CN106239501A - 一种车间搬运用多自由度液压驱动机械手 - Google Patents

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李彬
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00Programme-controlled manipulators
    • B25J9/10Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements
    • B25J9/14Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements fluid

Abstract

本发明涉及一种车间搬运用多自由度液压驱动机械手,机械手具有五个自由度,包括手部夹持机构、腕部回转机构、伸缩手臂机构以及机身机构;机身机构包括基座、回转缸、升降缸和回转臂,回转缸置于升降缸之上。手部夹持机构包括手爪以及驱动手爪做夹紧运动的直线型夹紧液压缸;伸缩手臂机构为双导向杆伸缩手臂结构,腕部回转机构设置在伸缩手臂机构的前端,用于连接手部夹持机构和伸缩手臂机构,并且实现手部夹持机构的回转运动。本发明的液压驱动机械手能实现空间五自由度的运动,克服现有机械手的不足,结构简单,具有可控、可调、性能优良、输出柔性等性能,能在较多环境下代替人工进行作业,提高工作效率。

Description

一种车间搬运用多自由度液压驱动机械手
技术领域
[0001]本发明涉及搬运机械手技术领域,具体涉及一种车间搬运用多自由度液压驱动机械手。
背景技术
[0002]在传统的制造领域,工业机器人经过诞生、成长、成熟期后,已成为不可缺少的核心自动化装备,目前世界上约有近百万台工业机器人正在各种生产现场工作。在非制造领域,上至太空舱、宇宙飞船、月球探险,下至极限环境作业、医疗手术、日常生活服务,机器人技术的应用已拓展到社会经济发展的诸多领域。科学技术的不断进步,推动着机器人技术不断发展和完善;机器人技术的发展和广泛应用,又促进了人民生活的改善,推动着生产力的提高和整个社会的进步。机器人技术作为当今科学技术发展的前沿学科,将成为未来社会生产和生活中不可缺少的一门技术。
[0003]在当今大规模制造业中,企业为提高生产效率,保障产品质量,普遍重视生产过程的自动化程度,工业机器人作为自动化生产线上的重要成员,逐渐被企业所认同并采用。工业机器人的技术水平和应用程度在一定程度上反映了一个国家工业自动化的水平,目前,工业机器人主要承担着焊接、喷涂、搬运以及堆垛等重复性并且劳动强度极大的工作。用于再现人手的的功能的技术装置称为机械手。机械手是模仿着人手的部分动作,按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运或操作的自动机械装置。在工业生产中应用的机械手被称为工业机械手。
[0004]工业机械手是近代自动控制领域中出现的一项新技术,并已成为现代机械制造生产系统中的一个重要组成部分,这种新技术发展很快,逐渐成为一门新兴的学科一一机械手工程。机械手涉及到力学、机械学、电器液压技术、自动控制技术、传感器技术和计算机技术等科学领域,是一门跨学科综合技术。工业机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动生产设备。工业机械手也是工业机器人的一个重要分支。他的特点是可以通过编程来完成各种预期的作业,在构造和性能上兼有人和机器各自的优点,尤其体现在人的智能和适应性。机械手作业的准确性和环境中完成作业的能力,在国民经济领域有着广泛的发展空间。
[0005]现有的大多数机械手能够实现的自由度通常较为有限,并且机械手的抓取力量以及稳定性较差,导致这些机械手能够适应的工作环境较少,无法在一些复杂的工况下进行搬运工作。
发明内容
[0006]本发明的目的是提供一种车间搬运用多自由度液压驱动机械手,克服现有机械手的不足,能实现空间五自由度的运动,并且机械手的抓取力量以及抓取稳定性都较好,能在较多环境下代替人工进行作业,提高工作效率。
[0007]本发明提供的技术方案是:一种车间搬运用多自由度液压驱动机械手,所述机械手为圆柱坐标式机械手,机械手具有五个自由度,其中,第一自由度为手抓张合,第二自由度为手部回转,第三自由度为手臂伸缩,第四自由度为手臂回转,第五自由度为手臂升降;所述机械手包括手部夹持机构、腕部回转机构、伸缩手臂机构以及机身机构;
所述机身机构包括基座、回转缸、升降缸和回转臂,回转缸置于升降缸之上,回转臂与回转缸的上端盖连接,回转缸的动片与缸体连接,由缸体带动回转臂做回转运动,回转缸的转轴与升降缸的活塞杆一体设置,活塞杆为空心活塞杆,活塞杆内装一花键套与花键轴配合,活塞升降由花键轴导向,花键轴与升降缸的下端盖通过花键固定,下端盖与设置在地面上的基座固定连接。
[0008]所述手部夹持机构包括手爪以及驱动手爪做夹紧运动的直线型夹紧液压缸,手爪包括指座、两个夹持手指以及用于传递夹紧液压缸动力的伸缩杆,指座与夹紧液压缸的缸体之间固定连接,夹紧液压缸的活塞杆与手爪的伸缩杆传动连接;
所述伸缩手臂机构为双导向杆伸缩手臂结构,伸缩手臂机构包括双导向杆液压缸以及液压缸底板,液压缸底板固定设置在回转臂的上端,双导向杆液压缸安装在液压缸底板上;所述腕部回转机构设置在伸缩手臂机构的前端,用于连接手部夹持机构和伸缩手臂机构,并且实现手部夹持机构的回转运动,腕部回转机构采用回转液压缸结构设置,回转液压缸的定片与后盖之间以及回转缸体和前盖之间均采用螺钉和销子进行连接和定位,回转液压缸的动片与手部夹持机构中的夹紧液压缸缸体之间为键连接,当回转液压缸的两腔分别通入液压油时,驱动动片连同夹紧液压缸缸体和指座一同转动。
[0009]有益效果
1、本发明的液压驱动机械手能实现空间五自由度的运动,克服现有机械手的不足,结构简单,具有可控、可调、性能优良、输出柔性等性能,能在较多环境下代替人工进行作业,提高工作效率;
2、本发明的液压驱动机械手采用液压传动,液压出力大,臂力可以达到1000N以上,且可用电液伺服机构,实现连续控制,使机械手用途更广,定位精度一般非常高,在Imm以内;
3、本发明的液压驱动机械手选择配置二指夹持手指,抓取一般棒料。必要时可以更换手抓,抓取箱体等。
附图说明
[0010]图1为本发明液压驱动机械手的结构示意图;
图2为本发明液压驱动机械手的手爪的结构示意图;
图中标记:1、回转臂,2、手爪,3、双导向杆液压缸,4、回转液压缸。
具体实施方式
[0011 ]下面结合实施例和附图对本发明作进一步的说明:
如图所示:一种车间搬运用多自由度液压驱动机械手,所述机械手为圆柱坐标式机械手,机械手具有五个自由度,其中,第一自由度为手抓张合,第二自由度为手部回转,第三自由度为手臂伸缩,第四自由度为手臂回转,第五自由度为手臂升降;所述机械手包括手部夹持机构、腕部回转机构、伸缩手臂机构以及机身机构;所述机身机构包括基座、回转缸、升降缸和回转臂I,回转缸置于升降缸之上,回转臂I与回转缸的上端盖连接,回转缸的动片与缸体连接,由缸体带动回转臂I做回转运动,回转缸的转轴与升降缸的活塞杆一体设置,活塞杆为空心活塞杆,活塞杆内装一花键套与花键轴配合,活塞升降由花键轴导向,花键轴与升降缸的下端盖通过花键固定,下端盖与设置在地面上的基座固定连接。所述手部夹持机构包括手爪2以及驱动手爪2做夹紧运动的直线型夹紧液压缸,手爪2包括指座、两个夹持手指以及用于传递夹紧液压缸动力的伸缩杆,指座与夹紧液压缸的缸体之间固定连接,夹紧液压缸的活塞杆与手爪2的伸缩杆传动连接;所述伸缩手臂机构为双导向杆伸缩手臂结构,伸缩手臂机构包括双导向杆液压缸3以及液压缸底板,液压缸底板固定设置在回转臂I的上端,双导向杆液压缸3安装在液压缸底板上;所述腕部回转机构设置在伸缩手臂机构的前端,用于连接手部夹持机构和伸缩手臂机构,并且实现手部夹持机构的回转运动,腕部回转机构采用回转液压缸4结构设置,回转液压缸4的定片与后盖之间以及回转缸体和前盖之间均采用螺钉和销子进行连接和定位,回转液压缸4的动片与手部夹持机构中的夹紧液压缸缸体之间为键连接,当回转液压缸4的两腔分别通入液压油时,驱动动片连同夹紧液压缸缸体和指座一同转动。
[0012]本发明液压驱动机械手的工作原理及过程为:工作时,回转臂在回转缸的驱动下可以做回转运动,回转臂在升降缸的驱动下可以做升降运动,回转臂在做回转运动和升降运动的同时会带着伸缩手臂机构一同运动,伸缩手臂机构的手臂会在双导向杆液压缸的作用下伸长或缩短,手部机构通过夹紧液压缸可以实现夹持动作,同时在腕部机构回转液压缸的驱动下进行回转运动,能实现空间五自由度的运动(第一自由度为手抓张合,第二自由度为手部回转,第三自由度为手臂伸缩,第四自由度为手臂回转,第五自由度为手臂升降),克服现有机械手的不足,结构简单,具有可控、可调、性能优良、输出柔性等性能,能在较多环境下代替人工进行作业,提高工作效率。
[0013]以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已,并非对本发明作任何形式上的限制,虽然本发明已以较佳实施例揭露如上,然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员,在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (1)

1.一种车间搬运用多自由度液压驱动机械手,其特征在于:所述机械手为圆柱坐标式机械手,机械手具有五个自由度,其中,第一自由度为手抓张合,第二自由度为手部回转,第三自由度为手臂伸缩,第四自由度为手臂回转,第五自由度为手臂升降; 所述机械手包括手部夹持机构、腕部回转机构、伸缩手臂机构以及机身机构; 所述机身机构包括基座、回转缸、升降缸和回转臂(I),回转缸置于升降缸之上,回转臂(I)与回转缸的上端盖连接,回转缸的动片与缸体连接,由缸体带动回转臂(I)做回转运动,回转缸的转轴与升降缸的活塞杆一体设置,活塞杆为空心活塞杆,活塞杆内装一花键套与花键轴配合,活塞升降由花键轴导向,花键轴与升降缸的下端盖通过花键固定,下端盖与设置在地面上的基座固定连接; 所述手部夹持机构包括手爪(2)以及驱动手爪(2)做夹紧运动的直线型夹紧液压缸,手爪(2)包括指座、两个夹持手指以及用于传递夹紧液压缸动力的伸缩杆,指座与夹紧液压缸的缸体之间固定连接,夹紧液压缸的活塞杆与手爪(2)的伸缩杆传动连接; 所述伸缩手臂机构为双导向杆伸缩手臂结构,伸缩手臂机构包括双导向杆液压缸(3)以及液压缸底板,液压缸底板固定设置在回转臂(I)的上端,双导向杆液压缸(3)安装在液压缸底板上; 所述腕部回转机构设置在伸缩手臂机构的前端,用于连接手部夹持机构和伸缩手臂机构,并且实现手部夹持机构的回转运动,腕部回转机构采用回转液压缸(4)结构设置,回转液压缸(4)的定片与后盖之间以及回转缸体和前盖之间均采用螺钉和销子进行连接和定位,回转液压缸(4)的动片与手部夹持机构中的夹紧液压缸缸体之间为键连接,当回转液压缸(4)的两腔分别通入液压油时,驱动动片连同夹紧液压缸缸体和指座一同转动。
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