CN106541387A - 一种新型气动搬运机械手 - Google Patents

Abstract

一种新型气动搬运机械手，具有五自由度(手指运动不计人自由度数)，主要包括底座、俯仰气缸、手爪、手腕、手臂和立柱六个部分组成。工作可靠、定位准确、气动控制回路简单、电气控制容易实现、成本相对低，很适合用于工业中单调、频繁的搬运或抓取类工作。另外由于该机械手的气压系统可以进行速度调节、执行机构的灵敏度及线性度、故障模拟、机械手在负载下的重复精度等多项试验。

Description

一种新型气动搬运机械手

技术领域

本发明涉及一种机械手，特别是一种新型气动搬运机械手。

背景技术

机械手能模仿人手和臂的某些动作功能，用于按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。机械手主要由手部和运动机构组成。手部是用来抓持工件(或工具)的部件，根据被抓持物件的形状、尺寸、重量、材料和作业要求而有多种结构形式，如夹持型、托持型和吸附型等。运动机构，使手部完成各种转动(摆动)、移动或复合运动来实现规定的动作，改变被抓持物件的位置和姿势。运动机构的升降、伸缩、旋转等独立运动方式，称为机械手的自由度。为了抓取空间中任意位置和方位的物体，需有6个自由度。自由度是机械手设计的关键参数。自由度越多，机械手韵灵活性越大，通用性越广，其结构也越复杂。一般专用机械手有2—3个自由度。

发明内容

本发明提出了一种新型气动搬运机械手，工作可靠、定位准确、气动控制回路简单、电气控制容易实现、成本相对低，很适合用于工业中单调、频繁的搬运或抓取类工作。另外由于该机械手的气压系统可以进行速度调节、执行机构的灵敏度及线性度、故障模拟、机械手在负载下的重复精度等多项试验。

本发明所采用的技术方案是：

所述机械手具有五自由度(手指运动不计人自由度数)，主要包括底座、俯仰气缸、手爪、手腕、手臂和立柱六个部分组成。臂部有3个自由度，即手臂的水平回转、俯仰和伸缩；腕部有2个自由度，即手腕的上下摆动和回转。除上述5个动作外，在机器人的基本动作中还有手爪的夹紧动作。

所述机械手的动作循环为：底座顺时针旋转(90°)二俯仰气缸上升一手臂伸出一手腕俯下一手腕回转一手指张开一手指夹紧一底座逆时针旋转一手指张开一手腕仰起一手腕回转一手臂缩回一俯仰缸下降的预定的程序和轨迹等要求实现自动抓取、搬运及操作。机械手主要由驱动系统、控制系统、检测装置和机械执行机构组成。

所述机械手的双电控换向阀可以保证电气系统发生故障时，机械手的动作不变。气缸D靠自重下落，上升和下降分别为进气节流调速和排气节流调速。电磁阀与FD的线圈互锁，用来防止气路突然失压时，升降气缸D的立即下落。三位五通阀FE可以使手臂回转实现多点定位。减压阀可以精确调整手指的夹持力，防止夹持时工件或手指受损。两个快速排气阀，既可加快气缸C起动速度，又可全程调速。各气缸的到位信号由磁性开关产生，PC控制器检测到信号后控制电磁阀做出下一步动作。

应用PLC控制机械手实现各种规定的预定动作，可以简化控制线路，节省成本，提高劳动生产率，该发明中全部采用双电控电磁阀作为驱动气缸的主控阀。输入信号端：12个行程开关发出的信号，另外根据系统控制的要求，需要START，POSITION和RESET共3个按钮信号，1个STOP按钮信号，还需要1个用来控制机械手运行方式的AUTO/MAN旋动开关。输出信号端：用来驱动6个气缸的电磁阀需要12个输出信号，电磁阀14需要1个输出信号，3个用来显示工作状态的START，RESET，POSITION信号指示灯。

本发明的有益效果是：工作可靠、定位准确、气动控制回路简单、电气控制容易实现、成本相对低，很适合用于工业中单调、频繁的搬运或抓取类工作。另外由于该机械手的气压系统可以进行速度调节、执行机构的灵敏度及线性度、故障模拟、机械手在负载下的重复精度等多项试验。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的气动机械手结构示意图。

图2是本发明的气动机械手气动系统图。

图中：1.底座；2.俯仰气缸；3.手爪；4.手腕；5.手臂；6.立柱；7．截止阀；8．气源调节装置；9—16．单向节流阀；17、18．快速排气阀；19．减压阀；20．二通电控换向阀；21、22．排气节流阀；23．气路板；A．手指开合气缸；B．手腕摆动气缸；C．伸缩气缸；D．升降气缸；E．手臂摆动气缸；F．手腕回转气马达；F_A一F_E．电磁换向阀。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1，机械手具有五自由度(手指运动不计人自由度数)，主要包括底座、俯仰气缸、手爪、手腕、手臂和立柱六个部分组成。臂部有3个自由度，即手臂的水平回转、俯仰和伸缩；腕部有2个自由度，即手腕的上下摆动和回转。除上述5个动作外，在机器人的基本动作中还有手爪的夹紧动作。

机械手的动作循环为：底座顺时针旋转(90°)二俯仰气缸上升一手臂伸出一手腕俯下一手腕回转一手指张开一手指夹紧一底座逆时针旋转一手指张开一手腕仰起一手腕回转一手臂缩回一俯仰缸下降的预定的程序和轨迹等要求实现自动抓取、搬运及操作。机械手主要由驱动系统、控制系统、检测装置和机械执行机构组成。

如图2，机械手的双电控换向阀可以保证电气系统发生故障时，机械手的动作不变。气缸D靠自重下落，上升和下降分别为进气节流调速和排气节流调速。电磁阀与FD的线圈互锁，用来防止气路突然失压时，升降气缸D的立即下落。三位五通阀FE可以使手臂回转实现多点定位。减压阀13可以精确调整手指的夹持力，防止夹持时工件或手指受损。两个快速排气阀，既可加快气缸C起动速度，又可全程调速。各气缸的到位信号由磁性开关产生，PC控制器检测到信号后控制电磁阀做出下一步动作。

应用PLC控制机械手实现各种规定的预定动作，可以简化控制线路，节省成本，提高劳动生产率，该设计中全部采用双电控电磁阀作为驱动气缸的主控阀。输入信号端：12个行程开关发出的信号，另外根据系统控制的要求，需要START，POSITION和RESET共3个按钮信号，1个STOP按钮信号，还需要1个用来控制机械手运行方式的AUTO/MAN旋动开关。输出信号端：用来驱动6个气缸的电磁阀需要12个输出信号，电磁阀14需要1个输出信号，3个用来显示工作状态的START，RESET，POSITION信号指示灯。

Claims (8)

1.一种新型气动搬运机械手，其特征是：所述机械手具有五自由度(手指运动不计人自由度数)，主要包括底座、俯仰气缸、手爪、手腕、手臂和立柱六个部分组成。

2.根据权利要求1所述的一种新型气动搬运机械手，其特征是：所述机械手的臂部有3个自由度，即手臂的水平回转、俯仰和伸缩；腕部有2个自由度，即手腕的上下摆动和回转，除上述5个动作外，在机器人的基本动作中还有手爪的夹紧动作。

3.根据权利要求1所述的一种新型气动搬运机械手，其特征是：所述机械手的动作循环为：底座顺时针旋转(90°)二俯仰气缸上升一手臂伸出一手腕俯下一手腕回转一手指张开一手指夹紧一底座逆时针旋转一手指张开一手腕仰起一手腕回转一手臂缩回一俯仰缸下降的预定的程序和轨迹等要求实现自动抓取、搬运及操作，机械手主要由驱动系统、控制系统、检测装置和机械执行机构组成。

4.根据权利要求1所述的一种新型气动搬运机械手，其特征是：所述机械手的双电控换向阀可以保证电气系统发生故障时，机械手的动作不变。

5.根据权利要求1所述的一种新型气动搬运机械手，其特征是：所述电磁阀与FD的线圈互锁，用来防止气路突然失压时，升降气缸D的立即下落，三位五通阀FE可以使手臂回转实现多点定位。

6.根据权利要求1所述的一种新型气动搬运机械手，其特征是：所述两个快速排气阀，既可加快气缸C起动速度，又可全程调速，各气缸的到位信号由磁性开关产生，PC控制器检测到信号后控制电磁阀做出下一步动作。

7.根据权利要求1所述的一种新型气动搬运机械手，其特征是：所述大小臂回缩采用行程开关发信号，提前切断油路缓冲并定位，另外由于基座回转部分的质量较大也采用行程开关加死挡块保证定位精度。

8.根据权利要求1所述的一种新型气动搬运机械手，其特征是：所述机械手应用PLC控制机械手实现各种规定的预定动作，可以简化控制线路，节省成本，提高劳动生产率，该发明中全部采用双电控电磁阀作为驱动气缸的主控阀。