夹爪的制作方法

本公开涉及机械设备领域，尤其涉及一种夹爪。

背景技术：

1、随着机器人技术和具身智能技术发展，越来越多的智能机械设备逐步进入人们生活环境和科研环境里。夹爪通常应用于机器人的手臂上，用于抓取物体。

2、目前市面上常见的夹爪，多是为了工业环境而设计的，重量和体积偏大，制作成本比较高。部分轻型的夹爪抓取能力和方式有限，如通常只能手指平行地抓取物体。同时，现有仿人形手的夹爪可以像人手一样有多种抓取物体的方式，可以抓取不同的物体，但是结构和控制比较复杂，成本比较高。

技术实现思路

1、本公开提供了一种夹爪。

2、根据本公开的一个方面，提供了一种夹爪，包括：基座；至少两个夹指组件，所述夹指组件设置于所述基座，所述夹指组件包括：外连杆、远端连杆、自适应变形单元和传动连杆，所述外连杆可转动地设置于所述基座，所述远端连杆的一端与所述外连杆的一端铰接，所述自适应变形单元的一端可转动地设置于所述基座，另一端与所述远端连杆铰接，所述传动连杆的一端与所述外连杆的另一端铰接；以及驱动机构，所述驱动机构设置于所述基座，并与所述传动连杆的另一端铰接，用于驱动所述至少两个夹指组件相互靠近或远离来夹持物体；其中，在夹持所述物体时，所述物体被夹持于所述远端连杆的另一端之间，或所述远端连杆的另一端之间及所述自适应变形单元之间；所述自适应变形单元夹持所述物体时，能够根据物体形状和受力情况通过材料形变、机构联动运动或二者组合发生适应性形变。

3、根据本公开的一个方面的技术方案，该夹爪通过外连杆、远端连杆、自适应变形单元和基座构成四连杆结构，驱动机构通过传动连杆驱动外连杆转动，实现夹指组件的开合运动。远端连杆可以直接夹持方形轮廓物体；当夹取非方形轮廓物体或不规则形状物体时，远端连杆能够与自适应变形单元协同作用共同夹持物体，此时自适应变形单元能够根据物体表面形状和接触力发生适应性形变，使远端连杆自动调整姿态，实现对不同形状物体的可靠抓取。该技术方案解决了现有技术中轻型夹爪抓取方式单一、抓取能力有限的问题，同时避免了仿人形手夹爪结构复杂、成本高的缺陷，特别适合家用智能机器人等对成本敏感且需要多模式抓取的应用场景。

4、根据本公开的至少一个实施例的夹爪，所述自适应变形单元包括内连杆，所述内连杆设置于所述夹指组件内侧，所述内连杆为挠性件。

5、在本实施例的技术方案中，内连杆采用柔性材质制成，作为整体式挠性结构，在受力时能够发生弹性弯曲变形。当夹爪接触物体时，内连杆可根据物体形状产生适应性弯曲，实现自适应包络抓取功能，同时提供了良好的防撞性能。

6、根据本公开的至少一个实施例的夹爪，所述内连杆和外连杆间隔设置。

7、在本实施例的技术方案中，内连杆和外连杆采用交错布置设计，两者在空间上错开。这种布置方式使得内连杆在发生弯曲变形时有更大的活动空间，避免与外连杆发生机械干涉。同时，间隔设置有利于缩小夹爪整体厚度，使结构更加紧凑，特别适合在空间受限的应用环境中使用。

8、根据本公开的至少一个实施例的夹爪，所述内连杆和外连杆相互平行，所述内连杆及外连杆与所述远端连杆的铰接点连线平行于所述内连杆及外连杆与基座的铰接点连线。

9、在本实施例的技术方案中，内连杆和外连杆保持平行关系，其与远端连杆的铰接点连线和与基座的铰接点连线相互平行，形成标准的平行四连杆运动机构。这种几何关系确保了远端连杆在运动过程中始终保持预定的姿态，提高了夹取动作的可预测性和重复定位精度。当夹取平面物体时，能够保证夹持面始终平行，提高抓取稳定性。

10、根据本公开的至少一个实施例的夹爪，所述内连杆包括相互固定相连的内侧横梁、外侧横梁和多个平行条状带，所述条状带连接于所述内侧横梁和外侧横梁之间，所述外侧横梁靠近所述外连杆一侧设置有内部缝隙，所述内部缝隙能够容纳至少部分所述外连杆。

11、在本实施例的技术方案中，内连杆采用由内侧横梁、外侧横梁和多个平行条状带构成的整体式结构。外侧横梁上的内部缝隙为内连杆弯曲提供了避让空间，当内连杆向内弯曲时，其外侧部分可伸入该缝隙，避免与外连杆发生干涉。

12、根据本公开的至少一个实施例的夹爪，所述内侧横梁呈直线形状，所述外侧横梁呈弧形，所述条状带连接于所述内侧横梁和外侧横梁之间，且所述条状带中间的厚度大于端部的厚度。

13、在本实施例的技术方案中，条状带中间厚度大于端部厚度的设计提高了中部的抗弯刚度，同时保持了端部的柔韧性，使内连杆在受力时能够均匀弯曲。

14、根据本公开的至少一个实施例的夹爪，还包括防护外壳，所述防护外壳设置于所述外连杆外侧，并包裹所述内部缝隙、所述外连杆与所述远端连杆铰接处的缝隙以及所述外连杆与所述传动连杆铰接处的缝隙。

15、在本实施例的技术方案中，防护外壳覆盖了夹爪运动部件之间的所有潜在夹伤缝隙，包括内部缝隙以及各铰接点处的关节缝隙。这种全封闭设计消除了夹爪在运动过程中可能对人体造成的夹伤风险，显著提高了使用安全性。同时，防护外壳还能减少灰尘和异物进入机械关节，延长夹爪使用寿命。

16、根据本公开的至少一个实施例的夹爪，所述自适应变形单元包括至少两个铰接的刚性连杆以及提供弹性回复力的弹性元件，所述刚性连杆中一个与所述远端连杆铰接，另一个与所述基座铰接，所述弹性元件设置于两个所述刚性连杆的铰接处。

17、在本实施例的技术方案中，当夹取物体时，若物体表面不规则或位置偏移，两个刚性连杆之间会发生相对转动，弹性元件产生反作用力，使远端连杆自动调整角度以贴靠物体表面，实现自适应抓取功能。

18、根据本公开的至少一个实施例的夹爪，所述自适应变形单元包括柔性件，所述柔性件的两端分别与所述基座和远端连杆铰接。

19、在本实施例的技术方案中，柔性件在受力时发生弯曲变形，带动远端连杆调整姿态，实现基本的自适应抓取功能。

20、根据本公开的至少一个实施例的夹爪，还包括设置于所述远端连杆的另一端的弹性体，所述弹性体在背离所述基座的方向凸出于所述远端连杆。

21、在本实施例的技术方案中，弹性体凸出于远端连杆的设计增大了与被抓取物体的接触面积，提高了摩擦力。薄型弹性体结构特别适合抓取小型物体，避免因夹持面过硬而损伤物体表面。

22、根据本公开的至少一个实施例的夹爪，所述驱动机构包括梯形丝杠、梯形螺母和驱动电机，所述梯形丝杠可转动地设置于所述基座，所述梯形螺母与梯形丝杠连接，并与所述传动连杆的另一端铰接，所述驱动电机与所述梯形丝杠传动连接。

23、在本实施例的技术方案中，驱动机构采用丝杠螺母传动方式，将驱动电机的旋转运动转换为梯形螺母的直线运动，进而通过传动连杆驱动外连杆转动。同时，丝杠结构具有自锁特性，在断电情况下能够保持当前位置，防止已抓取物体意外脱落，提高了工作安全性。

1.一种夹爪，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的夹爪，其特征在于，所述自适应变形单元包括内连杆，所述内连杆设置于所述夹指组件内侧，所述内连杆为挠性件。

3.根据权利要求2所述的夹爪，其特征在于，所述内连杆和外连杆间隔设置。

4.根据权利要求3所述的夹爪，其特征在于，所述内连杆和外连杆相互平行，所述内连杆及外连杆与所述远端连杆的铰接点连线平行于所述内连杆及外连杆与所述基座的铰接点连线。

5.根据权利要求2所述的夹爪，其特征在于，所述内连杆包括相互固定相连的内侧横梁、外侧横梁和多个平行条状带，所述条状带连接于所述内侧横梁和外侧横梁之间，所述外侧横梁靠近所述外连杆一侧设置有内部缝隙，所述内部缝隙能够容纳至少部分所述外连杆。

6.根据权利要求5所述的夹爪，其特征在于，还包括防护外壳，所述防护外壳设置于所述外连杆外侧，并包裹所述内部缝隙、所述外连杆与所述远端连杆铰接处的缝隙以及所述外连杆与所述传动连杆铰接处的缝隙。

7.根据权利要求1所述的夹爪，其特征在于，所述自适应变形单元包括至少两个铰接的刚性连杆以及提供弹性回复力的弹性元件，所述刚性连杆中一个与所述远端连杆铰接，另一个与所述基座铰接，所述弹性元件设置于两个所述刚性连杆的铰接处。

8.根据权利要求1所述的夹爪，其特征在于，所述自适应变形单元包括柔性件，所述柔性件的两端分别与所述基座和远端连杆铰接。

9.根据权利要求1所述的夹爪，其特征在于，还包括设置于所述远端连杆的另一端的弹性体，所述弹性体在背离所述基座的方向凸出于所述远端连杆。

10.根据权利要求1所述的夹爪，其特征在于，所述驱动机构包括梯形丝杠、梯形螺母和驱动电机，所述梯形丝杠可转动地设置于所述基座，所述梯形螺母与梯形丝杠连接，并与所述传动连杆的另一端铰接，所述驱动电机与所述梯形丝杠传动连接。