一种可变换抓取状态的三指机械手的制作方法

本发明实施例涉及机械控制领域，尤其是一种可变换抓取状态的三指机械手。

背景技术：

机械手臂是机械人技术领域中得到最广泛实际应用的自动化机械装置，在工业制造、医学治疗、娱乐服务、军事、半导体制造以及太空探索等领域都能见到它的身影。尽管它们的形态各有不同，但它们都有一个共同的特点，就是能够接受指令，精确地定位到三维(或二维)空间上的某一点进行作业。

现有技术中机械手臂主要用于抓取物体，因此在机械手臂的端部设置抓取装置，抓取装置主要包括:三指抓取与两指抓取，三只抓取是指抓取是机械手臂的三根抓取手指向中心线合拢抓取物体。两指抓取时，两根抓取手指相对靠拢抓取物体。三指抓取与两指抓取分别适用于抓取不同规格的物体。

本发明创造的发明人在研究中发现，现有技术中机械手臂在抓取不同规格的物体时需要更换不同的抓取装置，甚至需要更换整个机械手臂，切换十分的繁复，导致工作效率下降。

技术实现要素：

本发明实施例主要解决的技术问题是提供一种能够快速变换抓取状态的三指机械手。

为解决上述技术问题，本发明创造的实施例采用的一个技术方案是：提供一种可变换抓取状态的三指机械手，包括：

机械掌本体；

第一机械手指，固定连接在所述机械掌本体外壁上，一端设有沿所述机械掌本体内部转动的第一自由抓取端；

第二机械手指，与所述机械掌本体外壁转轴连接，能够绕所述转轴连接位置与所述机械掌本体进行相对转动，一端设有沿所述机械掌本体内部转动的第二自由抓取端；

第三机械手指，与所述机械掌本体外壁转轴连接，能够绕所述转轴连接位置与所述机械掌本体进行相对转动，一端设有沿所述机械掌本体内部转动的第三自由抓取端；

连杆驱动装置，设置在所述机械掌本体内部，与所述第二机械手指和第三机械手指转动连接，在施加预设驱动力后带动所述第二机械手指和第三机械手指相对于所述机械掌本体进行转动，以调整所述第二自由抓取端和第三自由抓取端与所述第一自由抓取端的相对夹角。

可选地，所述第一机械手指包括：

第一手指基座，所述第一手指基座固定设置在所述机械掌本体侧壁上；

第一转动指杆，所述第一转动指杆与所述第一自由抓取端固定连接，所述第一转动指杆另一端的边角位置处与所述第一手指基座转轴连接；

第一驱动装置，所述第一驱动装置与所述第一转动指杆转轴连接，带动所述第一转动指杆绕与所述第一手指基座连接位置旋转，以使所述第一自由抓取端沿所述机械掌本体内部转动。

可选地，所述第一驱动装置包括：

第一气缸座，所述第一气缸座设置在所述第一手指基座上，所述第一气缸座内部开设有贯穿其长度方向的第一位移孔；

第一微型气缸，所述第一微型气缸设置在所述第一位移孔内，启动时沿所述第一微型气缸一端沿所述位移孔做往复直线运动；

第一气缸头，连接在所述第一微型气缸做往复直线运动的一端，并与所述第一转动指杆铰接连接，所述第一气缸头随所述第一微型气缸做往复直线运动时，带动所述第一转动指杆绕与所述第一手指基座连接位置旋转，以使所述第一自由抓取端沿所述机械掌本体内部转动。

可选地，所述第二机械手指包括：

第二手指基座，所述第二手指基座通过转轴可转动的设置在所述机械掌本体侧壁上；

第二转动指杆，所述第二转动指杆与所述第二自由抓取端固定连接，所述第二转动指杆另一端的边角位置处与所述第二手指基座转轴连接；

第二驱动装置，所述第二驱动装置与所述第二转动指杆转轴连接，带动所述第二转动指杆绕与所述第二手指基座连接位置旋转，以使所述第二自由抓取端沿所述机械掌本体内部转动。

可选地，所述第二驱动装置包括：

第二气缸座，所述第二气缸座设置在所述第二手指基座上，所述第二气缸座内部开设有贯穿其长度方向的第二位移孔；

第二微型气缸，所述第二微型气缸设置在所述第二位移孔内，启动时沿所述第二微型气缸一端沿所述位移孔做往复直线运动；

第二气缸头，连接在所述第二微型气缸做往复直线运动的一端，并与所述第二转动指杆铰接连接，所述第二气缸头随所述第二微型气缸做往复直线运动时，带动所述第二转动指杆绕与所述第二手指基座连接位置旋转，以使所述第二自由抓取端沿所述机械掌本体内部转动。

可选地，所述第三机械手指包括：

第三手指基座，所述第三手指基座通过转轴可转动的设置在所述机械掌本体侧壁上；

第三转动指杆，所述第三转动指杆与所述第三自由抓取端固定连接，所述第三转动指杆另一端的边角位置处与所述第三手指基座转轴连接；

第三驱动装置，所述第三驱动装置与所述第三转动指杆转轴连接，带动所述第三转动指杆绕与所述第三手指基座连接位置旋转，以使所述第三自由抓取端沿所述机械掌本体内部转动。

可选地，所述第三驱动装置包括：

第三气缸座，所述第三气缸座设置在所述第三手指基座上，所述第三气缸座内部开设有贯穿其长度方向的第三位移孔；

第三微型气缸，所述第三微型气缸设置在所述第三位移孔内，启动时沿所述第三微型气缸一端沿所述位移孔做往复直线运动；

第三气缸头，连接在所述第三微型气缸做往复直线运动的一端，并与所述第三转动指杆铰接连接，所述第三气缸头随所述第三微型气缸做往复直线运动时，带动所述第三转动指杆绕与所述第三手指基座连接位置旋转，以使所述第三自由抓取端沿所述机械掌本体内部转动。

可选地，所述机械掌本体侧壁上开设有第一转动孔与第二转动孔，所述第二机械手指靠近所述第一转动孔，所述第三机械手指靠近所述第二转动孔。

可选地，所述连杆驱动装置包括：

第四气缸座，所述第四气缸座设置在所述机械掌本体内表面底部；

第四微型气缸，固定设置在在所述第四气缸座上，启动时所述第四微型气缸一端做往复直线运动；

第四气缸头，所述第四气缸头与所述第四微型气缸做往复直线运动的一端连接；

第一连杆装置，所述第一连杆装置一端连接在所述第四气缸头的侧壁上，所述第一连杆装置的另一端穿出所述第一转动孔与所述第二机械手指销轴连接，所述第四气缸头随所述第四微型气缸一端做往复直线运动时，所述第一连杆带动所述第二机械手指进行转动；

第二连杆装置，所述第二连杆装置一端连接在所述第四气缸头连接所述第一连杆装置的侧壁相对的侧壁上，所述第二连杆装置的另一端穿出所述第二转动孔与所述第三机械手指销轴连接，所述第四气缸头随所述第四微型气缸一端做往复直线运动时，所述第二连杆带动所述第三机械手指进行转动。

可选地，所述第一连杆装置包括：

第一连杆，所述第一连杆一端固定连接在所述第四气缸头的侧壁上；

三角连杆，所述三角连杆的一个边角位置处与所述第一连杆的另一端转轴连接，所述三角连杆的第二个边角位置与所述第四气缸座转轴连接；

变向连杆，所述变相连杆两端端部分别设有连杆孔，所述两个连杆孔相互垂直，所述变向连杆一端与所述三角连杆的第三个边角位置转轴连接；

第二连杆，所述第二连杆一端与所述变向连杆的另一端转轴连接，另一端穿出所述第一转动孔与所述第一机械臂手指销轴连接。

本发明实施例的有益效果是：通过将第二和第三机械手指可转动的连接在机械掌本体上，并在机械掌本体内部设置能够使第二和第三机械手指绕机械掌本体侧壁转动的连杆驱动装置，使第二和第三机械手指能够在三指合拢抓取状态与三指交错相对抓取状态之间进行快速切换，节省切换时间，提高了工作效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述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发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，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。

图1为本发明实施例可变换抓取状态的三指机械手结构示意图；

图2为本发明实施例自由抓取端第一种抓取示意图；

图3为本发明实施例自由抓取端第二种抓取示意图；

图4为本本实施例第一机械手指装配示意图；

图5为本实发明施例第一机械手指分解示意图；

图6为本实发明施例第二机械手指装配示意图；

图7为本实发明施例第二机械手指分解示意图；

图8为本实发明施例第三机械手指装配示意图；

图9为本发明实施例第三机械手指分解示意图；

图10为本发明实施例连杆驱动装置结构示意图。

附图标记说明：1、第一机械手指；11、第一自由抓取端；12、第一转动指杆；13、第一气缸头；14、第一气缸套；15、第一气缸座；16、第一微型气缸；17、第一手指基座；2、第二机械手指；21、第二自由抓取端；22、第二转动指杆；23、第二气缸头；24、第二气缸套；25、第二气缸座；26、第二微型气缸；27、第二手指基座；3、第三机械手指；31、第三自由抓取端；32、第三转动指杆；33、第三气缸头；34、第三气缸套；35、第三气缸座；36、第三微型气缸；37、第三手指基座；4、连杆驱动装置；41、第四气缸座；42、三角连杆；43、第一连杆；44、变向连杆；45、第二连杆；46、第四气缸头；47、第四微型汽缸；5、机械掌本体；6、本体上盖。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施例，对本发明进行更详细的说明。需要说明的是，当元件被表述“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本发明。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

实施例

请参阅图1，图1为本实施例可变换抓取状态的三指机械手结构示意图。

如图1所示，一种可变换抓取状态的三指机械手，包括：机械掌本体5、第一机械手指1、第二机械手指2、第三机械手指3和连杆驱动装置4。其中，第一机械手指1固定连接在第三机械掌本体5外壁上，一端设有沿第三机械掌本体5内部转动的第一自由抓取端11；第二机械手指2与第三机械掌本体5外壁转轴连接，能够绕第三转轴连接位置与第三机械掌本体5进行相对转动，一端设有沿第三机械掌本体5内部转动的第二自由抓取端21；第三机械手指3与第三机械掌本体5外壁转轴连接，能够绕第三转轴连接位置与第三机械掌本体5进行相对转动，一端设有沿第三机械掌本体5内部转动的第三自由抓取端31；连杆驱动装置4设置在第三机械掌本体5内部，与第二机械手指2和第三机械手指3转动连接，在施加预设驱动力后带动第二机械手指2和第三机械手指3相对于第三机械掌本体5进行转动，以调整第二自由抓取端21和第三自由抓取端31与第三第一自由抓取端11的相对夹角。

具体地，机械掌本体5具体构造成六棱柱，机械掌本体5外壁由六个首尾连接的面构成，其中第一、第二和第三机械手指3分别连接在侧壁不同的面上，且相邻两个机械手指之间相隔一个表面。第一机械手指1通过固定连接的方式固定在机械掌本体5的表面上，固定连接具体是指通过螺钉固定或者焊接固定。第二和第三机械手指3通过转轴固定的方式与机械掌本体5外壁连接，具体地，机械掌本体5表面设有轴柱(未标识)，第二和第三机械手指3上分别开设有与对应轴柱进行连接的轴孔(未标识)，故第二和第三机械手指3能够绕机械掌本体5转动。

机械掌本体5侧壁上开设有第一转动孔(图未示)与第二转动孔(图未示)，第二机械手指2靠近第三第一转动孔，第三机械手指3靠近第二转动孔。机械掌本体5上端设有本体上盖6，通过螺钉固定在机械掌本体5上表面。

第一机械手指1上端端部设有第一抓取自由端，其中，第一抓取自由端即是能够沿机械掌本体5内部进行转动的三角形面板。第二机械手指2的上端设有第二抓取自由端，第二自由抓取端21也是能够沿机械掌本体5内部进行转动的三角形面板。第三机械手指3的上端设有第三抓取自由端，第三自由抓取端31也是能够沿机械掌本体5内部进行转动的三角形面板。第一、第二和第三自由抓取端的形状均为三角形，但不局限与此，根据具体应用场景的不同，还能够为：长方形、户型或者其他形状。

请参阅图2和图3，其中，图2为本实施例自由抓取端第一种抓取示意图；图3为本实施例自由抓取端第二种抓取示意图。

第一、第二和第三自由抓取端共有两种抓取形态，第一种是三个自由端向机械掌本体5内部合拢，另一种是第一自由抓取端11相对于第二和第三自由抓取端交错布置，抓取时相对运动进行抓取。抓取状态进行切换时，有连杆驱动装置4控制进行转动。

本实施方式中，第一自由抓取端11、第二自由抓取端21和第三自由抓取端31均是由柔性材料制成，如橡胶等。能够极大的保护被抓取物体，避免对被抓取被划伤。

上述实施方式通过将第二和第三机械手指3可转动的连接在机械掌本体5上，并在机械掌本体5内部设置能够使第二和第三机械手指3绕机械掌本体5侧壁转动的连杆驱动装置4，使第二和第三机械手指3能够在三指合拢抓取状态与三指交错相对抓取状态之间进行快速切换，节省切换时间，提高了工作效率。

请参阅图4和图5，其中，图4为本实施例第一机械手指装配示意图；图5为本实施例第一机械手指分解示意图。

如图4和图5所示，第一机械手指1包括：第一手指基座17、第一转动指杆12和第一驱动装置(未标识)。其中，第三第一手指基座17固定设置在第三机械掌本体5侧壁上；第三第一转动指杆12与第三第一自由抓取端11固定连接，第三第一转动指杆12另一端的边角位置处与第三第一手指基座17转轴连接；第三第一驱动装置与第三第一转动指杆12转轴连接，带动第三第一转动指杆12绕与第三第一手指基座17连接位置旋转，以使第三第一自由抓取端11沿第三机械掌本体5内部转动。

具体地，第一驱动装置包括：第一气缸座15、第一微型气缸16和第一气缸头13。其中，第三第一气缸座15设置在第三第一手指基座17上，第三第一气缸座15内部开设有贯穿其长度方向的第一位移孔；第三第一微型气缸16设置在第三第一位移孔内，启动时沿第三第一微型气缸16一端沿第三位移孔做往复直线运动；第一气缸头13连接在第三第一微型气缸16做往复直线运动的一端，并与第三第一转动指杆12铰接连接，第三第一气缸头13随第三第一微型气缸16做往复直线运动时，带动第三第一转动指杆12绕与第三第一手指基座17连接位置旋转，以使第三第一自由抓取端11沿第三机械掌本体5内部转动。

在一些选择性实施例中，第一气缸缸座面向第一气缸头13的一端套装有第一气缸套14，对第一气缸遮蔽，防止油污进入第一气缸内。

请参阅图6和图7，其中，图6为本实施例第二机械手指装配示意图；图7为本实施例第二机械手指分解示意图。

如图6和图7所示，第二机械手指2包括：第二手指基座27、第二转动指杆22和第二驱动装置(未标识)。第二手指基座27通过转轴可转动的设置在第三机械掌本体5侧壁上；第二转动指杆22与第二自由抓取端21固定连接，第二转动指杆22另一端的边角位置处与第二手指基座27转轴连接；第二驱动装置与第二转动指杆22转轴连接，带动第二转动指杆22绕与第二手指基座27连接位置旋转，以使第二自由抓取端21沿第三机械掌本体5内部转动。

具体地，第二驱动装置包括：第二气缸座25、第二微型气缸26和第二气缸头23。其中，第二气缸座25设置在第二手指基座27上，第二气缸座25内部开设有贯穿其长度方向的第二位移孔；第二微型气缸26设置在第二位移孔内，启动时沿第二微型气缸26一端沿第三位移孔做往复直线运动；第二气缸头23连接在第二微型气缸26做往复直线运动的一端，并与第二转动指杆22铰接连接，第二气缸头23随第二微型气缸26做往复直线运动时，带动第二转动指杆22绕与第二手指基座27连接位置旋转，以使第二自由抓取端21沿第三机械掌本体5内部转动。

在一些选择性实施例中，第二气缸缸座面向第二气缸头23的一端套装有第二气缸套24，对第二气缸遮蔽，防止油污进入第二气缸内。

请参阅图8和图9，其中，图8为本实施例第三机械手指装配示意图；图9为本实施例第三机械手指分解示意图。

如图8和图9所示，第三机械手指3包括：第三手指基座37、第三转动指杆32和第三驱动装置(未标识)。第三手指基座37通过转轴可转动的设置在第三机械掌本体5侧壁上；第三转动指杆32与第三自由抓取端31固定连接，第三转动指杆32另一端的边角位置处与第三手指基座37转轴连接；第三驱动装置与第三转动指杆32转轴连接，带动第三转动指杆32绕与第三手指基座37连接位置旋转，以使第三自由抓取端31沿第三机械掌本体5内部转动。

具体地，第三驱动装置包括：第三气缸座35、第三微型气缸36和第三气缸头33。其中，第三气缸座35设置在第三手指基座37上，第三气缸座35内部开设有贯穿其长度方向的第三位移孔；第三微型气缸36设置在第三位移孔内，启动时沿第三微型气缸36一端沿第三位移孔做往复直线运动；第三气缸头33连接在第三微型气缸36做往复直线运动的一端，并与第三转动指杆32铰接连接，第三气缸头33随第三微型气缸36做往复直线运动时，带动第三转动指杆32绕与第三手指基座37连接位置旋转，以使第三自由抓取端31沿第三机械掌本体5内部转动。

在一些选择性实施例中，第三气缸缸座面向第三气缸头33的一端套装有第三气缸套34，对第三气缸遮蔽，防止油污进入第三气缸内。

请参阅图10，图10为本实施例连杆驱动装置结构示意图。

连杆驱动装置4包括：第四气缸座41、第四微型气缸47、第四气缸头46、第一连杆装置(未标识)和第二连杆装置(未标识)。其中，第三第四气缸座41设置在第三机械掌本体5内表面底部；第四微型气缸47固定设置在在第三第四气缸座41上，启动时第三第四微型气缸47一端做往复直线运动；第三第四气缸头46与第三第四微型气缸47做往复直线运动的一端连接；第三第一连杆装置一端连接在第三第四气缸头46的侧壁上，第三第一连杆装置的另一端穿出第三第一转动孔与第二机械手指2销轴连接，第三第四气缸头46随第三第四微型气缸47一端做往复直线运动时，第三第一连杆43带动第二机械手指2进行转动；第二连杆装置一端连接在第三第四气缸头46连接第三第一连杆装置的侧壁相对的侧壁上，第二连杆装置的另一端穿出第二转动孔与第三机械手指3销轴连接，第三第四气缸头46随第三第四微型气缸47一端做往复直线运动时，第二连杆45带动第三机械手指3进行转动。

具体地，第一连杆装置与第二连杆装置结构完全一致，且相互对称，故本实施方式中对第一连杆装置与第二连杆装置进行统一描述。第一连杆装置与第二连杆装置均包括：第三第一连杆43一端固定连接在第三第四气缸头46的侧壁上；三角连杆42的一个边角位置处与第三第一连杆43的另一端转轴连接，三角连杆42的第二个边角位置与第三第四气缸座41转轴连接；第三变相连杆两端端部分别设有连杆孔，第三两个连杆孔相互垂直，第三变向连杆44一端与三角连杆42的第三个边角位置转轴连接；第二连杆45一端与第三变向连杆44的另一端转轴连接，另一端穿出第三第一转动孔与第三第一机械臂手指销轴连接。

当第四气缸进气的时候，带动第一连杆43往上走，而第一连杆43带动着三角连杆42围绕着与第四气缸座41连接的轴点旋转，因此三角连杆42上的变向连杆44位置从左边移动到右边，当变相连杆从左边移动到右边的时候，带动第二连杆45做简单的曲柄滑块动作，从而使第二机械手指2和第三机械手指3整体围绕固定的轴心旋转，从面是变换抓取状态。

需要说明的是，本发明的说明书及其附图中给出了本发明的较佳的实施例，但是，本发明可以通过许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例，这些实施例不作为对本发明内容的额外限制，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。并且，上述各技术特征继续相互组合，形成未在上面列举的各种实施例，均视为本发明说明书记载的范围；进一步地，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。