CN107414876A - 一种多功能机械手末端复合吸夹机构及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多功能机械手末端复合吸夹机构及方法，包括主臂、夹板、夹取支撑板、吸力器、吸力支撑板、伸出臂、吸力气缸和夹取气缸；所述夹取气缸的一端铰接在主臂的首端上，另一端铰接在夹板末端上，所述夹板的首端沿主臂的长度方向滑动，所述夹取支撑板的一端铰接在主臂的末端上，另一端铰接在夹板的末端，所述伸出臂的一端固定在主臂上，另一端铰接在吸力器上，所述吸力气缸的一端铰接在主臂上，另一端铰接在吸力支撑板的首端，所述吸力支撑板的末端铰接在固定在吸力器上。本发明根据具体的使用环境决定机械臂末端抓取机构对目标物体采用吸取或抓取方式，可以更好地适应不同场景和具有不同属性、不同尺寸的物体的抓取任务。

Description

一种多功能机械手末端复合吸夹机构及方法

技术领域

本发明涉及一种机器人机械手，尤其涉及的是一种多功能机械手末端复合吸夹机构及方法。

背景技术

在生产生活中，机械手被用来代替人类从事繁重的抓取和搬运工作，因此被广泛应用于各种工业制造、码头搬运和仓储物流等领域。

目前机械手多是采用一套执行机构实现对单一物体的抓取动作，显著降低了机械手的应用范围。一般的解决方法是通过快换夹具实现面向对象的多样性，但这种方法无形中增加了设备成本，降低了设备的工作效率和利用率，增加了人类的劳动强度。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种多功能机械手末端复合吸夹机构及方法，实现了多种姿势的吸抓作业。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括主臂、夹板、夹取支撑板、吸力器、吸力支撑板、伸出臂、吸力气缸和夹取气缸；所述夹取气缸的一端铰接在主臂的首端上，另一端铰接在夹板末端上，所述夹板的首端沿主臂的长度方向滑动，所述夹取支撑板的一端铰接在主臂的末端上，另一端铰接在夹板的末端，所述伸出臂的一端固定在主臂上，另一端铰接在吸力器上，所述吸力气缸的一端铰接在主臂上，另一端铰接在吸力支撑板的首端，所述吸力支撑板的末端铰接在固定在吸力器上。

所述夹板的首端铰接设有滑块，所述主臂沿长度方向设置直线导轨，所述滑块沿直线导轨滑动。通过滑块和直线导轨配合使用实现了夹板沿主臂的移动。

所述吸力器包括外壳、吸杆和吸头，所述吸头固定在吸杆的首端，所述吸杆内设有通孔，所述吸头连通吸杆，所述外壳的内壁设有凸起端，所述吸杆具有台阶部，所述吸杆的台阶部卡持在所述外壳的凸起端。

所述吸力器的外壳内设有柔顺调整机构，所述柔顺调整机构包括承重端盖和加持器，所述加持器包括固定外圈和浮动内圈，所述固定外圈夹持并固定在承重端盖与外壳的凸起部的外端面之间，所述浮动内圈通过带有开口的片状结构套套设在固定外圈内，所述吸杆依次穿设在浮动内圈和承重端盖内并固定在浮动内圈上。

片状结构套的材质可选择具有变形能力的塑料件、薄型钢件，由于材料特性和尺寸比例的作用，柔顺调整机构具有沿其端面所在平面的平动和转动的三个自由度。

作为本发明的优选方式之一，所述浮动内圈与承重端盖和外壳的凸起端之间分别设有万向球轴承。以提高浮动内圈的轴向负载能力。

作为本发明的优选方式之一，所述吸杆通过螺纹连接在浮动内圈内，所述吸杆的台阶部与外壳的凸起端之间设有万向球轴承。用于降低吸杆微动时的摩擦阻力。

作为本发明的优选方式之一，所述承重端盖和加持器的固定外圈依次通过螺钉固定在在外壳的凸起部上。实现紧固连接。

作为本发明的优选方式之一，所述承重端盖的中心处开设内孔，所述吸杆穿套在所述内孔内，所述内孔的孔径大于吸杆的外径。内孔略大于吸杆的外径，为吸杆预留微动的空间并起到限位作用。

一种复合吸夹的方法，使用如多功能机械手末端复合吸夹机构。

具体方法如下：

所述夹取气缸缩短到极限位置且吸力气缸伸长到极限位置时，吸力器正向伸出，实现正吸；

所述夹取气缸缩短到极限位置且吸力气缸缩短到极限位置时，吸力器侧向伸出，实现侧吸；

所述夹取气缸伸长到极限位置时，此时夹板和吸力器形成了夹钳结构，实现夹取。

本发明相比现有技术具有以下优点：本发明结构简单，与常见的机械臂末端执行机构相比，本发明根据具体的使用环境决定机械臂末端抓取机构对目标物体采用吸取或抓取方式，可以更好地适应不同场景和具有不同属性、不同尺寸的物体的抓取任务。

附图说明

图1是本发明的整体示意图；

图2是本发明的结构示意图；

图3是柔顺调整机构的结构示意图；

图4是柔顺调整机构的爆炸图；

图5是加持器的结构示意图；

图6是实施例1的正吸姿态结构简图；

图7是实施例1的结构示意图；

图8是实施例2的侧吸姿态结构简图；

图9是实施例2的结构示意图；

图10是实施例3的夹取姿态结构简图；

图11是实施例3的结构示意图。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

如图1～4所示，本实施例包括柔顺调整机构1和复合吸夹机构2，所述复合吸夹机构2包括主臂201、夹板204、夹取支撑板205、滑块203、直线导轨202、吸力器206、吸力支撑板207、伸出臂208、吸力气缸209和夹取气缸210；所述夹取气缸210的一端铰接在主臂201的首端上，另一端铰接在夹板204末端上，所述夹板204的首端铰接在滑块203上，直线导轨202设置在主臂201的长度方向上，所述滑块203配合直线导轨202滑动，所述夹取支撑板205的一端铰接在主臂201的末端上，另一端铰接在夹板204的末端，所述伸出臂208的一端固定在主臂201上，另一端铰接在吸力器206上，所述吸力气缸209的一端铰接在主臂201上，另一端铰接在吸力支撑板207的首端，所述吸力支撑板207的末端铰接在固定在吸力器206上。

所述吸力器206包括外壳2061、吸杆2062和吸头2063，所述吸头2063固定在吸杆2062的首端，所述吸杆2062内设有通孔，所述吸头2063连通吸杆2062，所述外壳2061的内壁设有凸起端，所述吸杆2062具有台阶部，所述吸杆2062的台阶部卡持在所述外壳2061的凸起端。

如图5所示，柔顺调整机构1设置在所述吸力器206的外壳2061内，所述柔顺调整机构1包括承重端盖102和加持器103，所述加持器103包括固定外圈1031和浮动内圈1032，所述固定外圈1031夹持并固定在承重端盖102与外壳2061的凸起部的外端面之间，所述浮动内圈1032通过带有开口的片状结构套1033套设在固定外圈1031内，所述吸杆2062依次穿设在浮动内圈1032和承重端盖102内并固定在浮动内圈1032上。

片状结构套1033上对称设置的四个开口，材质可选择具有变形能力的塑料件、薄型钢件，由于材料特性和尺寸比例的作用，柔顺调整机构具有沿其端面所在平面的平动和转动的三个自由度。

浮动内圈1032与承重端盖102和外壳2061的凸起端之间分别设有万向球轴承104。以提高浮动内圈1032的轴向负载能力。所述吸杆2062通过螺纹连接在浮动内圈1032内，所述吸杆2062的台阶部与外壳2061的凸起端之间设有万向球轴承104。用于降低吸杆2062微动时的摩擦阻力。所述承重端盖102和加持器103的固定外圈1031依次通过螺钉101固定在在外壳2061的凸起部上。实现紧固连接。所述承重端盖102的中心处开设内孔，所述吸杆2062穿套在所述内孔内，所述内孔的孔径大于吸杆2062的外径。内孔略大于吸杆2062的外径，为吸杆2062预留微动的空间并起到限位作用。

当取放物体时，在吸力器206吸力与物体反作用力的综合作用下，吸杆2062和吸头2063可以沿浮动内圈1032所在平面方向平动，从而使吸力器206自动调整吸取角度，补偿由于定位误差引起的吸力器206与目标物体之间的微小间隙，从而在吸取过程中保持执行机构与目标物体的紧密接触，提高吸取的成功率。

如图6和图7所示，所述夹取气缸210缩短到极限位置且吸力气缸209伸长到极限位置时，吸力器206正向伸出，实现正吸；

在吸取过程中，首先将整个机构移动到目标位置，若复合吸夹机构2的实际位置些微偏移目标抓取位置，即吸力器206末端不能完全覆盖目标物体，其对物体产生的吸力反作用于自身，经过吸头2063和吸杆2062传递到浮动内圈1032，浮动内圈1032受力从而在万向球轴承104的支承下沿自身所在平面浮动，从而使吸力器206被动调整姿态以更好地包覆目标物体，提高抓取的成功率。

实施例2

如图8和图9所示，所述夹取气缸210缩短到极限位置且吸力气缸209缩短到极限位置时，吸力器206侧向伸出，实现侧吸。

其他实施方式和实施例1相同。

实施例3

如图10和图11所示，所述夹取气缸210伸长到极限位置时，此时夹板204和吸力器206形成了夹钳结构，实现夹取。

其他实施方式和实施例1相同。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多功能机械手末端复合吸夹机构，其特征在于，包括主臂、夹板、夹取支撑板、吸力器、吸力支撑板、伸出臂、吸力气缸和夹取气缸；所述夹取气缸的一端铰接在主臂的首端上，另一端铰接在夹板末端上，所述夹板的首端沿主臂的长度方向滑动，所述夹取支撑板的一端铰接在主臂的末端上，另一端铰接在夹板的末端，所述伸出臂的一端固定在主臂上，另一端铰接在吸力器上，所述吸力气缸的一端铰接在主臂上，另一端铰接在吸力支撑板的首端，所述吸力支撑板的末端铰接在固定在吸力器上。

2.根据权利要求1所述的一种多功能机械手末端复合吸夹机构，其特征在于，所述夹板的首端铰接设有滑块，所述主臂沿长度方向设置直线导轨，所述滑块沿直线导轨滑动。

3.根据权利要求1所述的一种多功能机械手末端复合吸夹机构，其特征在于，所述吸力器包括外壳、吸杆和吸头，所述吸头固定在吸杆的首端，所述吸杆内设有通孔，所述吸头连通吸杆，所述外壳的内壁设有凸起端，所述吸杆具有台阶部，所述吸杆的台阶部卡持在所述外壳的凸起端。

4.根据权利要求3所述的一种多功能机械手末端复合吸夹机构，其特征在于，所述吸力器的外壳内设有柔顺调整机构，所述柔顺调整机构包括承重端盖和加持器，所述加持器包括固定外圈和浮动内圈，所述固定外圈夹持并固定在承重端盖与外壳的凸起部的外端面之间，所述浮动内圈通过带有开口的片状结构套套设在固定外圈内，所述吸杆依次穿设在浮动内圈和承重端盖内并固定在浮动内圈上。

5.根据权利要求4所述的一种多功能机械手末端复合吸夹机构，其特征在于，所述浮动内圈与承重端盖和外壳的凸起端之间分别设有万向球轴承。

6.根据权利要求4所述的一种多功能机械手末端复合吸夹机构，其特征在于，所述吸杆通过螺纹连接在浮动内圈内，所述吸杆的台阶部与外壳的凸起端之间设有万向球轴承。

7.根据权利要求4所述的一种多功能机械手末端复合吸夹机构，其特征在于，所述承重端盖和加持器的固定外圈依次通过螺钉固定在在外壳的凸起部上。

8.根据权利要求4所述的一种多功能机械手末端复合吸夹机构，其特征在于，所述承重端盖的中心处开设内孔，所述吸杆穿套在所述内孔内，所述内孔的孔径大于吸杆的外径。

9.一种复合吸夹的方法，其特征在于，使用如权利要求1～7任一项所述的一种多功能机械手末端复合吸夹机构。

10.根据权利要求9所述的一种复合吸夹的方法，其特征在于，具体方法如下：

所述夹取气缸缩短到极限位置且吸力气缸伸长到极限位置时，吸力器正向伸出，实现正吸；

所述夹取气缸缩短到极限位置且吸力气缸缩短到极限位置时，吸力器侧向伸出，实现侧吸；

所述夹取气缸伸长到极限位置时，此时夹板和吸力器形成了夹钳结构，实现夹取。