]本实施例中平行四边形的桁架结构2整体位于同一平面内，在桁架结构2 中，侧部连接杆4均为直杆，长度均大于竖直分布的中部连接杆3；桁架结构 2中实际上还可以包括用于固定中部连接杆3及其侧部连接杆4端部的上固定杆、下固定本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新型手指分体，其特征在于，所述手指分体呈筒状，由一平行四边形的桁架结构围成，所述桁架结构包括竖直设置的中部连接杆以及分布在所述中部连接杆两侧的若干侧部连接杆，若干所述侧部连接杆向一个方向倾斜设置，且各所述侧部连接杆的倾斜角度自中间向两边逐渐递减。2.根据权利要求1所述的手指分体，其特征在于，所述桁架结构相对于中心对称。3.根据权利要求2所述的手指分体，其特征在于，所述桁架结构中所述中部连接杆一侧的若干所述侧部连接杆的底端间隔距离相等。4.根据权利要求3所述的手指分体，其特征在于，所述中部连接杆以及所述侧部连接杆共有10根，在所述桁架结构中的倾斜角度自两边向中间逐渐递增，所述侧部连接杆至所述中部连接杆的倾斜角度依次为62.16
°
、65.27
°
、71.73
°
、78.35
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、82.79
°
、90
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。5.根据权利要求1所述的手指分体，其特征在于，所述侧部连接杆以及所述中部连接杆的材质均为65Mn。6.一种机械手，其特征在于，包括若干机械手指，所述机械手指包括底座，所述底座上固定有动力机构，所述动力机构的输出轴与一软轴连接，所述软轴外部套设有如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩亚峰，王庭宇，卢继平，潘晨，王昊天，赵海元，杨丁，苏鹏垒，曾心耘，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：