CN104858854A - 一种轻型物体搬运机械手 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种轻型物体搬运机械手，它包括轮式底盘车，轮式底盘车上固定设置有支撑座，位于支撑座上固定设置有第一滚珠丝杠滑台，且第一滚珠丝杠滑台两侧分别通过一个固定板件与支撑座连接；第一滚珠丝杠滑台的滑块上固定连接有主托板，主托板与副托板一端固定连接形成凹槽型结构，位于该凹槽型结构内固定设置有圆柱直线导轨；圆柱直线导轨上设置有两水平滑块；副托板另一端固定连接第二滚珠丝杠滑台，且第二滚珠丝杠滑台的滑块上与两连杆的一端连接，两连杆的另一端分别连接一个水平滑块，两水平滑块上还分别连接有一夹臂。本发明结构简单，成本较低，能实现直接驱动，可以在轻型箱体、筒体等的搬运和码垛领域中广泛应用。

Description

一种轻型物体搬运机械手

技术领域

本发明涉及一种机械手，特别是关于一种在轻型箱体、筒体等的搬运和码垛中使用的轻型物体搬运机械手。

背景技术

按照坐标系统来分，机器人的类型有直角坐标型、圆柱坐标型、球坐标型、关节型，其中，直角坐标型只有移动关节，圆柱坐标型具有一个转动关节，球坐标型具有两个转动关节，关节型具有三个转动关节。而在直角坐标型机器人中按自由度分类的话，有两坐标、三坐标、四坐标、五坐标、六坐标机器人。

一般，直角坐标型机器人的组成部分有：定位体型材、运动轨道、运动滑块、传动元件、支承座等，其中定位体型材作为轨道的安装支撑部分；运动轨道安装在定位体型材上，直接支撑运动的滑块；运动滑块与轨道通过滚轮或滚珠藕合在一起，实现运动的导向；支承座用于安装传动元件及驱动元。而通用的传动元件有同步带、齿形带、丝杠/滚珠丝杠、齿条等。根据末端操作工具的不同，直角坐标机器人可以非常方便地用于各种自动化设备，完成如焊接、搬运、上下料、包装、码垛、拆垛、检测、探伤、分类、装配、贴标、喷码、打码、喷涂、目标跟随、排爆等一系列工作。

但是在有些场合并不需要复杂和多自由度的机器人，如只需完成简单的搬运和码垛任务，如果采用复杂和多自由度的机器人来完成这样的任务会带来成本上的浪费，因此就需要设计简单而灵活的搬运机器人。而设计简单而灵活的搬运机器人，需要综合考虑机械手的坐标系类型、坐标自由度个数、以及机器人组成部件的多少，同时还需结合考虑制造成本，从而实现生产设备投入低成本化。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种轻型物体搬运机械手，其结构简单，成本较低，能实现直接驱动，将目标物体灵活快速地进行夹持或松放。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种轻型物体搬运机械手，其特征在于：它包括一轮式底盘车、一支撑座、一第一滚珠丝杠滑台、两固定板件、一主托板、一副托板、一圆柱直线导轨、两水平滑块、一第二滚珠丝杠滑台、两连杆和两夹臂；所述轮式底盘车上固定设置有所述支撑座，位于所述支撑座上固定设置有所述第一滚珠丝杠滑台，且所述第一滚珠丝杠滑台两侧分别通过一个所述固定板件与所述支撑座连接；所述第一滚珠丝杠滑台的滑块上固定连接有所述主托板，所述主托板与所述副托板一端固定连接形成凹槽型结构，位于该凹槽型结构内固定设置有所述圆柱直线导轨；所述圆柱直线导轨上设置有两所述水平滑块；所述副托板另一端固定连接所述第二滚珠丝杠滑台，且所述第二滚珠丝杠滑台的滑块上与两所述连杆的一端连接，两所述连杆的另一端分别连接一个所述水平滑块，两所述水平滑块上还分别连接有一所述夹臂。本发明建立在直角坐标系上的机械手可以随着竖直方向上的自由度做上下升降运动，并且借助水平方向的自由度进行物体的夹持和松放；结合轮式底盘车能够完成轻型物体的搬运和码垛。

所述圆柱直线导轨与所述凹槽型结构的连接点位于所述圆柱直线导轨的中心点处。

两所述连杆与所述第二滚珠丝杠滑台的滑块、两水平滑块之间的连接都采用圆柱销连接。

所述第一滚珠丝杠滑台的顶部和第二滚珠丝杠滑台的顶部都设置有一驱动电机。

所述第一滚珠丝杠滑台的行程大于所述第二滚珠丝杠滑台的行程。两个滚珠丝杠滑台的有效行程不同，两滚珠丝杆滑台均竖直安装在相应的托板上，滚珠丝杆滑台与同步带相比，具有结构简单，驱动方式直接的忧点。

位于所述副托板另一端，在所述副托板背面还设置有摄像头，所述摄像头与两所述夹臂同侧设置。

所述轮式底盘车采用矩形框结构。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明采用的部件数量少、结构简单，且制造成本低，同时各部件之间也比较容易安装和固定。2、本发明根据对轮式底盘车的控制可以快速地定位目标物体，并运用双滑块连杆机构及其对称组合灵活地对目标物体进行水平方向的夹持和松放，同时竖直方向的自由度可以配合物体的高度而调整机械手的竖直高度，动作较为灵活。3、本发明采用两个有效行程不同的滚珠丝杠滑台，一方面可以根据任务需要而调整不同的行程，另一方面可以利用驱动电机直接驱动而带动与之耦合的滑块实现目标动作。4、本发明采用的双滑块连杆机构可以根据连杆的长短实现水平滑块到达不同的极限位置，同时第二滚珠丝杆滑台在副托板上固定位置的变化可以改变连杆的变化角度和水平滑块的极限位置。本发明可以在轻型箱体、筒体等的搬运和码垛领域中广泛应用。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是图1的后视图；

图3是本发明的滚珠丝杠滑台驱动电机和摄像头安装位置示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

如图1～图3所示，本发明提供一种轻型物体搬运机械手，其包括一轮式底盘车1、一支撑座2、一第一滚珠丝杠滑台3、两固定板件4、一主托板5、一副托板6、一圆柱直线导轨7、两水平滑块8、一第二滚珠丝杠滑台9、两连杆10和两夹臂11。

轮式底盘车1上固定设置有支撑座2，通过支撑座2支撑整个机械手结构；位于支撑座2上固定设置有第一滚珠丝杠滑台3，且第一滚珠丝杠滑台3两侧分别通过一个固定板件4与支撑座2连接，加强支撑座2与第一滚珠丝杠滑台3的连接强度，以防在工作过程中第一滚珠丝杠滑台3左右摆动，也能保持第一滚珠丝杠滑台3前后的竖直度。在第一滚珠丝杠滑台3的滑块上固定连接有主托板5，主托板5与副托板6一端固定连接形成凹槽型结构，位于该凹槽型结构内固定设置有圆柱直线导轨7，且圆柱直线导轨7与凹槽型结构的连接点位于圆柱直线导轨7的中心点处。圆柱直线导轨7上设置有两水平滑块8，通过圆柱直线导轨7可以让与之耦合的滑块8进行灵活的滑动，实现整个机械手的快速夹持和松放。副托板6另一端固定连接第二滚珠丝杠滑台9，且第二滚珠丝杠滑台9的滑块上与两连杆10的一端连接，两连杆10的另一端分别连接一个水平滑块8，两连杆10与第二滚珠丝杠滑台9的滑块、两水平滑块8之间的连接都采用圆柱销连接。两水平滑块8上还分别连接有一夹臂11，通过两夹臂11实现对目标物体的夹持或松放。

上述实施例中，轮式底盘车1采用矩形框结构，支撑座2固定在矩形框上，且支撑座2用于连接第一滚珠丝杠滑台3的部位设置在矩形框中空部位，采用悬空结构；同时，两固定板件4与支撑座2的连接处位于矩形框上，这样可以有效减轻整体结构重量。

上述各实施例中，支撑座2在轮式底盘车1上的安装位置可以根据其上部安装的机械手机构在受力条件下的重心而调整，以保证机器人车在工作过程中不发生倾覆。

上述各实施例中，第一滚珠丝杠滑台3的顶部和第二滚珠丝杠滑台9的顶部都设置有一驱动电机12，通过各驱动电机12分别驱动两滚珠丝杠滑台工作。

上述各实施例中，第一滚珠丝杠滑台3的行程大于第二滚珠丝杠滑台9的行程。

上述各实施例中，两固定板件4通过螺钉固定在第一滚珠丝杠滑台3的背面。

上述各实施例中，如图3所示，位于副托板6另一端，在副托板6背面还设置有摄像头13，摄像头13与两夹臂11同侧设置。通过摄像头13能实现导航识别的功能，引导本发明的机械手对目标物体进行识别，然后定位调整搬运车的姿位，以准确地将夹臂11定位到目标物体，然后对目标物体进行夹持和松放。

综上所述，本发明在使用时，其工作原理为：第一滚珠丝杠滑台3上的驱动电机12带动第一滚珠丝杠滑台3的丝杠转动，进而驱动第一滚珠丝杠滑台3上的滑块沿该丝杠进行上下运动，从而控制整个机械手的上下升降。第二滚珠丝杠滑台9上的驱动电机12带动其上的丝杠转动，进而驱动第二滚珠丝杠滑台9上的滑块沿该丝杠进行上下运动，而上下运动的滑块驱动与其连接的连杆10一端运动，从而带动与连杆10另一端连接的水平滑块8左右运动，由水平滑块8就将左右运动传递给与之连接的夹臂11，这样夹臂11就能实现对目标物体的夹持和松放；而轮式底盘车1的运动可以实现将目标物体从一个位置搬运到另一个位置。

上述各实施例仅用于说明本发明，各部件的结构、尺寸、设置位置及形状都是可以有所变化的，在本发明技术方案的基础上，凡根据本发明原理对个别部件进行的改进和等同变换，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (8)

1.一种轻型物体搬运机械手，其特征在于：它包括一轮式底盘车、一支撑座、一第一滚珠丝杠滑台、两固定板件、一主托板、一副托板、一圆柱直线导轨、两水平滑块、一第二滚珠丝杠滑台、两连杆和两夹臂；

所述轮式底盘车上固定设置有所述支撑座，位于所述支撑座上固定设置有所述第一滚珠丝杠滑台，且所述第一滚珠丝杠滑台两侧分别通过一个所述固定板件与所述支撑座连接；所述第一滚珠丝杠滑台的滑块上固定连接有所述主托板，所述主托板与所述副托板一端固定连接形成凹槽型结构，位于该凹槽型结构内固定设置有所述圆柱直线导轨；所述圆柱直线导轨上设置有两所述水平滑块；所述副托板另一端固定连接所述第二滚珠丝杠滑台，且所述第二滚珠丝杠滑台的滑块上与两所述连杆的一端连接，两所述连杆的另一端分别连接一个所述水平滑块，两所述水平滑块上还分别连接有一所述夹臂。

2.如权利要求1所述的一种轻型物体搬运机械手，其特征在于：所述圆柱直线导轨与所述凹槽型结构的连接点位于所述圆柱直线导轨的中心点处。

3.如权利要求1所述的一种轻型物体搬运机械手，其特征在于：两所述连杆与所述第二滚珠丝杠滑台的滑块、两水平滑块之间的连接都采用圆柱销连接。

4.如权利要求2所述的一种轻型物体搬运机械手，其特征在于：两所述连杆与所述第二滚珠丝杠滑台的滑块、两水平滑块之间的连接都采用圆柱销连接。

5.如权利要求1～4任一项所述的一种轻型物体搬运机械手，其特征在于：所述第一滚珠丝杠滑台的顶部和第二滚珠丝杠滑台的顶部都设置有一驱动电机。

6.如权利要求1～4任一项所述的一种轻型物体搬运机械手，其特征在于：所述第一滚珠丝杠滑台的行程大于所述第二滚珠丝杠滑台的行程。

7.如权利要求1～4任一项所述的一种轻型物体搬运机械手，其特征在于：位于所述副托板另一端，在所述副托板背面还设置有摄像头，所述摄像头与两所述夹臂同侧设置。

8.如权利要求1～4任一项所述的一种轻型物体搬运机械手，其特征在于：所述轮式底盘车采用矩形框结构。