CN109676601B - 一种具有旋转升降功能的视觉传感抓手及其抓取方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有旋转升降功能的视觉传感抓手，包括：基础组件、移动升降旋转组件和升降视觉抓手组件，其中基础组件包括支撑架、设置在支撑架侧部的底座，与底座连接的主体；移动升降旋转组件包括设置在支撑架上方的壳体，与壳体扣接的横梁，设置在横梁下方的移动机构，与移动机构连接的移动电机，设置在所述底座内部的主体升降机构，设置在所述主体端部的旋转机构；升降视觉抓手组件包括设置在旋转臂内部的抓手升降机构，与连接件活动连接的连接臂，设置在固定盘圆心出的视觉传感器。本发明机械抓手内部设计视觉传感器，即使抓取物体处光线不足处或者距离操作者较远时，也可单独完成工作，节约成本。

Description

一种具有旋转升降功能的视觉传感抓手及其抓取方法

技术领域

本发明涉及一种抓手，尤其是一种具有旋转升降功能的视觉传感抓手及其抓取方法。

背景技术

视觉传感器是整个机器视觉系统信息的直接来源，主要由一个或者两个图形传感器组成，有时还要配以光投射器及其他辅助设备，视觉传感器的主要功能是获取足够的机器视觉系统要处理的最原始图像。

机械抓手是高精度，高范围，高量化的抓取工具，在现代工业化生产中是必不可缺的。

但在大型的升降平台及机械抓手的工作中，因为需要抓取的物体一般处在光线不足，或者距离操作者比较远，在抓取过程中经常需要多个人配合工作才能完成对抓取物体的抓取，这使得成本大大增加。

发明内容

发明目的：提供一种具有旋转升降功能的视觉传感抓手及其抓取方法，以解决现有技术存在的上述问题。

技术方案：一种具有旋转升降功能的视觉传感抓手，包括：

基础组件，包括支撑架、设置在支撑架侧部的底座，与底座连接的主体，以及设置在主体上方的旋转臂；

移动升降旋转组件，包括设置在支撑架上方的壳体，与壳体扣接的横梁，设置在横梁下方的移动机构，与移动机构连接的移动电机，设置在所述底座内部的主体升降机构，设置在所述主体端部的旋转机构，以及与旋转机构连接的旋转电机；

升降视觉抓手组件，包括设置在旋转臂内部的抓手升降机构，与抓手升降机构连接的连接盘，设置在所述连接盘四周的连接件，与连接件活动连接的连接臂，设置在连接臂端部的固定件，与固定件活动连接的滑块，固定连接滑块的固定盘，设置在固定盘圆心出的视觉传感器，以及设置在固定盘和连接盘之间的气缸。

在进一步的实施例中，所述移动机构包括设置在移动电机端部的输出轴，套接输出轴的移动齿轮，与移动齿轮啮合的移动齿条，设置在移动齿条两端的连接块，以及设置在移动齿条侧部的固定块。

在进一步的实施例中，所述主体升降机构包括设置在底座内部的底板，穿透所述底板的升降输出齿轮，与升降输出齿轮传动连接的升降输入齿轮，设置在升降输入齿轮下方的固定板，穿透所述固定板与升降输入齿轮插接的丝杆，以及设置在丝杆端部且与主体滑动连接的滑动部。

在进一步的实施例中，所述旋转机构包括设置在旋转电机端部的输入轴，套接输入轴的旋转输入齿轮，与旋转输入齿轮传动连接的旋转输出齿轮，以及设置在旋转输出齿轮下方的旋转板块。

在进一步的实施例中，所述抓手升降机构包括设置在旋转臂内部的第一电机，设置在第一电机侧部的第一输出轴，套接第一输出轴的第一输出齿轮，与第一输出齿轮啮合的第一输入齿轮，插接第一输入齿轮的转轴，套接转轴的卷筒，与卷筒卷动连接的视觉抓手；所述转轴插接旋转臂、所述卷筒与视觉抓手之间设有钢丝绳。

在进一步的实施例中，所述滑动部包括与主体扣接的滑体，所述主体与滑体之间设有若干组滚柱。

在进一步的实施例中，所述连接件与连接臂之间设有第二旋转轴，所述连接臂与固定件之间设有第一旋转轴。

一种具有旋转升降功能的视觉传感抓手的抓取方法，包括：

S1：当视觉抓手需要进行抓取物体时，由主体升降机构、移动机构、旋转机构和抓手升降机构进行对视觉抓手的位置调整；

S2：主体升降组件带动主体进行升降，具体过程如下：由升降电机转动，带动升降输出齿轮进行转动，进而带动与升降输出齿轮传动连接的升降输入齿轮进行转动，进而带动插接升降输出齿轮的丝杆进行转动，进而使得主体在滑体内部进行滑动，完成主体的升降运动；

S3：移动机构带动主体进行水平移动，具体过程如下：由移动电机转动，带动套接移动电机输出轴的移动齿轮进行转动，进而带动与移动齿轮啮合的移动齿条进行移动，进而带动与固定块连接的横梁进行水平移动，进而带动与横梁连接的主体进行移动；

S4：旋转机构带动旋转臂进行旋转，具体过程如下：旋转电机进行转动，带动套接旋转电机输入轴的旋转输入齿轮进行转动，进而带动与旋转输入齿轮传动连接的旋转输出齿轮进行转动，进而带动与旋转输出齿轮插接的旋转臂进行转动，完成旋转臂旋转工作；

S5：抓手升降机构带动视觉抓手进行升降，具体过程如下：由第一电机带动第一输出轴进行转动，进而带动套接第一输出轴的第一输出齿轮进行转动，进而带动与第一输出齿轮啮合的第一输入齿轮进行转动，进而带动插接第一输入齿轮的转动轴进行转动，进而带动套接转动轴的卷筒进行转动，进而由卷筒卷动，进行对钢丝绳的卷取，进完成视觉抓手的升降；

S6：视觉抓手的抓取具体过程如下：由气缸抵住固定盘进行向下运动，进而带动固定盘向下运动，此时连接臂将沿第二旋转轴进行转动，进而带动固定件沿向滑块向内进滑动，进而抵住伸出轴沿滑块向内进行滑动，由夹块抵住需要抓取的物体，完成视觉抓手的抓取过程，在视觉抓手的抓取过程中，设置在固定盘圆心处的视觉传感器将实时传感抓取物体的周边环境，以方便操作者在远离或夹取物体在黑暗处的工作。

有益效果：本发明公开了一种具有旋转升降功能的视觉传感抓手及其抓取方法，在机械抓手内部设计视觉传感器，即使抓取物体处光线不足处或者距离操作者较远时，也可单独完成工作，节约成本。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明平移机构示意图。

图3是本发明旋转机构示意图。

图4是本发明升降机构示意图。

图5是本发明视觉抓手示意图。

图6是本发明视觉抓手升降机构示意图。

图7是本发明滑动部的结构示意图。

附图标记为：底座1、升降输出齿轮101、底板102、固定板103、升降输入齿轮104、升降皮带105、升降电机106、主体2、丝杆3、移动电机4、移动机构5、移动齿轮501、连接块502、固定块503、移动齿条504、横梁6、壳体7、旋转电机8、旋转机构9、旋转输入齿轮901、旋转皮带902、旋转输出齿轮903、旋转板块904、旋转臂10、第一电机1001、第一输出齿轮1002、第一输出轴1003、转动轴1004、第一输入齿轮1005、钢丝绳1006、卷筒1007、视觉抓手11、视觉传感器1101、固定盘1102、连接臂1103、伸出轴1104、夹块1105、滑块1106、固定件1107、第一旋转轴1108、连接件1109、第二旋转轴1110、连接盘1111、气缸1112、支撑架12、滑体13。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

一种具有旋转升降功能的视觉传感抓手及其抓取方法，包括：底座1、升降输出齿轮101、底板102、固定板103、升降输入齿轮104、升降皮带105、升降电机106、主体2、丝杆3、移动电机4、移动机构5、移动齿轮501、连接块502、固定块503、移动齿条504、横梁6、壳体7、旋转电机8、旋转机构9、旋转输入齿轮901、旋转皮带902、旋转输出齿轮903、旋转板块904、旋转臂10、第一电机1001、第一输出齿轮1002、第一输出轴1003、转动轴1004、第一输入齿轮1005、钢丝绳1006、卷筒1007、视觉抓手11、视觉传感器1101、固定盘1102、连接臂1103、伸出轴1104、夹块1105、滑块1106、固定件1107、第一旋转轴1108、连接件1109、第二旋转轴1110、连接盘1111、气缸1112、支撑架12、滑体13。

其中，所述支撑架12的上方设有壳体7，所述壳体7扣接横梁6，且所述横梁6也可当做配重块，更加节省了空间，所述横梁6的侧部设有移动机构5，所述移动机构5的下方设有移动电机4，所述移动机构5包括设置在移动电机4端部的输出轴，套接输出轴的移动齿轮501，与移动齿轮501啮合的移动齿条504，设置在移动齿条504两端的连接块502，以及设置在移动齿条504侧部的固定块503。

所述移动电机4的侧部设有主体2，所述主体2的下方设有底座1，所述底座1上方设有升降电机106，所述底座1的内部设有主体2升降机构，所述主体2升降机构包括设置在底座1内部的底板102，穿透所述底板102的升降输出齿轮101，与升降输出齿轮101传动连接的升降输入齿轮104，设置在升降输入齿轮104下方的固定板103，穿透所述固定板103与升降输入齿轮104插接的丝杆3，以及设置在丝杆3端部且与主体2滑动连接的滑动部。

所述滑动部包括与主体2扣接的滑体13，所述主体2与滑体13之间设有若干组滚柱，所述滑体13与横梁6固定连接。

所述主体2的端部设有旋转机构9，所述旋转机构9的上方设有旋转臂10，所述旋转机构9与旋转电机8连接，旋转机构9包括设置在旋转电机8端部的输入轴，套接输入轴的旋转输入齿轮901，与旋转输入齿轮901传动连接的旋转输出齿轮903，以及设置在旋转输出齿轮903下方的旋转板块904。

所述旋转臂10的内部设有抓手升降机构，抓手升降机构包括设置在旋转臂10内部的第一电机1001，设置在第一电机1001侧部的第一输出轴1003，套接第一输出轴1003的第一输出齿轮1002，与第一输出齿轮1002啮合的第一输入齿轮1005，插接第一输入齿轮1005的转轴，套接转轴的卷筒1007，与卷筒1007卷动连接的视觉抓手11；所述转轴插接旋转臂10、所述卷筒1007与视觉抓手11之间设有钢丝绳1006。

所述钢丝绳1006的一端固定连接视觉抓手11，所述视觉抓手11包括与钢丝绳1006固定连接的连接盘1111，搜书连接盘1111为圆形物体，且所述连接盘1111的四周设有连接件1109，所述连接件1109与连接臂1103连接，所述连接臂1103与连接件1109之间设有第二旋转轴1110，所述连接臂1103的端部与固定件1107进行连接，所述固定件1107与连接臂1103之间设有第一旋转轴1108，所述固定件1107活动连接滑块1106，所述滑块1106的下方设有固定盘1102，所述固定盘1102的圆心位置处设有视觉传感器1101，所述视觉传感器1101的四周为圆柱体凹槽，所述固定盘1102与连接盘1111之间设有气缸1112，所述滑块1106的侧部设有伸出轴1104，所述伸出轴1104的端部连接夹块1105，所述夹块1105的表层设有防滑层。

所述旋转输入齿轮901与旋转输出齿轮903之间设有旋转皮带902，所述升降输出齿轮101与升降输入齿轮104之间设有升降皮带105。

当视觉抓手11需要进行抓取物体时，由主体2升降机构、移动机构5、旋转机构9和抓手升降机构进行对视觉抓手11的位置调整，主体2升降组件带动主体2进行升降，具体过程如下：由升降电机106转动，带动升降输出齿轮101进行转动，进而带动与升降输出齿轮101传动连接的升降输入齿轮104进行转动，进而带动插接升降输出齿轮101的丝杆3进行转动，进而使得主体2在滑体13内部进行滑动，完成主体2的升降运动，移动机构5带动主体2进行水平移动，具体过程如下：由移动电机4转动，带动套接移动电机4输出轴的移动齿轮501进行转动，进而带动与移动齿轮501啮合的移动齿条504进行移动，进而带动与固定块503连接的横梁6进行水平移动，进而带动与横梁6连接的主体2进行移动，旋转机构9带动旋转臂10进行旋转，具体过程如下：旋转电机8进行转动，带动套接旋转电机8输入轴的旋转输入齿轮901进行转动，进而带动与旋转输入齿轮901传动连接的旋转输出齿轮903进行转动，进而带动与旋转输出齿轮903插接的旋转臂10进行转动，完成旋转臂10旋转工作，抓手升降机构带动视觉抓手11进行升降，具体过程如下：由第一电机1001带动第一输出轴1003进行转动，进而带动套接第一输出轴1003的第一输出齿轮1002进行转动，进而带动与第一输出齿轮1002啮合的第一输入齿轮1005进行转动，进而带动插接第一输入齿轮1005的转动轴1004进行转动，进而带动套接转动轴1004的卷筒1007进行转动，进而由卷筒1007卷动，进行对钢丝绳1006的卷取，进完成视觉抓手11的升降，视觉抓手11的抓取具体过程如下：由气缸1112抵住固定盘1102进行向下运动，进而带动固定盘1102向下运动，此时连接臂1103将沿第二旋转轴1110进行转动，进而带动固定件1107沿向滑块1106向内进滑动，进而抵住伸出轴1104沿滑块1106向内进行滑动，由夹块1105抵住需要抓取的物体，完成视觉抓手11的抓取过程，在视觉抓手11的抓取过程中，设置在固定盘1102圆心处的视觉传感器1101将实时传感抓取物体的周边环境，以方便操作者在远离或夹取物体在黑暗处的工作。本发明在机械抓手内部设计视觉传感器，即使抓取物体处光线不足处或者距离操作者较远时，也可单独完成工作，无需多人配合完成工作，节约成本，减少劳动力。

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。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种具有旋转升降功能的视觉传感抓手，其特征是，包括：

基础组件，包括支撑架、设置在支撑架侧部的底座，与底座连接的主体，以及设置在主体上方的旋转臂；

移动升降旋转组件，包括设置在支撑架上方的壳体，与壳体扣接的横梁，设置在横梁下方的移动机构，与移动机构连接的移动电机，设置在所述底座内部的主体升降机构，设置在所述主体端部的旋转机构，以及与旋转机构连接的旋转电机；

升降视觉抓手组件，包括设置在旋转臂内部的抓手升降机构，与抓手升降机构连接的连接盘，设置在所述连接盘四周的连接件，与连接件活动连接的连接臂，设置在连接臂端部的固定件，与固定件活动连接的滑块，固定连接滑块的固定盘，设置在固定盘圆心出的视觉传感器，以及设置在固定盘和连接盘之间的气缸；

所述移动机构包括设置在移动电机端部的输出轴，套接输出轴的移动齿轮，与移动齿轮啮合的移动齿条，设置在移动齿条两端的连接块，以及设置在移动齿条侧部的固定块；所述抓手升降机构包括设置在旋转臂内部的第一电机，设置在第一电机侧部的第一输出轴，套接第一输出轴的第一输出齿轮，与第一输出齿轮啮合的第一输入齿轮，插接第一输入齿轮的转轴，套接转轴的卷筒，与卷筒卷动连接的视觉抓手；所述转轴插接旋转臂、所述卷筒与视觉抓手之间设有钢丝绳；

所述连接件与连接臂之间设有第二旋转轴，所述连接臂与固定件之间设有第一旋转轴。

2.根据权利要求1所述的一种具有旋转升降功能的视觉传感抓手，其特征是：所述主体升降机构包括设置在底座内部的底板，穿透所述底板的升降输出齿轮，与升降输出齿轮传动连接的升降输入齿轮，设置在升降输入齿轮下方的固定板，穿透所述固定板与升降输入齿轮插接的丝杆，以及设置在丝杆端部且与主体滑动连接的滑动部。

3.根据权利要求1所述的一种具有旋转升降功能的视觉传感抓手，其特征是：所述旋转机构包括设置在旋转电机端部的输入轴，套接输入轴的旋转输入齿轮，与旋转输入齿轮传动连接的旋转输出齿轮，以及设置在旋转输出齿轮下方的旋转板块。

4.根据权利要求2所述的一种具有旋转升降功能的视觉传感抓手，其特征是：所述滑动部包括与主体扣接的滑体，所述主体与滑体之间设有若干组滚柱。

5.根据权利要求1所述的一种具有旋转升降功能的视觉传感抓手，其特征是：所述滑块的侧部设有伸出轴，所述伸出轴的端部设有夹块，所述夹块的表层设有防滑层。

6.根据权利要求1所述的一种具有旋转升降功能的视觉传感抓手的抓取方法，包括：

S1：当视觉抓手需要进行抓取物体时，由主体升降机构、移动机构、旋转机构和抓手升降机构进行对视觉抓手的位置调整；

S2：主体升降组件带动主体进行升降，具体过程如下：由升降电机转动，带动升降输出齿轮进行转动，进而带动与升降输出齿轮传动连接的升降输入齿轮进行转动，进而带动插接升降输出齿轮的丝杆进行转动，进而使得主体在滑体内部进行滑动，完成主体的升降运动；

S3：移动机构带动主体进行水平移动，具体过程如下：由移动电机转动，带动套接移动电机输出轴的移动齿轮进行转动，进而带动与移动齿轮啮合的移动齿条进行移动，进而带动与固定块连接的横梁进行水平移动，进而带动与横梁连接的主体进行移动；

S4：旋转机构带动旋转臂进行旋转，具体过程如下：旋转电机进行转动，带动套接旋转电机输入轴的旋转输入齿轮进行转动，进而带动与旋转输入齿轮传动连接的旋转输出齿轮进行转动，进而带动与旋转输出齿轮插接的旋转臂进行转动，完成旋转臂旋转工作；

S5：抓手升降机构带动视觉抓手进行升降，具体过程如下：由第一电机带动第一输出轴进行转动，进而带动套接第一输出轴的第一输出齿轮进行转动，进而带动与第一输出齿轮啮合的第一输入齿轮进行转动，进而带动插接第一输入齿轮的转动轴进行转动，进而带动套接转动轴的卷筒进行转动，进而由卷筒卷动，进行对钢丝绳的卷取，进完成视觉抓手的升降；

S6：视觉抓手的抓取具体过程如下：由气缸抵住固定盘进行向下运动，进而带动固定盘向下运动，此时连接臂将沿第二旋转轴进行转动，进而带动固定件沿向滑块向内进滑动，进而抵住伸出轴沿滑块向内进行滑动，由夹块抵住需要抓取的物体，完成视觉抓手的抓取过程，在视觉抓手的抓取过程中，设置在固定盘圆心处的视觉传感器将实时传感抓取物体的周边环境，以方便操作者在远离或夹取物体在黑暗处的工作。

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