[发明专利]一种可变刚度的夹取装置及工业机器人

说明书

本发明公开了一种可变刚度的夹取装置及工业机器人，所述装置包括移动模块、变刚度模块、第二导向机构和两个夹指，移动模块通过变刚度模块与两个夹指相连，用于实现夹指的开合运动，及通过变刚度模块实现两个夹指的变刚度运动，每个夹指还通过第二导向机构滑动设置于与移动模块的滑动座固定相连的侧向支撑板上，使夹指在非夹持方向的刚度不变。本发明通过在夹指侧面增加第二导向及侧向支撑设计，使夹指在非夹持方向的刚度不会随着柔性轴的转动而变化，从而使夹指能够适应竖直、倾斜、水平等多种姿态作业。

技术领域

本发明属于机器人末端执行器技术领域，具体涉及一种可变刚度的夹取装置及工业机器人。

背景技术

传统的机器人末端夹爪无论是气动的还是电动的都以刚性夹爪为主，主要适用于刚性物体的夹持，缺少必要的柔顺性和灵活性。近年来，柔性夹爪的研究和应用逐渐增加，主要适用于需要精密夹持、精密装配的场合。现有的柔性夹爪普遍存在变刚度范围小、响应慢、结构复杂、难以实现平行夹持等功能。

专利号为CN201810616196.5的专利文献中公开了一种变刚度柔顺抓取装置，该装置通过旋转柔性轴的角度来改变夹持方向的刚度，并采用四根两两对称的柔性轴并联的设计方式消除夹爪在非夹持方向的寄生运动，实现了平行夹持的功能。但是该装置在旋转柔性轴角度改变夹指夹持方向刚度的同时也会改变夹指非夹持方向的刚度。当夹持方向处于低刚度时，非夹持方向处于高刚度；当夹持方向处于高刚度时，非夹持方向处于低刚度。从而导致该夹爪作业时的姿态只能是竖直向下，不能倾斜，更不能水平，否则由于物体的重力会使夹爪在非夹持方向由于刚度不足产生较大的变形，降低定位精度，更严重的会破坏柔性轴结构。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种可变刚度的夹取装置及工业机器人，从而克服现有技术存在的夹指在非夹持方向由于刚度不足会产生较大的变形的不足。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：一种可变刚度的夹取装置，所述装置包括移动模块、变刚度模块、第二导向机构和两个夹指，所述移动模块包括开合驱动机构和与开合驱动机构相连的两个滑动座，两个所述滑动座分别与两个夹指相连，两个所述滑动座在开合驱动机构的驱动下向相互靠近或相互远离的方向移动，移动的同时带动两个夹指进行开合运动；

所述变刚度模块包括变刚度驱动机构和与变刚度驱动机构相连的两组变刚度组件，每组变刚度组件的两端分别与对应的滑动座和夹指相连，且在变刚度驱动机构的驱动下实现夹指的变刚度运动；

每个滑动座还固定连接至少两个侧向支撑板，两个所述侧向支撑板分别位于夹指在非夹持方向的两侧；

每个所述夹指在非夹持方向的两侧各设一与所述侧向支撑板配合的所述第二导向机构，所述夹指在变刚度运动时通过所述第二导向机构和侧向支撑板的组合作用，限制夹指在非夹持方向的刚度变化。

在一优选实施例中，所述第二导向机构包括至少两个导向块，两个所述导向块分别固定于夹指在非夹持方向的两侧上端面上。

在一优选实施例中，所述导向块采用聚四氟乙烯类材料制成。

在一优选实施例中，所述移动模块还包括第一导向机构，两个滑动座通过所述第一导向机构沿夹持方向做相互靠近或远离滑动。

在一优选实施例中，所述开合驱动机构包括开合驱动电机、第一同步带组件、正反滚珠丝杆、左旋滚珠螺母、右旋滚珠螺母，所述第一同步带组件与开合驱动电机相连，所述正反滚珠丝杆与第一同步带组件相连，所述左旋滚珠螺母、右旋滚珠螺母设置在正反滚珠丝杆上，且分别与两个滑动座固定连接，所述第一同步带组件在开合驱动电机的驱动下带动正反滚珠丝杆转动，所述正反滚珠丝杆的转动带动左旋滚珠螺母、右旋滚珠螺母作相互靠近或相互远离的移动，从而带动两个滑动座向相互靠近或相互远离的方向移动。

在一优选实施例中，所述第一导向机构包括多个沿夹持方向延伸的直线滑轨以及滑动设置在直线滑轨上的两个滑块，两个所述滑块分别与两个滑动座固定相连。