CN108858259B - 一种抓取性能稳定的四爪机械手 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种抓取性能稳定的四爪机械手，包括底座、回转气缸、支撑臂、方位调节机构、抓取机构，所述底座固定在底面上，回转气缸安装在底座上，回转气缸的旋转面上安装有回转台，支撑臂竖直固定在回转台上，所述方位调节机构包括第一支撑板、第一伺服气缸、第一导向套筒、第一导向杆、第二支撑板、第二导向套筒、第二导向杆，所述抓取机构包括驱动外壳、步进电机、第一横板、第二横板、推力球轴承、转盘、阿基米德螺旋槽、滑块、限位横移口、铰耳、铰接座、夹爪、铰接杆。本发明的有益效果是，结构简单，实用性强。

Description

一种抓取性能稳定的四爪机械手
技术领域
本发明涉及机械手设备技术领域，特别是一种抓取性能稳定的四爪机械手。
背景技术
机械手是一种能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。特点是可以通过编程来完成各种预期的作业，构造和性能上兼有人和机械手机器各自的优点。机械手是最早出现的工业机器人，也是最早出现的现代机器人，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。现有的机械手大多通过两个夹板将货物夹持，这样存在夹持不稳定的弊端，夹持的货物容易在移动过程中坠落，因此，需要一种抓取性能稳定的四爪机械手。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述问题，设计了一种抓取性能稳定的四爪机械手。
实现上述目的本发明的技术方案为，一种抓取性能稳定的四爪机械手，包括底座、回转气缸、支撑臂、方位调节机构、抓取机构，所述底座固定在底面上，回转气缸安装在底座上，回转气缸的旋转面上安装有回转台，支撑臂竖直固定在回转台上；
所述方位调节机构包括横向固定在支撑臂顶端的第一支撑板，第一支撑板上安装有第一伺服气缸，第一伺服气缸两侧设有两个第一导向套筒，第一导向套筒均横向固定在第一支撑板上，第一导向套筒与第一伺服气缸保持平行，第一导向套筒内均插装有第一导向杆，第一导向杆左端伸出第一导向套筒且固定有第二支撑板，第二支撑板右端与第一伺服气缸伸缩端连接，第二支撑板上端中心处安装有第二伺服气缸，第二伺服气缸伸缩端竖直向下伸出第二支撑板，第二支撑板上端且位于第二伺服气缸两侧竖直固定有两个第二导向套筒，第二导向套筒内均插装有第二导向杆，第二导向杆下端竖直伸出第二支撑板且与第二伺服气缸伸缩端平齐；
所述抓取机构包括位于第二支撑板下方的驱动外壳，驱动外壳上端与第二导向杆下端固定连接，驱动外壳上端中心处与第二伺服气缸伸缩端连接，驱动外壳底端中心处安装有步进电机，驱动外壳内横向固定有第一横板和第二横板，第一横板位于第二横板下方，第一横板中心处安装有推力球轴承，推力球轴承上安装有转盘，步进电机旋转端伸出第一横板并穿插过推力球轴承与转盘中心处连接，转盘上端面上攻有阿基米德螺旋槽，阿基米德螺旋槽上设有四个圆周分布的滑块，第二横板上开有限位横移口，滑块上端通过限位横移口伸出第二横板，滑块上端固定有铰耳，驱动外壳四个侧面的中心处均固定有铰接座，驱动外壳外侧设有四个夹爪，夹爪与铰接座铰接，夹爪顶端铰接有铰接杆，铰接杆与铰耳铰接。
所述限位横移口为十字型，限位横移口与滑块间隙配合，滑块可在限位横移口内横移。
所述第一支撑板左右两端与支撑臂左右两端平齐。
所述滑块底端设有与阿基米德螺旋槽啮合的螺牙。
所述滑块侧面上固定有限位块，限位块位于第一横板上方，限位块上端贴附在第二横板下端面，限位块可防止滑块由限位横移口脱离阿基米德螺旋槽。
所述铰接座固定在驱动外壳侧面的上端部。
所述驱动外壳的侧面开有供铰接杆伸出的开口，开口位于铰接座上方。
所述第一伺服气缸伸缩端伸出最大值时，所述第一导向杆仍套装在第一导向套筒内。
所述第一伺服气缸伸缩端收缩到最小值时，所述第二支撑板右端可与支撑臂接触。
所述第二伺服气缸伸缩端伸出最大值时，所述第二导向杆仍套装在第二导向套筒内。
利用本发明的技术方案制作的一种抓取性能稳定的四爪机械手，通过回转气缸和方位调节机构调节机械爪的夹爪位置，通过抓取机构抓取目标，抓取机构中的四个夹爪完全同步运动，可将货物目标牢牢抓取，避免坠落。
附图说明
图1是本发明所述一种抓取性能稳定的四爪机械手的结构示意图；
图2是本发明所述方位调节机构的俯视图；
图3是本发明所述抓取机构的示意图；
图4是本发明所述抓取机构的局部示意图；
图5是本发明所述第二横板的示意图；
图中，1、底座；2、回转气缸；3、支撑臂；4、回转台；5、第一支撑板；6、第一伺服气缸；7、第一导向套筒；8、第一导向杆；9、第二支撑板；10、第二伺服气缸；11、第二导向套筒；12、第二导向杆；13、驱动外壳；14、步进电机；15、第一横板；16、第二横板；17、推力球轴承；18、转盘；19、阿基米德螺旋槽；20、滑块；21、限位横移口；22、铰耳；23、铰接座；24、夹爪；25、铰接杆；26、限位块。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行具体描述，如图1-5所示，一种抓取性能稳定的四爪机械手，所述底座1固定在底面上，回转气缸2安装在底座1上，回转气缸2的旋转面上安装有回转台4，支撑臂3竖直固定在回转台4上；所述方位调节机构包括横向固定在支撑臂3顶端的第一支撑板5，第一支撑板5上安装有第一伺服气缸6，第一伺服气缸6两侧设有两个第一导向套筒7，第一导向套筒7均横向固定在第一支撑板5上，第一导向套筒7与第一伺服气缸6保持平行，第一导向套筒7内均插装有第一导向杆8，第一导向杆8左端伸出第一导向套筒7且固定有第二支撑板9，第二支撑板9右端与第一伺服气缸6伸缩端连接，第二支撑板9上端中心处安装有第二伺服气缸10，第二伺服气缸10伸缩端竖直向下伸出第二支撑板9，第二支撑板9上端且位于第二伺服气缸10两侧竖直固定有两个第二导向套筒11，第二导向套筒11内均插装有第二导向杆12，第二导向杆12下端竖直伸出第二支撑板9且与第二伺服气缸10伸缩端平齐；所述抓取机构包括位于第二支撑板9下方的驱动外壳13，驱动外壳13上端与第二导向杆12下端固定连接，驱动外壳13上端中心处与第二伺服气缸10伸缩端连接，驱动外壳13底端中心处安装有步进电机14，驱动外壳13内横向固定有第一横板15和第二横板16，第一横板15位于第二横板16下方，第一横板15中心处安装有推力球轴承17，推力球轴承17上安装有转盘18，步进电机14旋转端伸出第一横板15并穿插过推力球轴承17与转盘18中心处连接，转盘18上端面上攻有阿基米德螺旋槽19，阿基米德螺旋槽19上设有四个圆周分布的滑块20，第二横板16上开有限位横移口21，滑块20上端通过限位横移口21伸出第二横板16，滑块20上端固定有铰耳22，驱动外壳13四个侧面的中心处均固定有铰接座23，驱动外壳13外侧设有四个夹爪24，夹爪24与铰接座23铰接，夹爪24顶端铰接有铰接杆25，铰接杆25与铰耳22铰接；所述限位横移口21为十字型，限位横移口21与滑块20间隙配合，滑块20可在限位横移口21内横移；所述第一支撑板5左右两端与支撑臂3左右两端平齐；所述滑块20底端设有与阿基米德螺旋槽19啮合的螺牙；所述滑块20侧面上固定有限位块26，限位块26位于第一横板15上方，限位块26上端贴附在第二横板16下端面，限位块26可防止滑块20由限位横移口21脱离阿基米德螺旋槽19；所述铰接座23固定在驱动外壳13侧面的上端部；所述驱动外壳13的侧面开有供铰接杆25伸出的开口，开口位于铰接座23上方；所述第一伺服气缸6伸缩端伸出最大值时，所述第一导向杆8仍套装在第一导向套筒7内；所述第一伺服气缸6伸缩端收缩到最小值时，所述第二支撑板9右端可与支撑臂3接触；所述第二伺服气缸10伸缩端伸出最大值时，所述第二导向杆12仍套装在第二导向套筒11内。
本实施方案的特点为，方位调节机构包括横向固定在支撑臂顶端的第一支撑板，第一支撑板上安装有第一伺服气缸，第一伺服气缸两侧设有两个第一导向套筒，第一导向套筒均横向固定在第一支撑板上，第一导向套筒与第一伺服气缸保持平行，第一导向套筒内均插装有第一导向杆，第一导向杆左端伸出第一导向套筒且固定有第二支撑板，第二支撑板右端与第一伺服气缸伸缩端连接，第二支撑板上端中心处安装有第二伺服气缸，第二伺服气缸伸缩端竖直向下伸出第二支撑板，第二支撑板上端且位于第二伺服气缸两侧侧竖直固定有两个第二导向套筒，第二导向套筒内均插装有第二导向杆，第二导向杆下端竖直伸出第二支撑板且与第二伺服气缸伸缩端平齐；抓取机构包括位于第二支撑板下方的驱动外壳，驱动外壳上端与第二导向杆下端固定连接，驱动外壳上端中心处与第二伺服气缸伸缩端连接，驱动外壳底端中心处安装有步进电机，驱动外壳内横向固定有第一横板和第二横板，第一横板位于第二横板下方，第一横板中心处安装有推力球轴承，推力球轴承上安装有转盘，步进电机旋转端伸出第一横板并穿插过推力球轴承与转盘中心处连接，转盘上端面上攻有阿基米德螺旋槽，阿基米德螺旋槽上设有四个圆周分布的滑块，第二横板上开有限位横移口，滑块上端通过限位横移口伸出第二横板，滑块上端固定有铰耳，驱动外壳四个侧面的中心处均固定有铰接座，驱动外壳外侧设有四个夹爪，夹爪与铰接座铰接，夹爪顶端铰接有铰接杆，铰接杆与铰耳铰接。利用本发明的技术方案制作的一种抓取性能稳定的四爪机械手，通过回转气缸和方位调节机构调节机械爪的夹爪位置，通过抓取机构抓取目标，抓取机构中的四个夹爪完全同步运动，可将货物目标牢牢抓取，避免坠落。
在本实施方案中，回转气缸旋转带动回转台旋转，支撑臂随回转台的旋转而旋转，第一伺服气缸伸缩端伸出推动第二支撑板，第一导向杆随第二支撑板的移动而在第一导向套筒内滑动，从而使第二支撑板平稳移动，第一伺服气缸伸缩端伸出推动驱动外壳，第二导向杆随驱动外壳的移动而在第二导向套筒内滑动，从而使驱动外壳平稳下降，当夹爪移动至货物处时，第一伺服气缸和第二伺服气缸停止伸缩，随后步进电机旋转带动转盘旋转，滑块与阿基米德螺旋槽啮合并将转盘的旋转运动转化为直线运动，第二横板的限位横移口限制滑块旋转，使滑块只能在限位横移口中横移，随着转盘的旋转，四个滑块同步运动并向转盘边缘处移动，滑块通过铰接杆推动夹爪，夹爪中部铰接在铰接座上，通过向外侧推动夹爪，使夹爪下端聚拢，从而夹持住货物，随后第一伺服气缸和第二伺服气缸收缩，回转气缸旋转一定角度，将货物移动到指定位置，步进电机反向旋转，使滑块向转盘中心处靠拢，滑块通过铰接杆拉动夹爪，使夹爪松下货物。
上述技术方案仅体现了本发明技术方案的优选技术方案，本技术领域的技术人员对其中某些部分所可能做出的一些变动均体现了本发明的原理，属于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种抓取性能稳定的四爪机械手，包括底座(1)、回转气缸(2)、支撑臂(3)、方位调节机构、抓取机构，其特征在于，所述底座(1)固定在底面上，回转气缸(2)安装在底座(1)上，回转气缸(2)的旋转面上安装有回转台(4)，支撑臂(3)竖直固定在回转台(4)上；
所述方位调节机构包括横向固定在支撑臂(3)顶端的第一支撑板(5)，第一支撑板(5)上安装有第一伺服气缸(6)，第一伺服气缸(6)两侧设有两个第一导向套筒(7)，第一导向套筒(7)均横向固定在第一支撑板(5)上，第一导向套筒(7)与第一伺服气缸(6)保持平行，第一导向套筒(7)内均插装有第一导向杆(8)，第一导向杆(8)左端伸出第一导向套筒(7)且固定有第二支撑板(9)，第二支撑板(9)右端与第一伺服气缸(6)伸缩端连接，第二支撑板(9)上端中心处安装有第二伺服气缸(10)，第二伺服气缸(10)伸缩端竖直向下伸出第二支撑板(9)，第二支撑板(9)上端且位于第二伺服气缸(10)两侧竖直固定有两个第二导向套筒(11)，第二导向套筒(11)内均插装有第二导向杆(12)，第二导向杆(12)下端竖直伸出第二支撑板(9)且与第二伺服气缸(10)伸缩端平齐；
所述抓取机构包括位于第二支撑板(9)下方的驱动外壳(13)，驱动外壳(13)上端与第二导向杆(12)下端固定连接，驱动外壳(13)上端中心处与第二伺服气缸(10)伸缩端连接，驱动外壳(13)底端中心处安装有步进电机(14)，驱动外壳(13)内横向固定有第一横板(15)和第二横板(16)，第一横板(15)位于第二横板(16)下方，第一横板(15)中心处安装有推力球轴承(17)，推力球轴承(17)上安装有转盘(18)，步进电机(14)旋转端伸出第一横板(15)并穿插过推力球轴承(17)与转盘(18)中心处连接，转盘(18)上端面上攻有阿基米德螺旋槽(19)，阿基米德螺旋槽(19)上设有四个圆周分布的滑块(20)，滑块(20)侧面上固定有限位块(26)，第二横板(16)上开有限位横移口(21)，限位横移口(21)为十字型，滑块(20)上端通过限位横移口(21)伸出第二横板(16)，滑块(20)上端固定有铰耳(22)，驱动外壳(13)四个侧面的中心处均固定有铰接座(23)，驱动外壳(13)外侧设有四个夹爪(24)，夹爪(24)与铰接座(23)铰接，夹爪(24)顶端铰接有铰接杆(25)，铰接杆(25)与铰耳(22)铰接。
2.根据权利要求1所述的一种抓取性能稳定的四爪机械手,其特征在于，所述限位横移口(21)与滑块(20)间隙配合，滑块(20)可在限位横移口(21)内横移。
3.根据权利要求1所述的一种抓取性能稳定的四爪机械手,其特征在于，所述第一支撑板(5)左右两端与支撑臂(3)左右两端平齐。
4.根据权利要求1所述的一种抓取性能稳定的四爪机械手,其特征在于，所述滑块(20)底端设有与阿基米德螺旋槽(19)啮合的螺牙。
5.根据权利要求1所述的一种抓取性能稳定的四爪机械手,其特征在于，所述限位块(26)位于第一横板(15)上方，限位块(26)上端贴附在第二横板(16)下端面，限位块(26)可防止滑块(20)由限位横移口(21)脱离阿基米德螺旋槽(19)。
6.根据权利要求1所述的一种抓取性能稳定的四爪机械手,其特征在于，所述铰接座(23)固定在驱动外壳(13)侧面的上端部。
7.根据权利要求1所述的一种抓取性能稳定的四爪机械手,其特征在于，所述驱动外壳(13)的侧面开有供铰接杆(25)伸出的开口，开口位于铰接座(23)上方。
8.根据权利要求1所述的一种抓取性能稳定的四爪机械手,其特征在于，所述第一伺服气缸(6)伸缩端伸出最大值时，所述第一导向杆(8)仍套装在第一导向套筒(7)内。
9.根据权利要求1所述的一种抓取性能稳定的四爪机械手,其特征在于，所述第一伺服气缸(6)伸缩端收缩到最小值时，所述第二支撑板(9)右端可与支撑臂(3)接触。
10.根据权利要求1所述的一种抓取性能稳定的四爪机械手,其特征在于，所述第二伺服气缸(10)伸缩端伸出最大值时，所述第二导向杆(12)仍套装在第二导向套筒(11)内。
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