本發(fā)明涉及機器人抓取器，具體地，涉及一種用于抓取薄物體的夾爪及抓取方法。

背景技術(shù)：

1、薄物體，即片狀物體，如柔性印刷電路(fpcs)和柔性箔電路(ffcs)，是裝配線上經(jīng)常處理的部件。然而，這些薄物體在空間中擺動時，其性質(zhì)往往會導(dǎo)致高度的位置不確定性。在其他情況下，薄物體可以放置在平臺上，只有一側(cè)露出以便于拾取。這樣的做法會導(dǎo)致難以或不可能用基于夾緊的夾具精確夾緊。此外，在裝配場景中，工作空間經(jīng)常受到限制，而夾爪之間相對的傳統(tǒng)夾具會產(chǎn)生障礙。

2、為了解決這個問題，利用具有吸引力的抓取器來捕捉這些物體。例如，真空吸盤可以捕獲懸浮的薄物體，從而解釋物體位置的一些不確定性。

3、由于薄物體的剛性低，因此需要靈巧的操作來組裝或插入它們。然而，基于吸引的抓取器(如真空抽吸抓取器)無法提供足夠的抓取力，導(dǎo)致在拖動、旋轉(zhuǎn)或插入被吸引的物體時抓取失敗。

4、現(xiàn)有公開號為cn211893857u的中國專利，其公開了一種基于西林瓶割膜供瓶機的包裝膜真空吸附夾取機構(gòu)，包括氣缸支架，所述氣缸支架兩端頂部的一側(cè)設(shè)置有銷釘c，所述銷釘c外側(cè)的中間位置處設(shè)置有氣缸，所述氣缸支架通過銷釘c與氣缸相互連接，所述氣缸的輸出端設(shè)置有連接頭，所述氣缸支架底部遠離氣缸的一側(cè)設(shè)置有上夾板，所述氣缸支架遠離氣缸一側(cè)的中間位置處設(shè)置有吸盤架。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種用于抓取薄物體的夾爪及抓取方法，結(jié)合了基于吸引和基于夾緊的夾持機構(gòu)，并且新穎的夾緊機構(gòu)設(shè)計使夾爪產(chǎn)生的障礙最小化。

2、根據(jù)本發(fā)明提供的一種用于抓取薄物體的夾爪，包括第一夾取部、第二夾取部以及驅(qū)動機構(gòu)，第一夾取部的底部設(shè)置有吸附面，驅(qū)動機構(gòu)與第二夾取部驅(qū)動連接，第二夾取部設(shè)置在第一夾取部的一側(cè)，第一夾取部實現(xiàn)單面吸附，第一夾取部通過第二夾取部的配合實現(xiàn)雙面夾緊；

3、工作時，驅(qū)動機構(gòu)能夠驅(qū)動第二夾取部移動至第一夾取部的吸附面的下方并向第一夾取部的吸附面夾緊，并且，驅(qū)動機構(gòu)能夠驅(qū)動第二夾取部遠離第一夾取部的吸附面。

4、優(yōu)選的，驅(qū)動機構(gòu)為雙軸線性致動器，包括第一致動器和第二制動器，第一致動器一端連接第二夾取部，第一致動器另一端連接第二制動器，第一致動器和第二制動器分別驅(qū)動第二夾取部平行和垂直于第一夾取部的吸附面移動。

5、優(yōu)選的，驅(qū)動機構(gòu)通過彈性預(yù)緊和限位的方式實現(xiàn)連桿的運動學(xué)關(guān)系的轉(zhuǎn)變，從而實現(xiàn)不同運動模式的轉(zhuǎn)換。

6、優(yōu)選的，驅(qū)動機構(gòu)包括第一桿、第二桿、第三桿、第四桿以及第五桿，第二夾取部設(shè)置在第一桿的一端，第一桿和第二桿為剛性連接的一體式結(jié)構(gòu)，第一桿和第二桿分別通過第一關(guān)節(jié)與第三桿連接，第三桿的另一端通過第五關(guān)節(jié)安裝在固定端上，第二桿的另一端通過第二關(guān)節(jié)與第四桿連接，第四桿通過第三關(guān)節(jié)與第五桿連接，第五桿通過第四關(guān)節(jié)安裝在固定端上，第二關(guān)節(jié)與第四關(guān)節(jié)之間連接有彈性元件；

7、第一夾取部的一側(cè)設(shè)置有硬止動器，硬止動器設(shè)置在第三桿的移動路徑上。

8、優(yōu)選的，第四桿與第五桿之間設(shè)置有用于限制兩者相對旋轉(zhuǎn)的硬止動件，配合形成有第二等效桿，第二等效桿與彈性元件共線。

9、優(yōu)選的，驅(qū)動機構(gòu)由多個連桿和多個旋轉(zhuǎn)接頭組成一體式柔性機械驅(qū)動機構(gòu)，連桿包括第一連桿、第二連桿、第三連桿以及第四連桿，第二夾取部設(shè)置在第一連桿的一端，第一連桿另一端通過第二旋轉(zhuǎn)接頭與第三連桿連接，第三連桿的另一端通過第四旋轉(zhuǎn)接頭與第四連桿連接，且第三連桿與第四連桿之間形成有夾角，第四連桿的另一端通過第五旋轉(zhuǎn)接頭安裝在固定端上，第一連桿通過第一旋轉(zhuǎn)接頭與第二連桿連接，第二連桿的另一端通過第三旋轉(zhuǎn)接頭安裝在固定端上；

10、第一夾取部的一側(cè)設(shè)置有硬止動裝置，硬止動裝置設(shè)置在第二連桿的移動路徑上。

11、優(yōu)選的，旋轉(zhuǎn)接頭的剛度低于連桿的剛度，第四旋轉(zhuǎn)接頭的剛度大于其他旋轉(zhuǎn)接頭的剛度。

12、本發(fā)明還提供了一種用于抓取薄物體的夾爪的抓取方法，包括以下步驟：

13、步驟a1，通過第一夾取部吸附薄物體；

14、步驟a2，第二制動器驅(qū)動第二夾取部向下移動至低于薄物體；

15、步驟a3，第一致動器驅(qū)動第二夾取部平移至第一夾取部的正下方；

16、步驟a4，第二制動器驅(qū)動第二夾取部向上移動，與第一夾取部夾緊薄物體。

17、本發(fā)明還提供了一種用于抓取薄物體的夾爪的抓取方法，包括以下步驟：

18、步驟b1，第一夾取部吸附薄物體；

19、步驟b2，驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動第二夾取部靠近第一夾取部，直至通過硬止動器限制使得第三桿停止在第一夾取部的正下方；

20、步驟b3，驅(qū)動機構(gòu)繼續(xù)靠近第一夾取部，使得第一桿繞第一關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)，帶動第二夾取部向上移動與第一夾取部夾緊。

21、本發(fā)明還提供了一種用于抓取薄物體的夾爪的抓取方法，包括以下步驟：

22、步驟c1，第一夾取部吸附薄物體；

23、步驟c2，驅(qū)動第三旋轉(zhuǎn)接頭旋轉(zhuǎn)，帶動其他旋轉(zhuǎn)接頭轉(zhuǎn)動，帶動第二夾取部從第一夾取部的側(cè)面向第一夾取部靠近，直至通過硬止動裝置限制使得第二夾取部停止在第一夾取部的正下方；

24、步驟c3，驅(qū)動第四連桿繼續(xù)沿著第五旋轉(zhuǎn)接頭的旋轉(zhuǎn)方向進行旋轉(zhuǎn)，帶動第二夾取部向上移動與第一夾取部夾緊。

25、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：

26、1、本發(fā)明采用不同結(jié)構(gòu)的驅(qū)動機構(gòu)，使夾爪具有容忍高位置誤差的能力，以及僅接觸基于吸引的夾持器一個表面拾取物體的能力，牢固地抓住基于夾持的夾持物物體的能力；

27、2、本發(fā)明采用第一夾取部實現(xiàn)單面吸附，破除'空間狹小'問題，采用第二夾取部實現(xiàn)雙面夾緊，確保后續(xù)操作的穩(wěn)固度和安全性；且夾爪不使用時，第二夾取部縮回到第一夾取部的側(cè)面并定位在其上方，為吸引尖端自由接近目標(biāo)物體提供無阻礙的空間；

28、3、本發(fā)明在抓握過程中，夾取部運動的設(shè)計確保夾緊機構(gòu)主要從側(cè)面平行于目標(biāo)物體運行，防止夾取部與任何潛在結(jié)構(gòu)之間的干擾或阻礙，在抓取過程中位于目標(biāo)物體下方；

29、4、本發(fā)明通過調(diào)整第一夾取部的位置和硬止動件的位置，可以調(diào)整機構(gòu)的運動以適應(yīng)薄物體的不同厚度，擴大適用范圍。

技術(shù)特征：

1.一種用于抓取薄物體的夾爪，其特征在于，包括第一夾取部(1)、第二夾取部(2)以及驅(qū)動機構(gòu)，所述第一夾取部(1)的底部設(shè)置有吸附面，所述驅(qū)動機構(gòu)與所述第二夾取部(2)驅(qū)動連接，所述第二夾取部(2)設(shè)置在所述第一夾取部(1)的一側(cè)，所述第一夾取部(1)實現(xiàn)單面吸附，所述第一夾取部(1)通過所述第二夾取部(2)的配合實現(xiàn)雙面夾緊；

2.如權(quán)利要求1所述的用于抓取薄物體的夾爪，其特征在于，所述驅(qū)動機構(gòu)為雙軸線性致動器，包括第一致動器(11)和第二致動器(12)，所述第一致動器(11)一端連接所述第二夾取部(2)，所述第一致動器(11)另一端連接第二制動器(12)，所述第一致動器(11)和所述第二制動器(12)分別驅(qū)動所述第二夾取部(2)平行和垂直于所述第一夾取部(1)的吸附面移動。

3.如權(quán)利要求1所述的用于抓取薄物體的夾爪，其特征在于，所述驅(qū)動機構(gòu)通過彈性預(yù)緊和限位的方式實現(xiàn)連桿的運動學(xué)關(guān)系的轉(zhuǎn)變，從而實現(xiàn)不同運動模式的轉(zhuǎn)換。

4.如權(quán)利要求3所述的用于抓取薄物體的夾爪，其特征在于，所述驅(qū)動機構(gòu)包括第一桿(21)、第二桿(22)、第三桿(23)、第四桿(24)以及第五桿(25)，所述第二夾取部(2)設(shè)置在所述第一桿(21)的一端，所述第一桿(21)和所述第二桿(22)為剛性連接的一體式結(jié)構(gòu)，所述第一桿(21)和所述第二桿(22)分別通過第一關(guān)節(jié)(211)與所述第三桿(23)連接，所述第三桿(23)的另一端通過第五關(guān)節(jié)(215)安裝在固定端上，所述第二桿(22)的另一端通過第二關(guān)節(jié)(212)與所述第四桿(24)連接，所述第四桿(24)通過第三關(guān)節(jié)(213)與所述第五桿(25)連接，所述第五桿(25)通過第四關(guān)節(jié)(214)安裝在固定端上，所述第二關(guān)節(jié)(212)與所述第四關(guān)節(jié)(214)之間連接有彈性元件(29)；

5.如權(quán)利要求4所述的用于抓取薄物體的夾爪，其特征在于，所述第四桿(24)與所述第五桿(25)之間設(shè)置有用于限制兩者相對旋轉(zhuǎn)的硬止動件(28)，配合形成有第二等效桿(27)，所述第二等效桿(27)與所述彈性元件(29)共線。

6.如權(quán)利要求3所述的用于抓取薄物體的夾爪，其特征在于，所述驅(qū)動機構(gòu)由多個連桿和多個旋轉(zhuǎn)接頭組成一體式柔性機械驅(qū)動機構(gòu)，所述連桿包括第一連桿(32)、第二連桿(35)、第三連桿(36)以及第四連桿(39)，所述第二夾取部(2)設(shè)置在所述第一連桿(32)的一端，所述第一連桿(32)另一端通過第二旋轉(zhuǎn)接頭(34)與所述第三連桿(36)連接，所述第三連桿(36)的另一端通過第四旋轉(zhuǎn)接頭(38)與所述第四連桿(39)連接，且所述第三連桿(36)與所述第四連桿(39)之間形成有夾角，所述第四連桿(39)的另一端通過第五旋轉(zhuǎn)接頭(310)安裝在固定端上，所述第一連桿(32)通過第一旋轉(zhuǎn)接頭(33)與所述第二連桿(35)連接，所述第二連桿(35)的另一端通過第三旋轉(zhuǎn)接頭(37)安裝在固定端上；

7.如權(quán)利要求6所述的用于抓取薄物體的夾爪，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)接頭的剛度低于所述連桿的剛度，所述第四旋轉(zhuǎn)接頭(38)的剛度大于其他所述旋轉(zhuǎn)接頭的剛度。

8.一種權(quán)利要求2所述的用于抓取薄物體的夾爪的抓取方法，其特征在于，包括以下步驟：

9.一種權(quán)利要求4或5任一所述的用于抓取薄物體的夾爪的抓取方法，其特征在于，包括以下步驟：

10.一種權(quán)利要求6或7任一所述的用于抓取薄物體的夾爪的抓取方法，其特征在于，包括以下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種涉及機器人抓取器技術(shù)領(lǐng)域的用于抓取薄物體的夾爪及抓取方法，包括第一夾取部、第二夾取部以及驅(qū)動機構(gòu)，第一夾取部的底部設(shè)置有吸附面，驅(qū)動機構(gòu)與第二夾取部驅(qū)動連接，第二夾取部設(shè)置在第一夾取部的一側(cè)；在初始狀態(tài)下，吸附面的高度低于第二夾取部；驅(qū)動機構(gòu)能夠驅(qū)動第二夾取部移動至第一夾取部的吸附面的下方并向第一夾取部的吸附面夾緊，并且，驅(qū)動機構(gòu)能夠驅(qū)動第二夾取部遠離第一夾取部的吸附面并回到初始狀態(tài)。本發(fā)明采用單面吸附、雙面夾緊的結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生的夾緊力顯著加強了抓握，確保了操作的安全性，夾爪主要平行于目標(biāo)物體定向，從而避免夾爪與目標(biāo)物體下方的潛在結(jié)構(gòu)之間的任何干擾或阻礙，且適用范圍廣。

技術(shù)研發(fā)人員：李文彬,梁勁全,姜皓,鄭多文
受保護的技術(shù)使用者：上海非夕機器人科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2