CN108481358B - 搬运机器人 - Google Patents

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    • B25J15/0616Gripping heads and other end effectors with vacuum or magnetic holding means with vacuum

Abstract

本发明涉及工业机器人领域,具体涉及一种工业搬运机器人,包括机架,所述机架上转动连接有内齿环套以及固定设置在内齿环套中心位置的转轴;以转轴为中心在内齿环套内对称啮合有两组行星小齿轮,每组行星小齿轮为两个,每组行星小齿轮之间转动连接有连接杆,所述连接杆中间位置和转轴固定连接;每个行星小齿轮上皆设置有用于对物件进行夹持的夹持块,夹持块内设置有挤压通道,挤压通道侧壁上滑动连接有用于对物件进行紧固的固紧块,固紧块旁的挤压通道上转动连接有防滑齿轮,防滑齿轮上套接有放置挤压通道内气体出去的密封套,位于防滑通道内的固紧块上设置有斜面;挤压通道内套接有和防滑齿轮啮合的齿条,齿条上设置有和固紧块斜面配合的斜面。

Description

搬运机器人
技术领域
本发明涉及工业机器人领域,具体涉及一种工业搬运机器人。
背景技术
工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置,它能自动执行工作,它可以接受人类指挥,也可以按照预先编排的程序运行,工业机器人在工业生产中能代替人做某些单调、频繁和重复的长时间作业,或是危险、恶劣环境下的作业,例如在冲压、压力铸造、热处理、焊接、涂装、塑料制品成形、机械加工和简单装配等工序上,以及在原子能工业等部门中,完成对人体有害物料的搬运或工艺操作,在发达国家中,工业机器人自动化生产线成套设备已成为自动化装备的主流及未来的发展方向。国外汽车行业、电子电器行业、工程机械等行业已经大量使用工业机器人自动化生产线,以保证产品质量,提高生产效率,同时避免了大量的工伤事故。
现在的工业机器人虽然也能用来进行搬运,但是因为其抓取物件的能力较弱,仍然需要工人将物件放到工业机器人上或者从工业机器人上取下,并没有充分发挥工业机器人的作用。现有的工业机器人在抓取物件时,无法适应各种各样的物件,比如:圆形的、方形的、硬材质的、软材质的物件,若是圆形的物件,只对两对边进行夹持,容易出现由于接触面积小导致夹持不稳的现象;若是长方形的物件,只对两边进行夹持便容易出现中心难以确定导致夹持不稳的现象;若是软性易碎材质,夹持作用力不能太大,不然就将导致抓取的物件碎裂;若是硬性重量大的物件,则需要更大的夹持力才能将物体夹持牢固。另外,现有的工业机器人在对物件进行抓取时,常常出现滑落现象。
发明内容
鉴于上述问题,本发提供了一种工业搬运机器人,已解决现有工业机器人无法适应各种物件夹持的问题。
本发明提供的基础方案为:工业搬运机器人,包括机架,所述机架上转动连接有内齿环套以及固定设置在内齿环套中心位置的转轴;以转轴为中心在内齿环套内对称啮合有两组行星小齿轮,每组行星小齿轮为两个,每组行星小齿轮之间转动连接有连接杆,两根连接杆相交处设置有和机架转动连接的转轴;每个行星小齿轮上皆设置有用于对物件进行夹持的夹持块,所述夹持块内设置有挤压通道,所述挤压通道侧壁上滑动连接有用于对物件进行紧固的固紧块,所述固紧块旁的挤压通道上转动连接有防滑齿轮,所述防滑齿轮上套接有防止挤压通道内气体漏出的密封套,位于防滑通道内的固紧块上设置有斜面;所述挤压通道内套接有和防滑齿轮啮合的齿条,所述齿条上设置有和固紧块斜面配合的斜面;以转轴为圆心在连接杆上固定连接有环形的弹性气囊,弹性气囊被连接杆分割为两组沿转轴对称的独立气囊,每组独立气囊上皆设置有出气阀;弹性气囊下的转轴上固定连接有气缸,每组独立气囊皆和气缸连通,且连通之处设置有第三电磁阀;所述气缸顶端设置有充气装置,所述气缸底端设置有第一电磁阀,所述挤压通道和气缸通过软管连通,所述挤压通道和软管连通处设置有第二电磁阀;所述气缸上设置有能够和待夹持物件接触并检测其所用材质软硬度的检测装置,所述检测装置上电连接有微控制器,第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、出气阀、充气装置皆和微控制器电连接,所述微控制器根据检测装置传递的信号控制充气装置对气缸的充气量。
本发明的工作原理及优点在于:使用前,若需要进行夹持的物件是长方形的物件,则通过微控制器控制其中一组独立气囊上的出气阀开启、第三电磁阀关闭,使得该组独立气囊中的气体排出,同时,微控制器控制另一组的独立气囊上的第三电磁阀开启,出气阀关闭然后控制充气装置对气缸进行充气,由于独立气囊和气缸连通,第三电磁阀开启的各一组独立气囊将膨胀,使得连接杆发生偏转,连接杆发生偏转使得行星小齿轮转动,进而带动行星小齿轮上设置的夹持块向出气阀开启的一组独立气囊处靠近,这时便可通过两个夹持块对长方形物件的一边进行夹持;若需要进行夹持的物件为圆形或正方形的物件,则可通过微控制器控制所有独立气囊上的出气阀关闭,控制所有的第三电磁阀开启,然后控制充气装置对气缸进行充气,使得每个独立的气囊皆充气膨胀,使得夹持块分布到圆形物件的四周或方形物件的四边,对物件进行夹持;
使用时,可将待抓取的物件放置到现有的升降装置上,比如:利用气缸充气和放气控制升降使得待抓取的物件位于夹持块中心位置且靠近气缸底部,在这个过程中,待夹持的物件将和夹持块上的防滑齿轮接触,使得防滑齿轮转动,防滑齿轮上啮合的齿条向下运动且脱离固紧块;然后微控制器控制第三电磁阀关闭,控制第一电磁阀开启,此时,第二电磁阀关闭,然后微控制器持续控制充气装置对气缸进行充气,气缸内的气体从第一电磁阀出去,对待夹持物件上的灰尘等进行清理;此时,气缸上的检测装置将和夹持物件接触并对夹持物件所用材质的软硬程度进行检测,然后发送相应的电信号给微控制器,然后微控制器控制第一电磁阀关闭,控制第二电磁阀开启,之后微控制器根据检测装置传递的电信号控制充气装置对气缸内充气的时间,进而实现对气缸充气量的控制;第一电磁阀关闭,第二电磁阀开启后,针对检测装置检测到被夹持物件软硬程度的不同,使气缸在针对不同物件时会向挤压通道通入不同的气体量,使挤压通道内的气压变化针对软硬程度不同的物件时不同;气缸内通入不同的气体量,将使得挤压通道内的气压发生不同的变化;挤压通道内的气压发生变化时,将使得挤压通道内壁上滑动连接的固紧块被推出挤压通道,对物件进行夹持;而挤压通道内的气压变化量将决定固紧块被推出挤压通道的长度,也就决定了固紧块对物件的夹持力度;
当夹持的物件发生滑动时,和夹持物件接触的防滑齿轮将被带动而发生转动,防滑齿轮转动将使得齿条沿着固紧块斜面向上运动,进而使得固紧块对齿条挤压进一步向外移动,增加对物件的夹持力度,避免物件滑落;当夹持的物件滑落得越快,防滑齿轮转动得便越快,齿条将向上运动越多,固紧块对物件的夹持力度便越大,避免物件继续滑落;
与现有技术相比,本方案实现了对不同形状的物件采用不同的夹持方式,增加了物件夹持的稳定性,同时,对于不同软硬材质的物件能够分别以不同的力度进行夹持,避免材质软容易损坏的物件被夹持坏;通过防滑齿轮能够验证被夹持物件是否将滑落,在被夹持物件滑落时增加其夹持力度,以此防止该物件滑落。
进一步,所述固紧块上设置有用于对待夹持物件进行吸附的吸盘。
当固紧块向挤压通道外滑动时,将使得吸盘内的气体被挤压,使得吸盘对被夹持物件形成吸附,避免物件滑落;若被夹持的物件表面有油或水等液体,若直接使用没有设置吸盘的固紧块进行固定,这时,物件可能因为油等物质导致滑落,若添加了吸盘,水或油等液体能使得吸盘和夹持物件平面之间起到密封的作用,保证了吸盘内部气压,能避免具有油或水等液体的物件夹持不稳。
进一步,所述夹持块和行星小齿轮之间可拆卸连接。
若夹持块损坏后无法继续使用,可直接更换夹持块,减少成本。
进一步,所述夹持块底部呈圆弧状。
夹持块底部呈圆弧状,能避免在夹持的物件滑落时被夹持块划出较大的划痕。
进一步,所述充气装置为充气泵。
微控制器通过充气泵来实现自动对气缸进行充气。
进一步,所述检测装置包括气缸内壁上设置有滑动变阻器,滑动变阻器上滑动连接有弹性套壳,弹性套壳一端和滑动变阻器滑动连接,滑动套壳另一端上连接有能从开启的第一电磁阀内进出的挡片,挡片采用可导电的金属材质;弹性套壳内设置有导线,滑动变阻器上连接有电源和电流传感器,导线一端和滑动变阻器连接,导线另一端和挡片连接,挡片、滑动变阻器、电流传感器以及电源连接成一个回路,电流传感器和微控制器的输入端口连接。
当微控制器控制第一电磁阀打开,然后控制充气装置对气缸进行充气时,气缸内的气体将从打开的第一电磁阀出去,这时,挡片将在气体的推动作用力下向下移动,直至和待夹持的物件接触,若夹持物件为软性材质,由于夹持物件具有一定的形变能力,挡片能继续向下甚至陷入到夹持物件内,若夹持物件为硬性材质,那么夹持物件和挡片接触时挡片就无法向下移动,而在挡片向下移动的过程中,弹性套壳将随之向下运动,这导致不同软硬材质的夹持物件使得弹性套在滑动电阻器上滑动的距离不一致,滑动变阻器所在回路能流过的电流量便发生了变化,电流传感器将检测到不同的电流量信号,并传递相应的电信号给微控制器,这时,微控制器便可根据这个电信号控制充气装置对气缸内充入不同量的气体,实现不同硬度的夹持物件给与不同的夹持力度;第一电磁阀关闭,第二电磁阀开启后,气缸内通入不同的气体量,将使得挤压通道内的气压发生不同的变化;挤压通道内的气压发生变化时,将使得挤压通道内壁上滑动连接的固紧块被推出挤压通道,对物件进行夹持;而挤压通道内的气压变化量将决定固紧块被推出挤压通道的长度,也就决定了固紧块对物件的夹持力度。
附图说明
图1为本发明实施例一中工业搬运机器人的结构示意图;
图2为图1中A处的局部放大图;
图3位本发明实施例二中调节盘的结构示意图。
具体实施方式
说明书附图中的附图标记包括:夹持块1、气缸2、活塞3、挡片4、开口5、固紧块6、第一电磁阀7、行星小齿轮8、内齿环套9、气囊10、防滑齿轮11、齿条12、连接杆13。
实施例一
实施例基本如附图1和附图2所示:工业搬运机器人,包括气缸2,气缸2顶部设置有用于对气缸2进行充气的充气装置,充气装置可选用充气泵;气缸2底部设置有第一电磁阀7,第一电磁阀7上电连接有微控制器,微控制器和充气装置电连接,气缸2下端的左右侧壁上设置有通气通道,通气通道和气缸2腔室之间设置有用于使两者连通的开口5,开口5处设置有第二电磁阀;气缸2底端可拆卸连接有用于对工件进行夹持搬运的两块夹持块1,夹持块1底端呈圆弧状,夹持块1内设置有挤压通道,夹持块1靠近工件一侧的侧壁上设置有四个滑道,滑道内滑动连接有固紧块6,夹持块1的夹持通道和气缸2侧壁上的通气通道连通,设置有固紧块一侧的夹持块1侧壁上转动连接有能和工件接触的防滑齿轮11,挤压通道内套接有用于和防滑齿轮11啮合的齿条12;位于挤压通道内的固紧块端头设置有斜面,齿条12上设置有和固紧块上的斜面相配合的斜面;气缸2内壁在竖直方向上安装有滑动变阻器,滑动变阻器上滑动连接有弹性套壳,弹性套壳一端和滑动变阻器滑动连接,滑动套壳另一端上连接有挡片4,挡片4采用可导电的金属材质;弹性套壳内设置有导线,滑动变阻器上连接有电源和电流传感器,导线一端和滑动变阻器连接,导线另一端和挡片4连接,使得挡片4、滑动变阻器、电流传感器以及电源组成一个回路,且电流传感器和微控制器的输入端口连接;微控制器可根据电流传感器传递的电信号控制充气装置对气缸2的充气量;微控制器可选用现有的AT89C51系列单片机。
另外,为了避免挤压通道内的气体从防滑齿轮11处漏出,防滑齿轮11处的夹持块1侧壁上可套设弹性材质的密封套。
具体实施时,先将工件放置到两块夹持块1中间且靠近气缸2底部2cm处,然后微控制器控制第一电磁阀7开启,此时,第二电磁阀关闭,第一电磁阀7开启后微控制器控制充气装置对气缸2进行充气,气缸2的活塞3向下运动,使得气缸2内的气体从第一电磁阀7处出去对夹持物件上的灰尘等物质进行清理;
当微控制器控制第一电磁阀7打开,然后控制充气装置对气缸2进行充气时,活塞3将向下移动,使得气缸2内原有的气体从第一电磁阀7出去,而挡片4将在气体出去的过程中向下移动和夹持物件接触,若夹持物件为软性材质,由于夹持物件具有一定的形变能力,挡片4能继续向下甚至陷入到夹持物件内,若夹持物件为硬性材质,那么夹持物件和挡片4接触时挡片4就无法向下移动,而在挡片4向下移动的过程中,弹性套壳将随之向下运动,这导致不同软硬材质的夹持物件使得弹性套壳在滑动电阻器上滑动的距离不一致,滑动变阻器所在回路能流过的电流量便发生了变化,电流传感器将检测到不同的电流量信号,并传递相应的电信号给微控制器,这时,微控制器便可根据这个电信号控制充气装置对气缸2内充入不同量的气体;第一电磁阀7关闭,第二电磁阀开启后,气缸2内通入不同的气体量,将使得挤压通道内的气压发生不同的变化;挤压通道内的气压发生变化时,将使得挤压通道内壁上滑动连接的固紧块6被推出挤压通道,对物件进行夹持;而挤压通道内的气压变化量将决定固紧块6被推出挤压通道的长度,也就决定了固紧块6对物件的夹持力度。
当夹持块1夹持的夹持物件要滑落时,和防滑齿轮11接触的夹持物件一旦向下滑落,防滑齿轮11将转动,防滑齿轮11转动将使得和防滑齿轮11啮合的齿条12沿着固紧块的斜面向上移动,使得固紧块进一步被推出挤压通道,使得固紧块对夹持物件的夹持作用力增加。
另外,还可在固紧块上设置用于对夹持物件进行吸附的吸盘,当遇到夹持物件表面具有润滑油或水等液体时,吸盘和具有液体的夹持物件接触能增加其对夹持物件的吸附作用力。
实施例二
如附图3所示,实施例二与实施例一的区别在于,工业搬运机器人还包括机架,机架上设置有调节盘,调节盘包括机架上转动连接有内齿环套9,内齿环套9内均匀啮合有四个行星小齿轮8,夹持块1分别设置在四个行星小齿轮8下表面上且和行星小齿轮8铰接,相间隔的两个行星小齿轮8之间皆转动连接有连接杆13,两根连接杆13相交处设置有和机架转动连接的转轴,转轴处以转轴为圆心设置有环形的弹性气囊10,环形的气囊10在和连接杆13相交且相交处被连接杆13截断分为四个独立的气囊10,环形的气囊10和连接杆13连接处固定连接;四个独立的气囊10皆和气缸2连通,且四个独立的气囊10和气缸2连通处皆设置有第三电磁阀;四个独立的气囊10上分别设置有出气阀,第三电磁阀和出气阀皆和微控制器电连接;气缸2和转轴固定连接,本实施例中,气缸2优选设置在行星小齿轮8之下;四个夹持块1内皆设置有挤压通道,挤压通道和气缸2的通气通道之间通过软管连通。
具体实施时,若需要进行夹持的工件是圆形的工件,则通过微控制器第三电磁阀皆开启,然后微控制器控制充气装置对气缸2进行充气,使得四个独立的气囊10皆膨胀,这样夹持块1便均匀的分配在圆形夹持物件的圆周面上,方便对圆形的夹持物件进行夹持,而微控制器控制第三电磁阀开启的同时,控制第一电磁阀7开启,第二电磁阀进行关闭,便能对实现对夹持物件的除尘;若需要进行夹持的工件为长方形的夹持物件,微控制器控制处于对角的两个独立的气囊10上的第三电磁阀关闭,其上的出气阀开启,使得这两个处于对角的独立气囊10内的气体排出;同时,微控制器控制另外两个第三电磁阀开启,控制充气装置对气缸2进行充气,使得另外两个独立的气囊10被充气膨胀,连接杆13发生偏转,使得行星小齿轮8转动且两两相互靠近,这时,便可两个夹持块1对长方形夹持物件的一个边进行夹持,使得长方形夹持物件被夹持得更加稳固。
以上所述的仅是本发明的实施例,方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述,所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识,能够获知该领域中所有的现有技术,并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力,所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下,结合自身能力完善并实施本方案,一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出,对于本领域的技术人员来说,在不脱离本发明结构的前提下,还可以作出若干变形和改进,这些也应该视为本发明的保护范围,这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准,说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (6)

1.工业搬运机器人,其特征在于,包括机架,所述机架上转动连接有内齿环套以及固定设置在内齿环套中心位置的转轴;以转轴为中心在内齿环套内对称啮合有两组行星小齿轮,每组行星小齿轮为两个,每组行星小齿轮之间转动连接有连接杆,两根连接杆相交处设置有和机架转动连接的转轴;每个行星小齿轮上皆设置有用于对物件进行夹持的夹持块,所述夹持块内设置有挤压通道,所述挤压通道侧壁上滑动连接有用于对物件进行紧固的固紧块,所述固紧块旁的挤压通道上转动连接有防滑齿轮,所述防滑齿轮上套接有防止挤压通道内气体漏出的密封套,位于防滑通道内的固紧块上设置有斜面;所述挤压通道内套接有和防滑齿轮啮合的齿条,所述齿条上设置有和固紧块斜面配合的斜面;以转轴为圆心在连接杆上固定连接有环形的弹性气囊,弹性气囊被连接杆分割为两组沿转轴对称的独立气囊,每组独立气囊上皆设置有出气阀;弹性气囊下的转轴上固定连接有气缸,每组独立气囊皆和气缸连通,且连通之处设置有第三电磁阀;所述气缸顶端设置有充气装置,所述气缸底端设置有第一电磁阀,所述挤压通道和气缸通过软管连通,所述挤压通道和软管连通处设置有第二电磁阀;所述气缸上设置有能够和待夹持物件接触并检测其所用材质软硬度的检测装置,所述检测装置上电连接有微控制器,第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、出气阀、充气装置皆和微控制器电连接,所述微控制器根据检测装置传递的信号控制充气装置对气缸的充气量。
2.根据权利要求1所述的工业搬运机器人,其特征在于,所述固紧块上设置有用于对待夹持物件进行吸附的吸盘。
3.根据权利要求1所述的工业搬运机器人,其特征在于,所述夹持块和行星小齿轮之间可拆卸连接。
4.根据权利要求1-3中任一项权利要求所述的工业搬运机器人,其特征在于,所述夹持块底部呈圆弧状。
5.根据权利要求4所述的工业搬运机器人,其特征在于,所述充气装置为充气泵。
6.根据权利要求1或5所述的工业搬运机器人,其特征在于,所述检测装置包括气缸内壁上设置的滑动变阻器,滑动变阻器上滑动连接有弹性套壳,弹性套壳一端和滑动变阻器滑动连接,滑动套壳另一端上连接有能从开启的第一电磁阀内进出的挡片,挡片采用可导电的金属材质;弹性套壳内设置有导线,滑动变阻器上连接有电源和电流传感器,导线一端和滑动变阻器连接,导线另一端和挡片连接,挡片、滑动变阻器、电流传感器以及电源连接成一个回路,电流传感器和微控制器的输入端口连接。
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