CN109202872B - 一种可编程机器臂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可编程机器臂，机械手的两个板指内侧设置有对物体进行自适应柔性夹紧组件，所述板指的前端设置有3D视觉检测器；第一角度驱动组件、第二角度驱动组件、转动盘、机械手以及自适应柔性夹紧组件均与所述可编程控制器控制连接；所述可编程控制器能够根据所述3D视觉检测器所检测到的物体的外围轮廓形状，自动调节与驱动所述自适应柔性夹紧组件，使其能够自动适应待抓取物体的外轮廓形状，实现对物体的柔性可靠夹紧，并能够灵活调节第一段机械臂、第二段机械臂、转动盘的角度以及位置。
Description
技术领域
本发明涉及机械臂技术领域，具体是一种可编程机器臂。
背景技术
机械臂是指高精度，高速点胶机器手，机械臂是一个多输入多输出、高度非线性、强耦合的复杂系统。因其独特的操作灵活性, 已在工业装配, 安全防爆等领域得到广泛应用。机械臂是一个复杂系统, 存在着参数摄动、外界干扰及未建模动态等不确定性。因而机械臂的建模模型也存在着不确定性，对于不同的任务, 需要规划机械臂关节空间的运动轨迹，从而级联构成末端位姿。
目前，市场上现有的机械臂结构复杂，成本较高，实现的过程繁琐。因此，本领域技术人员提供了一种可编程机器臂，以解决上述背景技术中提出的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可编程机器臂，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种可编程机器臂，包括底盘、第一段机械臂、第二段机械臂、转动盘、机械手和可编程控制器，所述第一段机械臂的一端固定连接设置在所述底盘上，所述第二段机械臂的一端铰接设置在所述所述第一段机械臂的另一端，所述第二段机械臂的另一端上铰接设置有所述转动盘，所述转动盘上设置有机械手；其特征在于，
所述第一段机械臂与第二段机械臂之间采用第一角度驱动组件驱动，以便调节所述第一段机械臂与第二段机械臂之间的角度；
所述第二段机械臂与所述转动盘之间采用第二角度驱动组件驱动，以便驱动所述转动盘的中心转动轴线与所述第二段机械臂之间的角度；
所述转动盘能够带动所述第二段机械臂绕其中心轴线360°转动；
所述机械手的两个板指内侧设置有对物体进行自适应柔性夹紧组件，所述板指的前端设置有3D视觉检测器；
所述第一角度驱动组件、第二角度驱动组件、转动盘、机械手以及自适应柔性夹紧组件均与所述可编程控制器控制连接；
所述可编程控制器能够根据所述3D视觉检测器所检测到的物体的外围轮廓形状，自动调节与驱动所述自适应柔性夹紧组件，使其能够自动适应待抓取物体的外轮廓形状，实现对物体的柔性可靠夹紧。
作为本发明进一步的方案：所述自适应柔性夹紧组件包括柔性夹紧组件和自适应驱动组件，所述自适应驱动组件驱动所述柔性夹紧组件变形，以便通过使得所述柔性夹紧组件的变形来实现对物体轮廓的自动适应。
作为本发明进一步的方案：所述柔性夹紧组件包括多排多列布置的柔性夹板单元和柔性连接带，其中，相邻的两个所述柔性夹板单元的两端采用所述柔性连接带铰接连接设置在一起，多排多列布置的所述柔性夹板单元和所述柔性连接带构设为夹紧平面或者夹紧曲面，所述柔性夹紧板单元的靠近所述板指的一侧设置有所述自适应驱动组件，所述自适应驱动组件排列设置在所述板指上。
作为本发明进一步的方案：所述述自适应驱动组件包括多排多列布置的气缸，所述气缸的活塞杆通过伸缩补偿组件连接至所述柔性夹紧板单元，所述气缸固定在所述板指的外侧，所述气缸的活塞杆从所述板指上的孔中穿过，且所述活塞杆与所述板指的孔的内壁之间设置有气压涨紧套，所述气压涨紧套与气压锁紧控制器连接，以便控制所述活塞杆的轴向锁紧与松开，通过控制各个气缸，实现对各个柔性夹板单元的位置进行控制，进而实现对待夹紧工件轮廓的自适应。
作为本发明进一步的方案：所述伸缩补偿组件包括固定圆管、伸缩圆柱和弹簧，其中，所述固定圆管的一端滑动套接有伸缩圆柱，所述固定圆管的另一端连接至所述气缸的活塞杆，所述伸缩圆柱的端部连接于所述柔性夹板单元，所述固定圆管与所述伸缩圆柱之间的套接连接段为伸缩的距离，所述伸缩圆柱的外侧套接有弹簧，所述弹簧的端部分别抵靠在所述固定圆管和柔性夹板单元上。
作为本发明进一步的方案：所述第一角度驱动组件包括第一挡板、第一伸缩杆和第一承接杆，其中，所述第一段机械臂的外侧固定安装有第一挡板，所述第一挡板的一侧固定安装有第一伸缩杆，所述第一伸缩杆的一侧转动连接有第一承接杆，所述第一伸缩杆与第一承接杆之间通过第一销钉转动连接，所述第一承接杆的一端固定安装在第二段机械臂的外侧。
作为本发明进一步的方案：所述第二角度驱动组件包括第二挡板、第二伸缩杆和第二承接杆，其中，所述第二段机械臂的外侧固定安装有第二挡板，所述第二挡板的一侧固定安装有第二伸缩杆，所述第二伸缩杆的一侧转动连接有第二承接杆，所述第二伸缩杆与第二承接杆之间通过第二销钉转动连接，所述第二承接杆的一端固定安装在转动盘的外侧。
作为本发明进一步的方案：所述第一段机械臂与第二段机械臂之间通过第一连接轴转动连接，所述第二段机械臂与机械手之间通过第二连接轴转动连接，所述第一连接轴与第二连接轴的结构相同。
作为本发明进一步的方案：所述机械手的内部设置有连接柱，所述连接柱的一端固定安装有固定杆，且连接柱的内部滑动连接有第三伸缩杆，所述固定杆的一端转动连接有板指，所述第三伸缩杆的一端固定安装有滑动夹板，所述板指与滑动夹板之间通过连接薄板转动连接，通过所述第三伸缩杆驱动所述板指的张开与闭合，以便调节适应不同型号尺寸物体的抓取。
作为本发明进一步的方案：所述转盘内部设置有驱动其上的输出轴转动的转动气缸或者转动电机，所述机械手设置在所述转盘的输出轴上。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、可编程控制器能够根据所述3D视觉检测器所检测到的物体的外围轮廓形状，自动调节与驱动所述自适应柔性夹紧组件，使其能够自动适应待抓取物体的外轮廓形状，实现对物体的柔性可靠夹紧，夹紧效果可靠，夹紧面积大，对物体不会产生损坏；
2、通过第一挡板、第一伸缩杆、第一销钉和第一承接杆的结合使用，能够使第一段机械臂与第二段机械臂之间发生转动，调节第一段机械臂与第二段机械臂的相对角度，便于机械手对物体进行抓取。
3、通过在连接柱的内部设置第三伸缩杆，能够使第三伸缩杆拉动滑动夹板两侧的连接薄板，从而对两片板指的角度进行调节，实现了板指的调节以及对物体的抓取。
4、通过固定圆管、伸缩圆柱和弹簧的结合使用，能够根据实际被抓取物体的形状，自动对3D视觉检测器的检测值的误差进行自动调节与补偿，本发明自动调节补偿伸缩圆柱在固定圆管内部的伸缩量，从而使机械手能够抓取任意形状的物体。
附图说明
图1为一种可编程机器臂的结构示意图；
图2为一种可编程机器臂中机械手的结构示意图；
图3为一种可编程机器臂中伸缩补偿组件的安装结构示意图。
图4为一种可编程机器臂中板指与自适应柔性夹紧组件的安装结构示意图；
图5为一种可编程机器臂中柔性夹紧组件的连接安装结构示意图。
图中：1、底盘；2、第一段机械臂；3、第二段机械臂；4、机械手；41、连接柱；42、固定杆；43、板指；44、第三伸缩杆；45、滑动夹板；46、连接薄板；5、第一连接轴；6、第二连接轴；7、第一挡板；8、第一伸缩杆；9、第一销钉；10、第一承接杆；11、第二挡板；12、第二伸缩杆；13、第二销钉；14、第二承接杆；15、伸缩补偿组件；151、固定圆管；152、伸缩圆柱；153、弹簧；16、自适应柔性夹紧组件，17、转动盘，18、气缸，19、活塞杆端部，20、柔性夹板单元，21、柔性连接带，22、活塞杆，23、涨紧套，24、3D视觉检测器。
具体实施方式
请参阅图1～5，本发明实施例中，一种可编程机器臂，包括底盘1、第一段机械臂2、第二段机械臂3、转动盘17、机械手4和可编程控制器，所述第一段机械臂2的一端固定连接设置在所述底盘1上，所述第二段机械臂3的一端铰接设置在所述所述第一段机械臂2的另一端，所述第二段机械臂3的另一端上铰接设置有所述转动盘，所述转动盘上设置有机械手；其特征在于，所述第一段机械臂2与第二段机械臂3之间采用第一角度驱动组件驱动，以便调节所述第一段机械臂2与第二段机械臂3之间的角度；所述第二段机械臂3与所述转动盘17之间采用第二角度驱动组件驱动，以便驱动所述转动盘的中心转动轴线与所述第二段机械臂3之间的角度；所述转动盘能够带动所述第二段机械臂3绕其中心轴线360°转动；如图4-5，所述机械手4的两个板指43内侧设置有对物体进行自适应柔性夹紧组件16，所述板指43的前端设置有3D视觉检测器；所述第一角度驱动组件、第二角度驱动组件、转动盘、机械手以及自适应柔性夹紧组件均与所述可编程控制器控制连接；
所述可编程控制器能够根据所述3D视觉检测器所检测到的物体的外围轮廓形状，自动调节与驱动所述自适应柔性夹紧组件16，使其能够自动适应待抓取物体的外轮廓形状，实现对物体的柔性可靠夹紧。
在本实施例中，所述自适应柔性夹紧组件16包括柔性夹紧组件和自适应驱动组件，所述自适应驱动组件驱动所述柔性夹紧组件变形，以便通过使得所述柔性夹紧组件的变形来实现对物体轮廓的自动适应。
作为较佳的实施例，所述柔性夹紧组件包括多排多列布置的柔性夹板单元20和柔性连接带21，其中，相邻的两个所述柔性夹板单元20的两端采用所述柔性连接带21铰接连接设置在一起，多排多列布置的所述柔性夹板单元20和所述柔性连接带21构设为夹紧平面或者夹紧曲面，所述柔性夹紧板单元20的靠近所述板指43的一侧设置有所述自适应驱动组件，所述自适应驱动组件排列设置在所述板指43上。
作为更佳的实施例，所述述自适应驱动组件包括多排多列布置的气缸23，所述气缸的活塞杆通过伸缩补偿组件连接至所述柔性夹紧板单元20，所述气缸23固定在所述板指43的外侧，所述气缸的活塞杆从所述板指43上的孔中穿过，且所述活塞杆与所述板指的孔的内壁之间设置有气压涨紧套，所述气压涨紧套与气压锁紧控制器连接，以便控制所述活塞杆的轴向锁紧与松开，通过控制各个气缸，实现对各个柔性夹板单元的位置进行控制，进而实现对待夹紧工件轮廓的自适应。
作为另一实施例，为了补偿检测与实际物体的尺寸误差，所述伸缩补偿组件15包括固定圆管151、伸缩圆柱152和弹簧153，其中，所述固定圆管151的一端滑动套接有伸缩圆柱152，所述固定圆管151的另一端连接至所述气缸23的活塞杆，所述伸缩圆柱152的端部连接于所述柔性夹板单元20，所述固定圆管与所述伸缩圆柱之间的套接连接段为伸缩的距离，所述伸缩圆柱152的外侧套接有弹簧153，所述弹簧的端部分别抵靠在所述固定圆管151和柔性夹板单元20上。
此外，在本实施例中，如图1（图1中为了清楚表达结构，未显示气缸），所述第一角度驱动组件包括第一挡板7、第一伸缩杆8和第一承接杆10，其中，所述第一段机械臂2的外侧固定安装有第一挡板7，所述第一挡板7的一侧固定安装有第一伸缩杆8，所述第一伸缩杆8的一侧转动连接有第一承接杆10，所述第一伸缩杆8与第一承接杆10之间通过第一销钉9转动连接，所述第一承接杆10的一端固定安装在第二段机械臂3的外侧。所述第二角度驱动组件包括第二挡板11、第二伸缩杆12和第二承接杆14，其中，所述第二段机械臂3的外侧固定安装有第二挡板11，所述第二挡板11的一侧固定安装有第二伸缩杆12，所述第二伸缩杆12的一侧转动连接有第二承接杆14，所述第二伸缩杆12与第二承接杆14之间通过第二销钉13转动连接，所述第二承接杆14的一端固定安装在转动盘17的外侧。所述第一段机械臂2与第二段机械臂3之间通过第一连接轴5转动连接，所述第二段机械臂3与机械手4之间通过第二连接轴6转动连接，所述第一连接轴5与第二连接轴6的结构相同。
所述机械手4的内部设置有连接柱41，所述连接柱41的一端固定安装有固定杆42，且连接柱41的内部滑动连接有第三伸缩杆44，所述固定杆42的一端转动连接有板指43，所述第三伸缩杆44的一端固定安装有滑动夹板45，所述板指43与滑动夹板45之间通过连接薄板46转动连接，通过所述第三伸缩杆44驱动所述板指43的张开与闭合，以便调节适应不同型号尺寸物体的抓取。所述转盘内部设置有驱动其上的输出轴转动的转动气缸或者转动电机，所述机械手4设置在所述转盘的输出轴上。
本发明的工作原理是：首先工作人员通过控制可编程控制器，将程序存储于可编程控制器，然后，控制第一伸缩杆8的伸长量，从而使第一段机械臂2与第二段机械臂3之间的相对角度发生改变，同理，控制第二伸缩杆12的伸长量，从而使第二段机械臂3与机械手4之间的相对角度发生改变，当需要使用机械手4进行抓取物体时，第三伸缩杆44向外伸缩，从而使板指43呈张开状态，所述可编程控制器能够根据所述3D视觉检测器所检测到的物体的外围轮廓形状，自动调节与驱动所述自适应柔性夹紧组件16，使其能够自动适应待抓取物体的外轮廓形状，实现对物体的柔性可靠夹紧。具体的，所述自适应柔性夹紧组件16包括柔性夹紧组件和自适应驱动组件，所述自适应驱动组件驱动所述柔性夹紧组件变形，以便通过使得所述柔性夹紧组件的变形来实现对物体轮廓的自动适应。之后，通过调节第一伸缩杆8和第二伸缩杆12，使机械手4到达需要被抓取物体的上方，之后使第三伸缩杆44向内侧收缩，第三伸缩杆44将会带动滑动夹板45向内侧运动，此时滑动夹板45将会带动连接薄板46向内侧运动，此时连接薄板46将会向内侧聚拢，使板指43向内侧聚拢，从而完成物体的抓取过程，另外通过设置伸缩补偿组件15，能够根据被抓取物体的形状，自动调节实际物体与检测的尺寸形状值之间误差补偿，通过伸缩圆柱152在固定圆管151内部的伸缩量，从而使机械手4能够抓取任意形状的物体。
以上所述的，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种可编程机器臂，包括底盘（1）、第一段机械臂（2）、第二段机械臂（3）、转动盘（17）、机械手（4）和可编程控制器，所述第一段机械臂（2）的一端固定连接设置在所述底盘（1）上，所述第二段机械臂（3）的一端铰接设置在所述所述第一段机械臂（2）的另一端，所述第二段机械臂（3）的另一端上铰接设置有所述转动盘，所述转动盘上设置有机械手；其特征在于，
所述第一段机械臂（2）与第二段机械臂（3）之间采用第一角度驱动组件驱动，以便调节所述第一段机械臂（2）与第二段机械臂（3）之间的角度；
所述第二段机械臂（3）与所述转动盘（17）之间采用第二角度驱动组件驱动，以便驱动所述转动盘的中心转动轴线与所述第二段机械臂（3）之间的角度；
所述转动盘能够带动所述第二段机械臂（3）绕其中心轴线360°转动；
所述机械手（4）的两个板指（43）内侧设置有对物体进行自适应柔性夹紧组件（16），所述板指（43）的前端设置有3D视觉检测器；
所述第一角度驱动组件、第二角度驱动组件、转动盘、机械手以及自适应柔性夹紧组件均与所述可编程控制器控制连接；
所述可编程控制器能够根据所述3D视觉检测器所检测到的物体的外围轮廓形状，自动调节与驱动所述自适应柔性夹紧组件（16），使其能够自动适应待抓取物体的外轮廓形状，实现对物体的柔性可靠夹紧；
所述自适应柔性夹紧组件（16）包括柔性夹紧组件和自适应驱动组件，所述自适应驱动组件驱动所述柔性夹紧组件变形，以便通过使得所述柔性夹紧组件的变形来实现对物体轮廓的自动适应；
所述柔性夹紧组件包括多排多列布置的柔性夹板单元（20）和柔性连接带（21），其中，相邻的两个所述柔性夹板单元（20）的两端采用所述柔性连接带（21）铰接连接设置在一起，多排多列布置的所述柔性夹板单元（20）和所述柔性连接带（21）构设为夹紧平面或者夹紧曲面，所述柔性夹板单元（20）的靠近所述板指（43）的一侧设置有所述自适应驱动组件，所述自适应驱动组件排列设置在所述板指（43）上；
所述述自适应驱动组件包括多排多列布置的气缸（23），所述气缸的活塞杆通过伸缩补偿组件连接至所述柔性夹板单元（20），所述气缸（23）固定在所述板指（43）的外侧，所述气缸的活塞杆从所述板指（43）上的孔中穿过，且所述活塞杆与所述板指的孔的内壁之间设置有气压涨紧套，所述气压涨紧套与气压锁紧控制器连接，以便控制所述活塞杆的轴向锁紧与松开，通过控制各个气缸，实现对各个柔性夹板单元的位置进行控制，进而实现对待夹紧工件轮廓的自适应；
所述伸缩补偿组件（15）包括固定圆管（151）、伸缩圆柱（152）和弹簧（153），其中，所述固定圆管（151）的一端滑动套接有伸缩圆柱（152），所述固定圆管（151）的另一端连接至所述气缸（23）的活塞杆，所述伸缩圆柱（152）的端部连接于所述柔性夹板单元（20），所述固定圆管与所述伸缩圆柱之间的套接连接段为伸缩的距离，所述伸缩圆柱（152）的外侧套接有弹簧（153），所述弹簧的端部分别抵靠在所述固定圆管（151）和柔性夹板单元（20）上；
所述转动盘内部设置有驱动其上的输出轴转动的转动气缸或者转动电机，所述机械手（4）设置在所述转动盘的输出轴上。
2.根据权利要求1所述的一种可编程机器臂，其特征在于，所述第一角度驱动组件包括第一挡板（7）、第一伸缩杆（8）和第一承接杆（10），其中，所述第一段机械臂（2）的外侧固定安装有第一挡板（7），所述第一挡板（7）的一侧固定安装有第一伸缩杆（8），所述第一伸缩杆（8）的一侧转动连接有第一承接杆（10），所述第一伸缩杆（8）与第一承接杆（10）之间通过第一销钉（9）转动连接，所述第一承接杆（10）的一端固定安装在第二段机械臂（3）的外侧。
3.根据权利要求1所述的一种可编程机器臂，其特征在于，所述第二角度驱动组件包括第二挡板（11）、第二伸缩杆（12）和第二承接杆（14），其中，所述第二段机械臂（3）的外侧固定安装有第二挡板（11），所述第二挡板（11）的一侧固定安装有第二伸缩杆（12），所述第二伸缩杆（12）的一侧转动连接有第二承接杆（14），所述第二伸缩杆（12）与第二承接杆（14）之间通过第二销钉（13）转动连接，所述第二承接杆（14）的一端固定安装在转动盘（17）的外侧。
4.根据权利要求1所述的一种可编程机器臂，其特征在于，所述第一段机械臂（2）与第二段机械臂（3）之间通过第一连接轴（5）转动连接，所述第二段机械臂（3）与机械手（4）之间通过第二连接轴（6）转动连接，所述第一连接轴（5）与第二连接轴（6）的结构相同。
5.根据权利要求1所述的一种可编程机器臂，其特征在于，所述机械手（4）的内部设置有连接柱（41），所述连接柱（41）的一端固定安装有固定杆（42），且连接柱（41）的内部滑动连接有第三伸缩杆（44），所述固定杆（42）的一端转动连接有板指（43），所述第三伸缩杆（44）的一端固定安装有滑动夹板（45），所述板指（43）与滑动夹板（45）之间通过连接薄板（46）转动连接，通过所述第三伸缩杆（44）驱动所述板指（43）的张开与闭合，以便调节适应不同型号尺寸物体的抓取。
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