本实用新型涉及机械夹爪技术领域，更具体地说，涉及一种气动柔性多指变型机械夹爪。
背景技术：
随着机器人技术等智能工业的不断发展成熟、“工业4.0”的提出以及“中国制造2025”等政策的先后提出及深化，制造业无不发生着深刻的变革，工业机器人逐步取代人力劳动，其应用延伸到物流行业、电子工业、食品行业和消费领域等等。
在自动化生产线上，作为机器人进行抓取、装配工作的末端执行器，机械手显得尤其重要。而传统的刚性机械手的应用场景一般固定，与不同物体的刚度匹配度参差不齐；主要是因为其材料大多为刚性物体，通常针对的是尺寸和形状特定的物体；若是需实现复杂动作，需要的驱动轴增多，结构越复杂。仿人手灵巧机械手，由于其结构复杂，造价昂贵，控制算法复杂等原因，应用范围受到局限。
因此，在更多作业要求情况下，气动软体手指在逐渐推广开来，其以柔性材料在特殊工艺下浇筑成型，能够主动或被动地改变自身的形状和刚度，实现与不同物体的交互工作，更加高效、安全便捷。例如，中国实用新型专利《一种气动多指构型柔性夹爪》(公开号：cn207027549u)公开了一种气动多指构型柔性夹爪，此执行器主要包括三根软体手指和手指基座，通过气路向软体手指充气或吸气，在其柔性材料的特性下可实现对不同形状、尺寸的物体的自适应抓握。但是现有气动软体手指，其手指基座固定，气动软体手指不能根据物体类型而灵活地变换位置，因此限制了设备抓取物品的类型。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于克服现有技术中的缺点与不足，提供一种可调整气动软体手指位置来形成多种夹持形态、适用于抓取更多类型物体、具有良好通用性、可降低使用成本的气动柔性多指变型机械夹爪。
为了达到上述目的，本实用新型通过下述技术方案予以实现：一种气动柔性多指变型机械夹爪，其特征在于：包括安装座、固定爪安装架和至少两个旋转爪安装架；固定爪安装架和各个旋转爪安装架分别连接有气动软体手指；
所述固定爪安装架与安装座连接；各个旋转爪安装架分别通过旋转驱动机构与安装座连接，以实现旋转驱动机构带动旋转爪安装架转动，从而使与旋转爪安装架连接的气动软体手指转动实现位置调整。
本实用新型机械夹爪的工作原理是：旋转驱动机构带动各个旋转爪安装架转动，使与旋转爪安装架连接的气动软体手指转动实现位置调整；所有气动软体手指形成多种夹持形态，使其适用于抓取更多类型的物体，提高设备的通用性，降低使用成本。
优选地，所述旋转爪安装架为两个；两个旋转爪安装架于同一铰接处与安装座铰接；所述旋转驱动机构包括连接在安装座上的直线运动驱动器，以及联动件；
直线运动驱动器与联动件连接，以实现直线运动驱动器带动联动件移动；两个旋转爪安装架分别与联动件可转动连接，且两个连接点位于运动轴线的两侧；所述运动轴线是指经过铰接点且平行于直线运动驱动器驱动方向的运动轴线。
直线运动驱动器带动联动件移动，联动件通过连接点分别带动两个旋转爪安装架绕所述铰接处相向转动以实现靠拢，或者是绕所述铰接处背向转动以实现分开；因此，旋转爪安装架和固定爪安装架连接的三个气动软体手指可形成并列式夹持状态或包裹式夹持状态；在包裹式夹持状态中，两个旋转爪安装架连接的气动软体手指还可调整到不同的位置，形成多种角度的包裹式夹持形态。本实用新型机械夹爪可实现两个夹持形态方案的转变，扩大了抓持物体范围，更加安全，便捷，高效。该旋转驱动机构简单巧妙，有效使两个旋转爪安装架绕铰接处转动，实现气动软体手指位置调整。
优选地，所述直线运动驱动器是指气缸；气缸的活塞杆与联动件连接。
优选地，两个旋转爪安装架分别开设有转孔；所述联动件沿运动轴线方向开设有长形导向孔；所述安装座连接有连接件；通过连接件穿过旋转爪安装架的转孔和联动件的长形导向孔，将旋转爪安装架、联动件和安装座联接在一起。
优选地，所述固定爪安装架设有安装槽；两个旋转爪安装架分别贴合联动件的上、下底面并与联动件的上、下底面可转动连接；两个旋转爪安装架与联动件连接处嵌设在安装槽中，且两个旋转爪安装架与联动件连接处通过安装槽两侧槽壁实现定位；固定爪安装架与联动件之间相互定位；通过所述连接件穿过固定爪安装架、旋转爪安装架的转孔和联动件的长形导向孔，将固定爪安装架、旋转爪安装架、联动件和安装座联接在一起。这样设计的好处是：可使固定爪安装架、旋转爪安装架、联动件和安装座稳固、可靠地联接在一起，简化旋转驱动机构的结构。
优选地，所述旋转爪安装架与联动件之间通过凸台嵌入到联动安装孔中实现连接。
优选地，所述联动件为凸轮件；所述旋转爪安装架设有与凸轮件边沿运动轨迹相匹配的导向位。凸轮件的设置，可使直线运动驱动器对凸轮件的直线驱动作用转化为凸轮件对旋转爪安装架的推动作用；旋转爪安装架除了受到与凸轮件连接点的带动力外，还受到凸轮件的推动力，可更好地将直线运动驱动器的直线运动转化成旋转爪安装架的转动。
优选地，所述气动软体手指分别可调整地与固定爪安装架和旋转爪安装架连接。该设置的好处是可根据抓取物体的尺寸大小和种类来调整各个气动软体手指的距离，使机械夹爪可更好地与各种物体相匹配，进一步提高机械夹爪的通用性。
优选地，所述固定爪安装架和旋转爪安装架分别开设有长形安装孔，气动软体手指可调整地设置在长形安装孔中。
优选地，所述安装座设有用于与外部设备连接的外部安装孔。
与现有技术相比，本实用新型具有如下优点与有益效果：
1、本实用新型机械夹爪可调整气动软体手指的位置来形成多种夹持形态，适用于抓取更多类型的物体，具有良好通用性，可降低使用成本；更加安全，便捷，高效；
2、本实用新型机械夹爪的旋转驱动机构简单巧妙，有效使两个旋转爪安装架绕铰接处转动，实现气动软体手指位置调整；
3、本实用新型机械夹爪可根据抓取物体的尺寸大小和种类来调整各个气动软体手指的距离，使机械夹爪可更好地与各种物体相匹配，进一步提高机械夹爪的通用性。
附图说明
图1是本实用新型机械夹爪包裹式夹持形态下的结构示意图；
图2是本实用新型机械夹爪并列式夹持形态下的结构示意图；
图3是本实用新型机械夹爪的爆炸图；
图4是本实用新型机械夹爪中固定爪安装架、旋转爪安装架和联动件的爆炸图；
图5是本实用新型机械夹爪包裹式夹持形态下的夹持示意图；
图6是本实用新型机械夹爪包裹式夹持形态下的外撑示意图；
图7是本实用新型机械夹爪并列式夹持形态下的夹持示意图；
图8是本实用新型机械夹爪并列式夹持形态下的外撑示意图；
其中，1为气动软体手指、2为固定爪安装架、21为安装槽、3为旋转爪安装架、31为转孔、32为凸台、33为导向位、4为联动件、41为长形导向孔、42为联动安装孔、5为气缸、6为气缸支撑件、7为嵌合件、8为安装座、9为连接件。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步详细的描述。
实施例一
本实施例一种气动柔性多指变型机械夹爪，其结构如图1至图4所示，包括安装座8、固定爪安装架2和两个旋转爪安装架3；固定爪安装架2和各个旋转爪安装架3分别连接有气动软体手指1。
安装座8设有用于与外部设备连接的外部安装孔。固定爪安装架2与安装座8连接；各个旋转爪安装架3分别通过旋转驱动机构与安装座8连接。具体地说，两个旋转爪安装架3于同一铰接处与安装座8铰接；旋转驱动机构包括连接在安装座8上的直线运动驱动器，以及联动件4。
直线运动驱动器可采用现有技术，例如气缸5。直线运动驱动器与联动件4连接，以实现直线运动驱动器带动联动件4移动。
固定爪安装架2设有安装槽21；两个旋转爪安装架3分别贴合联动件4的上、下底面并与联动件4的上、下底面之间通过凸台32嵌入到联动安装孔42中实现可转动连接；两个旋转爪安装架3与联动件4连接处嵌设在安装槽21中，且两个旋转爪安装架3与联动件4连接处通过安装槽21两侧槽壁实现定位。固定爪安装架2与联动件4之间相互定位。
两个旋转爪安装架3分别开设有转孔31；联动件4沿运动轴线方向开设有长形导向孔41；安装座8连接有连接件9。通过连接件9穿过固定爪安装架2、旋转爪安装架3的转孔31和联动件4的长形导向孔41，将固定爪安装架2、旋转爪安装架3、联动件4和安装座8联接在一起。这样设计的好处是：可使固定爪安装架2、旋转爪安装架3、联动件4和安装座8稳固、可靠地联接在一起，简化旋转驱动机构的结构。
本实用新型机械夹爪的工作原理是：直线运动驱动器带动联动件4移动，联动件4通过连接点分别带动两个旋转爪安装架3绕铰接处相向转动以实现靠拢，或者是绕铰接处背向转动以实现分开；因此，旋转爪安装架3和固定爪安装架2连接的三个气动软体手指1可形成并列式夹持状态或包裹式夹持状态；在包裹式夹持状态中，两个旋转爪安装架3连接的气动软体手指1还可调整到不同的位置，形成多种角度的包裹式夹持形态。
本实用新型机械夹爪可实现两个夹持形态方案的转变，扩大了抓持物体范围，可降低使用成本，更加安全，便捷，高效。该旋转驱动机构简单巧妙，有效使两个旋转爪安装架3绕铰接处转动，实现气动软体手指1位置调整。
联动件4为凸轮件；旋转爪安装架3设有与凸轮件边沿运动轨迹相匹配的导向位33。凸轮件的设置，可使直线运动驱动器对凸轮件的直线驱动作用转化为凸轮件对旋转爪安装架3的推动作用；旋转爪安装架3除了受到与凸轮件连接点的带动力外，还受到凸轮件的推动力，可更好地将直线运动驱动器的直线运动转化成旋转爪安装架3的转动。
气动软体手指1分别可调整地与固定爪安装架2和旋转爪安装架3连接。本实施例中，固定爪安装架2和旋转爪安装架3分别开设有长形安装孔，气动软体手指1可调整地设置在长形安装孔中。该设置的好处是可根据抓取物体的尺寸大小和种类来调整各个气动软体手指1的距离，使机械夹爪可更好地与各种物体相匹配，进一步提高机械夹爪的通用性。
气动软体手指的结构和工作原理可采用现有技术。
当所需抓取物体的形态能够在机械夹爪处于三个气动软体手指均匀布置的状态下稳定抓持时，机械夹爪采用包裹式夹持状态，气缸5不启动。之后在气动回路下通过气管接口向气动软体手指1正压输入；气动软体手指1背侧由于是高伸缩弹性材料易伸长，而内侧由于是低伸缩约束材料，故而气动软体手指1向内弯曲，如图5所示，实现对物体抓持。需要放下所抓持物体时，则负压输入，气囊收缩，气动软体手指1背侧挤压而向外撑开，如图6所示，实现物体放开。
当所需抓取物体的形态不适合采用包裹式夹持而并列式夹持能够更好的实现对物体的夹持时，气缸5启动。进而与气缸5相连接的联动件4随着气缸一同直线运动，联动件4使两个旋转爪安装架3靠拢，使气动软体手指1形成并列式夹持状态。向气动软体手指1正压输入，实现对相应物体的抓持，如图7所示；负压输入，放开所抓持物体，如图8所示。
对于书本、笔记本电池、键盘等矩形或有两平面近似平行面的物体，优选采用并列式夹持；对于水杯、月饼等圆柱形物体及部分不规则物体，优选采用包裹式夹持；对于串型水果，长度长且分布无规则体型的串型水果，优选采用包裹式夹持；长度短且倒锥规则体型的串型水果，优选采用并列式夹持。
实施例二
本实施例一种气动柔性多指变型机械夹爪，与实施例一的区别在于：本实施例中，旋转爪安装架为至少两个以上，例如两个、三个、四个，甚至更多。各个旋转爪安装架分别通过旋转驱动机构与安装座连接，以实现旋转驱动机构带动旋转爪安装架转动，从而使与旋转爪安装架连接的气动软体手指转动实现位置调整。旋转驱动机构可采用现有技术，例如电动转盘等。
本实施例的其余结构与实施例一相同。
上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。
1.一种气动柔性多指变型机械夹爪，其特征在于：包括安装座、固定爪安装架和至少两个旋转爪安装架；固定爪安装架和各个旋转爪安装架分别连接有气动软体手指；
所述固定爪安装架与安装座连接；各个旋转爪安装架分别通过旋转驱动机构与安装座连接，以实现旋转驱动机构带动旋转爪安装架转动，从而使与旋转爪安装架连接的气动软体手指转动实现位置调整。
2.根据权利要求1所述的气动柔性多指变型机械夹爪，其特征在于：所述旋转爪安装架为两个；两个旋转爪安装架于同一铰接处与安装座铰接；所述旋转驱动机构包括连接在安装座上的直线运动驱动器，以及联动件；
直线运动驱动器与联动件连接，以实现直线运动驱动器带动联动件移动；两个旋转爪安装架分别与联动件可转动连接，且两个连接点位于运动轴线的两侧；所述运动轴线是指经过铰接点且平行于直线运动驱动器驱动方向的运动轴线。
3.根据权利要求2所述的气动柔性多指变型机械夹爪，其特征在于：所述直线运动驱动器是指气缸；气缸的活塞杆与联动件连接。
4.根据权利要求2所述的气动柔性多指变型机械夹爪，其特征在于：两个旋转爪安装架分别开设有转孔；所述联动件沿运动轴线方向开设有长形导向孔；所述安装座连接有连接件；通过连接件穿过旋转爪安装架的转孔和联动件的长形导向孔，将旋转爪安装架、联动件和安装座联接在一起。
5.根据权利要求4所述的气动柔性多指变型机械夹爪，其特征在于：所述固定爪安装架设有安装槽；两个旋转爪安装架分别贴合联动件的上、下底面并与联动件的上、下底面可转动连接；两个旋转爪安装架与联动件连接处嵌设在安装槽中，且两个旋转爪安装架与联动件连接处通过安装槽两侧槽壁实现定位；固定爪安装架与联动件之间相互定位；通过所述连接件穿过固定爪安装架、旋转爪安装架的转孔和联动件的长形导向孔，将固定爪安装架、旋转爪安装架、联动件和安装座联接在一起。
6.根据权利要求5所述的气动柔性多指变型机械夹爪，其特征在于：所述旋转爪安装架与联动件之间通过凸台嵌入到联动安装孔中实现连接。
7.根据权利要求5所述的气动柔性多指变型机械夹爪，其特征在于：所述联动件为凸轮件；所述旋转爪安装架设有与凸轮件边沿运动轨迹相匹配的导向位。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的气动柔性多指变型机械夹爪，其特征在于：所述气动软体手指分别可调整地与固定爪安装架和旋转爪安装架连接。
9.根据权利要求8所述的气动柔性多指变型机械夹爪，其特征在于：所述固定爪安装架和旋转爪安装架分别开设有长形安装孔，气动软体手指可调整地设置在长形安装孔中。
10.根据权利要求1至7中任一项所述的气动柔性多指变型机械夹爪，其特征在于：所述安装座设有用于与外部设备连接的外部安装孔。
技术总结