CN107471204A - 机械手及机械手组件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种机械手及机械手组件，涉及机械手技术领域，该机械手包括旋转底座、固设在旋转底座上的气源装置、与旋转底座连接的机械臂和驱动机械臂运动的第一驱动装置，且第一驱动装置连接在旋转底座上，机械臂包括尾端铰接在旋转底座上的举升臂和与气源装置连通的柔性抓取部，柔性抓取部连接在举升臂前端，且柔性抓取部内部设有粉末介质，气源装置能够改变柔性抓取部内部气压大小。本发明的机械手具有实用性强且生产制造简单的特点。

Description

机械手及机械手组件
技术领域
本发明涉及机械手技术领域，尤其涉及一种机械手及机械手组件。
背景技术
随着社会经济的发展，科学技术的飞速前进，机器自动化慢慢成为了企业加工生产必要发展的道路。其中，机械手的抓取功能作为日常生产制造业中不可或缺的技术被广泛的应用于日常物料运输及零部件的安装，能够加速工业制造速度，降低人工成本。
目前，抓取技术主要包括机械手与真空抓取两种，机械手通过模仿人们手部关节的运动来实现物体的拿放，具有灵活度高的特点，但是，现有的机械手工作时，容易损坏抓取物，严重的影响抓取物的正常使用，对于不规则形状的抓取物也无法稳定牢固的抓取；真空抓取普遍应用于高精密加工行业，能够防止划伤工件表层，但是，由于真空抓取一般会在真空罩的外边缘上加装缓冲垫圈，当缓冲垫圈使用一段时间后会松动，进而真空抓取容易出现漏气现象导致抓取不上工件，即使勉强抓取工件后也容易脱落，直接损坏零部，同时，两者机械手加工制造的工序都相对复杂，存在实用性差且生产制造繁琐的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种机械手及机械手组件，以缓解现有的机械手存在实用性差且生产制造繁琐的技术问题。
本发明提供的一种机械手，包括旋转底座、固设在所述旋转底座上的气源装置、与所述旋转底座连接的机械臂和驱动所述机械臂运动的第一驱动装置，且所述第一驱动装置连接在所述旋转底座上；
所述机械臂包括尾端铰接在所述旋转底座上的举升臂和与所述气源装置连通的柔性抓取部，所述柔性抓取部连接在所述举升臂前端，且所述柔性抓取部内部设有粉末介质，所述气源装置能够改变所述柔性抓取部内部气压大小。
进一步的，所述气源装置包括用于充放气体的气泵和连通于所述气泵与所述柔性抓取部两者之间的通气管；
所述通气管上设有三位四通换向阀，且所述通气管与所述柔性抓取部连接的端口处包裹有丝绸布。
进一步的，还包括连接在所述旋转底座上的第二驱动装置，所述第二驱动装置能够控制所述柔性抓取部与所述举升臂之间的夹角。
进一步的，所述第一驱动装置包括与所述举升臂铰接的举升驱动杆和驱动所述举升驱动杆伸缩的气缸，所述气缸固设在所述旋转底座上。
进一步的，所述第二驱动装置包括抓取电机和转轴，所述转轴的一端通过万向节与所述抓取电机的输出端连接，另一端固设有第一锥齿轮；
所述举升臂的前端分别枢接有第二锥齿轮与第三锥齿轮，所述第二锥齿轮与第三锥齿轮彼此啮合，所述第一锥齿轮与所述第二锥齿轮彼此啮合，且所述柔性抓取部固设在所述第三锥齿轮上。
进一步的，所述三位四通换向阀包括阀芯腔、滑动连接在所述阀芯腔内的阀芯、套装在所述阀芯两端的弹性件和驱动所述阀芯移动的左电磁线圈与右电磁线圈。
进一步的，所述气泵与所述三位四通换向阀之间连接有逆止阀。
进一步的，所述通气管上还连接有压力表。
进一步的，还包括信号控制器和与所述信号控制器电连接的信号接收器，所述气泵和所述气缸均与所述信号接收器电连接。
本发明的有益效果为：
该机械手包括旋转底座、第一驱动装置、尾端铰接在旋转底座上的举升臂和与气源装置连通的柔性抓取部，举升臂能够在第一驱动装置的控制下运动，其中，柔性抓取不连接在举升臂的前端，气源装置能够改变所述柔性抓取部内部气压大小。当需要取拿物体时，控制旋转底座使得机械臂转动至合适位置处，并通过第一驱动装置调节举升臂的高度以使得柔性抓取部能够挤压物体，柔性抓取部受到挤压向内凹陷形成与物体形状吻合的凹陷部，此时，柔性抓取部包裹住物体，确保柔性抓取部将物体包裹住后，工作人员通过操控气源装置使得柔性抓取部内部的压强小于外界大气压，进而柔性抓取部在压强差的作用下收紧并挤压物体，由于柔性抓取部内部设有粉末介质，因此，柔性抓取部在压强差的作用下保持住当前包裹挤压物体的形态并牢固抓裹住物体，利用压力将物体抓住，完成对物体的抓取；当需要放下物体时，工作人员通过操控气源装置使得柔性抓取部内部的压强增大至柔性抓取部恢复原状，进而被柔性抓球部抓住的物体便会在重力的作用下自动落下。
在本发明中，通过第一驱动装置控制举升臂的升降高度和气源装置控制柔性抓取部内部气压大小，并且在旋转底座的配合下实现了不同位置处物体的取拿与放置，由于柔性抓取部能够根据物体自身形状的特点形成与物体形状吻合的凹陷部，因此，该机械手能够取拿任意形状的物体，使用便捷，同时，柔性抓取部表面质地柔软，因此，在取拿物体时能够减少甚至避免对物体表面造成损坏，具有实用性好和灵活性强的优点。
除此之外，该机械手实现取拿物体部分的结构简单、组成零部件少，进而还具有加工制造工序简单的特点。其中，在装卸过程中，举升臂还承载着物体的部分重力，使得该机械臂的受力分布更加合理，保障了物体装卸过程的安全性
本发明提供一种具有上述机械手的机械手组件。
本发明的有益效果为：
该机械手组件与上述机械手所具有的优势相同，在此不再赘述。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例一提供的机械手的立体结构示意图；
图2为图1中A处的放大图；
图3为本发明实施例一提供的机械手抓取物体前的示意图；
图4为本发明实施例一提供的机械手抓取物体时的示意图。
图标：1-旋转底座；2-气源装置；3-机械臂；4-第一驱动装置；5-第二驱动装置；21-气泵；31-举升臂；32-柔性抓取部；41-举升驱动杆；51-转轴；52-第一锥齿轮；53-第二锥齿轮；54-第三锥齿轮；55-抓取电机。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例一
如图1、图3和图4所示，本实施例提供的一种机械手，包括旋转底座1、固设在旋转底座1上的气源装置2、与旋转底座1连接的机械臂3和驱动机械臂3运动的第一驱动装置4，且第一驱动装置4连接在旋转底座1上。
机械臂3包括尾端铰接在旋转底座1上的举升臂31和与气源装置2连通的柔性抓取部32，柔性抓取部32连接在举升臂31前端，且柔性抓取部32内部设有粉末介质，气源装置2能够改变柔性抓取部32内部气压大小。
该机械手包括旋转底座1、第一驱动装置4、尾端铰接在旋转底座1上的举升臂31和与气源装置2连通的柔性抓取部32，举升臂31能够在第一驱动装置4的控制下运动，其中，柔性抓取不连接在举升臂31的前端，气源装置2能够改变柔性抓取部32内部气压大小。当需要取拿物体时，控制旋转底座1使得机械臂3转动至合适位置处，并通过第一驱动装置4调节举升臂31的高度以使得柔性抓取部32能够挤压物体，柔性抓取部32受到挤压向内凹陷形成与物体形状吻合的凹陷部，此时，柔性抓取部32包裹住物体，确保柔性抓取部32将物体包裹住后，工作人员通过操控气源装置2使得柔性抓取部32内部的压强小于外界大气压，进而柔性抓取部32在压强差的作用下收紧并挤压物体，由于柔性抓取部32内部设有粉末介质，因此，柔性抓取部32在压强差的作用下保持住当前包裹挤压物体的形态并牢固抓裹住物体，利用压力将物体抓住，完成对物体的抓取。
当需要放下物体时，工作人员通过操控气源装置2使得柔性抓取部32内部的压强增大至柔性抓取部32恢复原状，进而被柔性抓球部抓住的物体便会在重力的作用下自动落下。
在本实施例中，通过第一驱动装置4控制举升臂31的升降高度和气源装置2控制柔性抓取部32内部气压大小，并且在旋转底座1的配合下实现了不同位置处物体的取拿与放置，由于柔性抓取部32能够根据物体自身形状的特点形成与物体形状吻合的凹陷部，因此，该机械手能够取拿任意形状的物体，使用便捷，同时，柔性抓取部32表面质地柔软，因此，在取拿物体时能够减少甚至避免对物体表面造成损坏，具有实用性好和灵活性强的优点。
除此之外，该机械手实现取拿物体部分的结构简单、组成零部件少，进而还具有加工制造工序简单的特点。其中，在装卸过程中，举升臂31还承载着物体的部分重力，使得该机械臂3的受力分布更加合理，保障了物体装卸过程的安全性。
在本实施例中，柔性抓取部32可以为球体、正方体、椭圆体等多种形状，在本实施例中，柔性抓取部32优选为球体。
具体的，气源装置2包括用于充放气体的气泵21和连通于气泵21与柔性抓取部32两者之间的通气管。
通气管上设有三位四通换向阀，且通气管与柔性抓取部32连接的端口处包裹有丝绸布。
在本实施例中，当需要取拿物体时，柔性抓取部32受到挤压向内凹陷形成与物体形状吻合的凹陷部，此时，柔性抓取部32包裹住物体，确保柔性抓取部32将物体包裹住后，工作人员通过操控气泵21将柔性抓取部32内部的气体抽离至外界，进而使得柔性抓取部32内部的压强小于外界大气压，由于柔性抓取部32内部设有粉末介质，因此，柔性抓取部32在压强差的作用下保持住当前包裹挤压物体的形态并牢固抓裹住物体，利用压力将物体抓住，完成对物体的抓取。
其中，当需要放下物体时，工作人员通过操控气泵21并通过三位四通阀给柔性抓取部32内部进行充气，使得柔性抓取部32内部的压强增大至柔性抓取部32恢复原状，进而被柔性抓球部抓住的物体便会在重力的作用下自动落下。除此之外，通气管与柔性抓取部32连接的端口处包裹有丝绸布，丝绸布能够防止气泵21在抽气时，柔性抓取部32内部的粉末介质进入通气管内造成管道阻塞。
如图1所示，具体的，该机械手还包括连接在旋转底座1上的第二驱动装置5，第二驱动装置5能够控制柔性抓取部32与举升臂31之间的夹角。
在本实施例中，工作人员可以根据取拿物体的具体位置以及需要放置的具体位置，进而通过第二驱动装置5调节柔性抓取部32与举升臂31之间的夹角的大小，便于取拿及放置物体，进一步提高了该机械手的实用性及功能性。
请继续参照图1，具体的，第一驱动装置4包括与举升臂31铰接的举升驱动杆41和驱动举升驱动杆41伸缩的气缸，气缸固设在旋转底座1上。
在本实施例中，举升臂31上铰接有举升驱动杆41，气缸能够带动举升臂31升起与下降。抓取物体时，当物体放置的地点较高，操作人员可以通过控制气缸调整举升臂31的升起高度，进而保障物体送至指定位置处；当物体放置的地点较低时，操作人员可以通过控制气缸将举升臂31下降至物体的合适高度处，进而保障柔性抓取部32能够抓取到物体，操作简单，控制便捷，进一步提高了该机械手的实用性和功能性。其中，气缸铰接在旋转底座1上能够使得举升臂31升起与下降的过程中更加平稳顺畅，缓冲举升臂31在升起与下降过程对旋转底座1产生的作用力，延长该机械手的使用寿命
如图1和图2所示，具体的，第二驱动装置5包括抓取电机55和转轴51，转轴51的一端通过万向节与抓取电机55的输出端连接，另一端固设有第一锥齿轮52。
举升臂31的前端分别枢接有第二锥齿轮53与第三锥齿轮54，第二锥齿轮53与第三锥齿轮54彼此啮合，第一锥齿轮52与第二锥齿轮53彼此啮合，且柔性抓取部32固设在第三锥齿轮54上。
在本实施中，转轴51一端通过万向节与抓取电机55连接，抓取电机55带动转轴51转动，转轴51的另一端固设有第一锥齿轮52，第一锥齿轮52随着转轴51同步转动。其中，举升臂31的前端分别枢接有第二锥齿轮53与第三锥齿轮54，且第二锥齿轮53与第三锥齿轮54彼此啮合，第一锥齿轮52与第二锥齿轮53彼此啮合，柔性抓取部32固设在第三锥齿轮54上，第二锥齿轮53与第三锥齿轮54随着第一锥齿轮52同步转动，进而带动柔性抓取部32抬起及降下，以实现机械手更加方便快捷的抓取物体，设计巧妙，结构合理。
同时，万向节能够使得举升臂31在升起与降下的过程中，抓取电机55依然能够为转轴51提供动力，保障柔性抓取部32能够顺畅平稳的抬升及降下，进一步提高了该机械手的实用性与功能性。
除此之外，通过锥齿轮之间彼此啮合实现柔性抓取部32的抬升及降下，具有体积小，结构紧凑、传动平稳、噪声小及承载能力大的特点。
具体的，在本实施例中，三位四通换向阀包括阀芯腔、滑动连接在阀芯腔内的阀芯、套装在阀芯两端的弹性件和驱动阀芯移动的左电磁线圈与右电磁线圈。
具体的，在本实施例中，弹性件为弹簧。弹簧是一种利用弹性性能来工作的机械零件，具有在外力作用下发生形变，除去外力后又恢复原状的特性。利用弹簧的这种特性，能够很好的控制机构运动，以实现机构的复位运动功能。当左电磁线圈与右电磁线圈均断电时，阀芯在阀芯腔的左端的弹簧或者右端弹簧的作用下弹回至三位四通换向阀管道口均关闭的位置。
其中，在本实施例中，通气管上还连接有压力表。
具体的，该机械手还包括信号控制器和与信号控制器电连接的信号接收器，气泵21和气缸均与信号接收器电连接。
在本实施例中，气泵21和气缸均与信号接收器电连接，工作人员可以通过信号控制器向信号接收器发送命令气泵21和/或气缸工作的命令，进而工作人员可以远程操控该机械手工作，操作简单，使用便捷，进一步提高了该机械手实用性及功能性。
实施例二
本实施例提供一种机械手组件，该机械手组件具有上述实施例一所述的机械手。
该机械手组件与上述机械手所具有的优势相同，在此不再赘述。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种机械手，其特征在于，包括旋转底座(1)、固设在所述旋转底座(1)上的气源装置(2)、与所述旋转底座(1)连接的机械臂(3)和驱动所述机械臂(3)运动的第一驱动装置(4)，且所述第一驱动装置(4)连接在所述旋转底座(1)上；
所述机械臂(3)包括尾端铰接在所述旋转底座(1)上的举升臂(31)和与所述气源装置(2)连通的柔性抓取部(32)，所述柔性抓取部(32)连接在所述举升臂(31)前端，且所述柔性抓取部(32)内部设有粉末介质，所述气源装置(2)能够改变所述柔性抓取部(32)内部气压大小。
2.根据权利要求1所述的机械手,其特征在于，所述气源装置(2)包括用于充放气体的气泵(21)和连通于所述气泵(21)与所述柔性抓取部(32)两者之间的通气管；
所述通气管上设有三位四通换向阀，且所述通气管与所述柔性抓取部(32)连接的端口处包裹有丝绸布。
3.根据权利要求2所述的机械手,其特征在于，还包括连接在所述旋转底座(1)上的第二驱动装置(5)，所述第二驱动装置(5)能够控制所述柔性抓取部(32)与所述举升臂(31)之间的夹角。
4.根据权利要求1-3任一项所述的机械手,其特征在于，所述第一驱动装置(4)包括与所述举升臂(31)铰接的举升驱动杆(41)和驱动所述举升驱动杆(41)伸缩的气缸，所述气缸固设在所述旋转底座(1)上。
5.根据权利要求4所述的机械手,其特征在于，所述第二驱动装置(5)包括抓取电机(55)和转轴(51)，所述转轴(51)的一端通过万向节与所述抓取电机(55)的输出端连接，另一端固设有第一锥齿轮(52)；
所述举升臂(31)的前端分别枢接有第二锥齿轮(53)与第三锥齿轮(54)，所述第二锥齿轮(53)与第三锥齿轮(54)彼此啮合，所述第一锥齿轮(52)与所述第二锥齿轮(53)彼此啮合，且所述柔性抓取部(32)固设在所述第三锥齿轮(54)上。
6.根据权利要求2所述的机械手，其特征在于，所述三位四通换向阀包括阀芯腔、滑动连接在所述阀芯腔内的阀芯、套装在所述阀芯两端的弹性件和驱动所述阀芯移动的左电磁线圈与右电磁线圈。
7.根据权利要求6所述的机械手,其特征在于，所述弹性件为弹簧。
8.根据权利要求7所述的机械手,其特征在于，所述通气管上还连接有压力表。
9.根据权利要求8所述的机械手,其特征在于，还包括信号控制器和与所述信号控制器电连接的信号接收器，所述气泵(21)和所述气缸均与所述信号接收器电连接。
10.一种机械手组件，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述机械手。
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