[發明專利]一種三指機械手爪

在審

• 申請號: 201610030614.3
• 申請日: 2016-01-18
• 公開（公告）號: CN105500400A
• 公開（公告）日: 2016-04-20
• 發明（設計）人: 李星煒;周文建
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: B25J15/10
• 分類號: B25J15/10
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 張楊

技術領域

本發明屬于機器人技術領域，特別是機械手爪。

背景技術

為了實現抓取物件的功能，現有的機械手爪通常針對特定尺寸和特定形狀的被抓物，設計 為二指(二爪)平面機構且采用直線驅動。但是這種機械手爪存在不足：(1)不能適應大范圍 尺寸的被抓物，比如尺寸5mm～200mm；(2)不能適應形狀多樣的被抓物，比如圓柱形、棱柱形、 球形、不規則形狀。而為了實現更復雜的動作，往往把機械手爪設計得結構復雜、體積龐大， 使用數量繁多的驅動軸。在機器人的工作環境，特別是服務機器人的工作環境，并不是象生產 流水線上那樣只需要處理固定的對象，而是需要抓取各種大小、形狀的物件，而且希望手爪本 身小巧、驅動簡單，現有的機械手爪往往無法滿足要求。

發明內容

本發明的目的是針對上述問題，提供三指機械手爪。

為了達到上述目的，本發明所采用的技術方案為：一種三指機械手爪，包括三根手指，手 掌。手掌的兩側面呈直角，其中一個側面安裝一根手指，另一側面安裝兩根手指。設置于同一 手掌側面上的兩根手指為非平行設置，兩手指彎曲后在該側面上的投影成“八”字形。每根手 指有三段指節，相互之間通過三個關節聯結，每個指節可以繞關節做0°～90°彎轉。每根指 節的彎轉通過一條柔性繩索驅動，指節的復位伸直則通過彈簧驅動。在手指上套上橡膠皮套， 則能增加摩擦力，使抓物更穩定并且外觀更接近人手。

所述的手指包括手指底座、指節一、指節二、指節三、銷軸、軸套、柔性繩索、彈簧；其 中，手掌基礎有兩個相互垂直的側面，兩側面上共有三組安裝孔；三根手指通過手指底座用螺 釘固定安裝在手掌基礎上，一根手指安裝在手掌基礎的一個側面上，另外兩根手指安裝在手掌 基礎的另一側面上；三根手指具有相同的組成部分和結構，如下面描述的那樣。手指底座由端 板和U形板組成，在端板上有安裝孔，在U形板的兩側板上有軸套孔；指節一為寬度略大于手 指底座的U形板，其兩側板上有兩個銷軸孔；指節一與手指底座通過可以轉動的關節連接，關 節裝配時，先在手指底座的軸套孔中裝入軸套，U形指節一與手指底座的U形板開口相對并使 銷軸孔與軸套孔同軸線，插入銷軸穿過已安裝的軸套，兩端固定在銷軸孔內，形成可在0°～90° 之間彎轉的關節；指節二為寬度略小于指節一的U形板，其兩側板上有軸套孔和；指節三為寬 度略大于指節二的U形板，其兩側板上有軸套孔；同樣地，指節二與指節一通過可以轉動的關 節連接，指節三與指節二通過可以轉動的關節連接，三個關節一樣，都只能朝同一側彎轉，轉 動的角度范圍為0°～90°。

在手掌基礎的每組安裝孔旁開有個繩索孔，在手指底座U形板的底板上開有個繩索槽， 在指節一U形板的底板上開有兩個繩索孔，在指節二U形板的底板上開有2個繩索槽，在指節 三U形板的底板上開有1個繩索孔；每根手指有1條繩索串過前述的各個繩索孔或繩索槽，繩 索的一端固定在指節三上，繩索的另一端與動力源相聯。

在三個關節處，均安裝有彈簧，彈簧的彈力使通過關節相連的兩關節回復伸直的姿態。在 每根手指外套上橡膠皮套，以增加摩擦力，使抓物更穩定并且外觀更接近人手。

機械手爪初始狀態為三指伸直，呈張開姿態，可以接納大尺寸的物件；機械手爪抓取物件 時，動力源拉動繩索的一端，帶動指節繞關節彎轉，空間分布的三根手指彎曲，呈現抓取姿態； 繩索被拉動的長度越大則手指彎曲越嚴重，也就是可抓取尺寸越小的物件；動力源拉動繩索的 力越大則抓握物件的力越大。動力源松開繩索，則在彈簧的彈力作用下，關節兩側相鄰的指節 回復伸直的姿態，手爪張開。本發明的機械手爪抓物時的可以呈現各種姿態，可以抓取較大尺 寸范圍物件，對于實施例100mm長度手指，被抓物的尺寸可以是5mm～150mm，能適應各種形狀 物件，比如圓柱形、棱柱形、球形、不規則形狀。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

1、每根手指有三個可以彎轉的關節，運動靈活，各關節處于不同角度時手指呈現多種多 樣的彎曲形態；

2、具有三根手指，分別安裝在手掌的相互垂直的兩側面上，手指伸直時，張開跨度大；

3、呈空間分布的三根手指，結合各指關節的彎轉，可以形成各種抓握姿態，抓取較大尺 寸范圍物件，能適應各種形狀物件；

4、每根手指通過一條柔性繩索傳動，并且把動力源置于手掌之外，占用空間小，使手指 的結構簡單，運動范圍大。

附圖說明