CN109746917A - 一种用于自动化生产的机械手 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于自动化生产的机械手,通过在将机械爪的连接板可旋转的安装于伸缩臂上,连接板两侧分别对称安装有两伸缩杆,两伸缩杆端部分别安装有两夹臂,两夹臂上分别安装有两下夹持部,两下夹持部上分别弹性安装有扭力件,两所述下夹持部上方分别通过两所述扭力件可旋转的安装有两上夹持部,使得对产品进行夹持时,产品能够被抬高一定距离,减少了机械手动作,缩短了机械手工作时间,提高了工作效率,降低了装置成本。机械手控制系统以AVR(ATmega64)单片机和RS232通信模块为核心,具有更好的稳定性和程序处理效率,实现起来比较方便,使机械手在运转过程中能够更加的稳定高效,实现方式简单。

Description

一种用于自动化生产的机械手
技术领域
本发明涉及机械手技术领域,特别是指一种用于自动化生产的机械手。
背景技术
在工业生产中,常需要对产品进行抓取、移动及放置等动作,在一些小型企业中,一般都采用人工的方式实现上述动作,而人工在进行上述动作时,由于操作单一重复,易造成疲劳,导致其可靠性差、生产效率低。
而现代工业中,自动化机械手得到广泛应用,由于自动化生产的高精度、高质量及高效率等特点,很好的解决了人工操作中存在的问题。但是现有的机械手多存在占用空间大、装置成本和维修费用过高等局限性,尤其对于小型企业来说,过高的成本会使得其无力负担,从而放弃工厂的自动化进程。
现有技术中一种多自由度自动控制机械手,通过多自由度能随意翻转的机械手控制系统,大大提高了机械手抓取及放置产品的准确性,但是由于此机械手结构较为复杂,技术难度较大,工作效率低,设备的成本和维护费用都比较高,部分小型私营企业不适用此机械手。
发明内容
有鉴于此,本发明的目的在于提出一种用于自动化生产的机械手,通过在机械爪上设置上夹持部与下夹持部,物体在被夹持时能够上升一定的高度,通过采用以AVR(ATmega64)单片机和RS232通信模块为核心的控制系统,解决了现有机械手结构较为复杂,技术难度较大,工作效率低,设备的成本和维护费用都比较高的问题。
基于上述目的本发明提供的一种用于自动化生产的机械手,包括执行机构与控制系统,所述执行机构包括,
底座;
主伸缩轴,可伸缩的竖直安装于所述底座上;
转盘,可旋转的安装于所述主伸缩轴上;
横臂,横向安装于所述转盘上;
伸缩臂,可伸缩的安装于所述横臂上;
机械爪,可旋转的安装于所述伸缩杆上,包括,
连接板,可旋转的安装于所述伸缩臂上;
两伸缩杆,对称安装于所述连接板两侧;
两夹臂,分别安装于两所述伸缩杆端部;
两下夹持部,分别安装于所述夹臂上,所述两下夹持部相对设置;
两扭力件,分别弹性安装于两所述夹持部上;
两上夹持部,分别通过两所述扭力件可旋转的安装于两所述夹持部上方,所述上夹持部向产品所在方向倾斜且上夹持部先于所述下夹持部接触到产品,所述上夹持部与所述下夹持部之间的角度大于0°小于90°。
可选的,所述伸缩臂端部安装有旋转电机,所述旋转电机输出端安装有旋转轴,所述旋转轴固定于所述连接板固定连接。
可选的,所述上夹持部接触产品的端部设有弧形的上摩擦件,所述下夹持部接触产品的端部设有弧形的下摩擦件。
可选的,所述控制系统包括上位机和单片机主控电路,所述单片机主控电路以AVR(ATmega64)单片机和RS232通信模块为核心,外接矩阵按键模块和电源。
可选的,所述ATmega64单片机工作在8MHZ的频率下,采用+5V的直流电源供电。
可选的,所述主伸缩杆、转盘、伸缩臂、旋转电机及伸缩杆采用电力驱动且与所述AVR(ATmega64)单片机电性连接,由AVR(ATmega64)单片机控制其运动。
从上面所述可以看出,本发明提供的一种用于自动化生产的机械手,通过在将机械爪的连接板可旋转的安装于伸缩臂上,连接板两侧分别对称安装有两伸缩杆,两伸缩杆端部分别安装有两夹臂,两夹臂上分别安装有两下夹持部,两下夹持部上分别弹性安装有扭力件,两所述下夹持部上方分别通过两所述扭力件可旋转的安装有两上夹持部,使得对产品进行夹持时,产品能够被抬高一定距离,减少了机械手动作,缩短了机械手工作时间,提高了工作效率,降低了装置成本。机械手控制系统以AVR(ATmega64)单片机和RS232通信模块为核心,外接矩阵按键模块和电源等硬件电路,AVR(ATmega64)单片机内置RC振荡电路和复位电路,拥有内置多路的PWM输出且具有更好的稳定性和程序处理效率,实现起来比较方便,它是高度灵活性的嵌入式高效微控制器,使机械手在运转过程中能够更加的稳定高效,实现方式简单。同时机械手拥有多个自由度,能够很好的应用于多种场景,实用性强。
附图说明
图1为本发明实施例一种用于自动化生产的机械手的结构示意图;
图2为本发明实施例一种用于自动化生产的机械手的机械爪的俯视图;
图3为本发明实施例一种用于自动化生产的机械手的机械爪的主视图。
图4为本发明实施例一种用于自动化生产的机械手的机械爪准备抓取产品的示意图;
图5为本发明实施例一种用于自动化生产的机械手的机械爪抓起产品的示意图;
图6为本发明实施例一种用于自动化生产的机械手应用于两传送带之间的结构示意图;
图7为本发明实施例一种用于自动化生产的机械手的单片机最小系统设计图;
图8为本发明实施例一种用于自动化生产的机械手的单片机外部晶振电路;
图9为本发明实施例一种用于自动化生产的机械手的单片机复位电路;
图10为本发明实施例一种用于自动化生产的机械手的矩阵按键电路图;
图11为本发明实施例一种用于自动化生产的机械手的串口通信电路图;
图12为本发明实施例一种用于自动化生产的机械手的单片机程序设计流程图;
图13为本发明实施例一种用于自动化生产的机械手的系统连接示意图。
图中:1-底座、2-主伸缩轴、3-转盘、4-横臂、5-伸缩臂、6-机械爪、7-第一传送带、8-第二传送带、9-光电开关、10-第一限位开关、11-第二限位开关、12-第三限位开关、13-第四限位开关、14-产品、51-旋转电机、52-旋转轴、61-连接板、62-伸缩杆、63-夹臂、64-下夹持部、65-扭力件、66-上夹持部、67-上摩擦件、68-下摩擦件。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白,以下结合具体实施例,并参照附图,对本发明进一步详细说明。
需要说明的是,本发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量,可见“第一”“第二”仅为了表述的方便,不应理解为对本发明实施例的限定,后续实施例对此不再一一说明。
作为本发明的其中一种实施例,如图1至图6所示,一种用于自动化生产的机械手,包括底座1,所述底座1上方安装有主伸缩轴2,所述主伸缩轴2上可旋转的安装有转盘3,所述转盘3上横向安装有横臂4,所述横臂4上安装有可伸缩的伸缩臂5,所述伸缩臂5上可旋转的安装有机械爪6,所述机械爪6包括连接板61,所述连接板61可旋转的安装于所述伸缩臂5上,所述连接板61两侧分别对称安装有两伸缩杆62,两所述伸缩杆62端部分别安装有两夹臂63,两所述夹臂63上分别安装有两下夹持部64,两所述下夹持部64上分别弹性安装有扭力件65,两所述下夹持部64上方分别通过两所述扭力件65可旋转的安装有两上夹持部66,两所述上夹持部66分别向物料所在方向倾斜,两所述上夹持部66先于两所述下夹持部64接触到物料,所述上夹持部与所述下夹持部之间的角度大于0°小于90°,在本实施例中,其角度选取为45°。机械手在对物品进行夹持转运时,伸缩杆62伸长,使得夹臂63夹紧,上夹持部66先接触产品14并对产品14进行夹紧,之后在夹臂63夹紧动作的继续进行下,上夹持部66在扭力件65的作用下向上旋转并夹持着产品14上升一定的距离,直至下夹持部64对产品14进行夹紧,如此,机械手在将产品14从一处转运到相同高度的另一处时,横臂4无需进行上升下降的动作,只需在转运过程中,将机械爪6旋转一定角度,使得机械爪6的开口朝向产品14即可,节省了机械手的动作,提高了工作效率,延长了机械手的寿命,同时在进行放置时,下夹持部64先离开产品14,在扭力件的作用在,上夹持部66在产品14放置稳定后才会离开产品14,放置的效果更好,工作更加稳定。
在本具体实施例中,所述伸缩臂5端部安装有旋转电机51,所述旋转电机51输出端安装有旋转轴52,所述旋转轴52固定于所述连接板61固定连接,实现机械爪6的旋转。
在本具体实施例中,为了使夹持更加顺利稳定,所述上夹持部66接触产品14的端部设有弧形的上摩擦件67,所述下夹持部64接触产品14的端部设有弧形的下摩擦件68,使产品14在被夹持时不易掉落,使机械手运行更加稳定。
作为本发明的另一种实施例,一种用于自动化生产的机械手,应用于传送带之间的产品转运,如图2至图13所示,包括执行机构与控制系统。所述执行机构包括底座1,所述底座1上方安装有主伸缩轴2,所述主伸缩轴2上可旋转的安装有转盘3,所述转盘3上横向安装有横臂4,所述横臂4上安装有可伸缩的伸缩臂5,所述伸缩臂5上可旋转的安装有机械爪6,所述机械爪6包括连接板61,所述连接板61可旋转的安装于所述伸缩臂5上,所述连接板61两侧分别对称安装有两伸缩杆62,两所述伸缩杆62端部分别安装有两夹臂63,两所述夹臂63上分别安装有两下夹持部64,两所述下夹持部64上分别弹性安装有扭力件65,两所述下夹持部64上方分别通过两所述扭力件65可旋转的安装有两上夹持部66,两所述上夹持部66分别向物料所在方向倾斜,两所述上夹持部66先于两所述下夹持部64接触到物料,所述上夹持部与所述下夹持部之间的角度大于0°小于90°,在本实施例中,其角度选取为45°。所述伸缩臂5端部安装有旋转电机51,所述旋转电机51输出端安装有旋转轴52,所述旋转轴52固定于所述连接板61固定连接,实现机械爪6的旋转。机械手在对物品进行夹持转运时,产品14放置于第一传送带7上,横臂4自第二传动带8的位置向第一传送带7的方向旋转时,旋转电机51旋转一定角度,使得机械爪6的开口对着产品,之后对产品进行夹持,可使得产品上升一定的距离,机械爪6夹持物品向第二传动带8运动的过程中,旋转电机51旋转一定角度,使机械爪6开口对着第二传动带8运动方向,只需打开机械爪6即可实现对产品14的放置,执行机构动作简洁,且结构简单,不仅工作效率高,同时装置成本低,使用寿命长。
所述控制系统包括上位机和单片机主控电路,所述单片机主控电路以AVR(ATmega64)单片机和RS232通信模块为核心,外接矩阵按键模块和电源等硬件电路。ATmega64单片机工作在8MHZ的频率下,采用+5V的直流电源供电,单片机通过动态扫描识别矩阵按键,可大大减少单片机I/O口的使用。使用按键时由于这种按键是机械式的开关,当按键被按下时,键会震动一小段时间才稳定,为了避免误判为多次输入同一按键,在侦测到有按键被按下,就延迟一小段时间,使键盘跳过抖动状态以达稳定状态,再去判读所按下的键,就可以让键盘的输入稳定。RS232通信模块用于计算机接口与终端或外设之间的近端连接。9针串口包括数据通道接收载波的检测接口、接收数据接口、发送数据接口、数据终端就绪、信号地线、数据就绪、请求发送接口、清除发送接口、振铃指示。所述第一传动带7端部设有光电开关9,用于检测产品的位置,所述横臂4的两侧分别设有第一限位开关10与第二限位开关11,所述第一限位开关10与第一传动带7位置相对应,使横臂4运转至产品14所在处停止,所述第二限位开关11与第二传动带8位置相对应,使横臂4运转至产品14预定落点处停止,所述主伸缩轴2上还设置有第三限位开关12与第四限位开关13,分别对主伸缩轴2的上移位置及下移位置做限位,所述主伸缩杆2、转盘3、伸缩臂5、旋转电机51及伸缩杆62采用电力驱动且与所述AVR(ATmega64)单片机电性连接,由AVR(ATmega64)单片机控制其运动,所述光电开关9、第一限位开关10、第二限位开关11、第三限位开关12及第四限位开关13与所述AVR(ATmega64)单片机电性连接。AVR(ATmega64)单片机内置RC振荡电路和复位电路,拥有内置多路的PWM输出且具有更好的稳定性和程序处理效率,实现起来比较方便,它是高度灵活性的嵌入式高效微控制器,使机械手在运转过程中能够更加的稳定高效,实现方式简单。
在本具体实施例中,为了使夹持更加顺利稳定,所述上夹持部66接触产品14的端部设有弧形的上摩擦件67,所述下夹持部64接触产品14的端部设有弧形的下摩擦件68,使产品14在被夹持时不易掉落,使机械手运行更加稳定。
所属领域的普通技术人员应当理解:以上任何实施例的讨论仅为示例性的,并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子;在本发明的思路下,以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合,并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化,为了简明它们没有在细节中提供。因此,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何省略、修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种用于自动化生产的机械手,其特征在于,包括执行机构与控制系统,所述执行机构包括,
底座;
主伸缩轴,可伸缩的竖直安装于所述底座上;
转盘,可旋转的安装于所述主伸缩轴上;
横臂,横向安装于所述转盘上;
伸缩臂,可伸缩的安装于所述横臂上;
机械爪,可旋转的安装于所述伸缩杆上,包括,
连接板,可旋转的安装于所述伸缩臂上;
两伸缩杆,对称安装于所述连接板两侧;
两夹臂,分别安装于两所述伸缩杆端部;
两下夹持部,分别安装于所述夹臂上,所述两下夹持部相对设置;
两扭力件,分别弹性安装于两所述夹持部上;
两上夹持部,分别通过两所述扭力件可旋转的安装于两所述夹持部上方,所述上夹持部向产品所在方向倾斜且上夹持部先于所述下夹持部接触到产品,所述上夹持部与所述下夹持部之间的角度大于0°小于90°。
2.根据权利要求1所述的一种用于自动化生产的机械手,其特征在于,所述伸缩臂端部安装有旋转电机,所述旋转电机输出端安装有旋转轴,所述旋转轴固定于所述连接板固定连接。
3.根据权利要求1所述的一种用于自动化生产的机械手,其特征在于,所述上夹持部接触产品的端部设有弧形的上摩擦件,所述下夹持部接触产品的端部设有弧形的下摩擦件。
4.根据权利要求1所述的一种用于自动化生产的机械手,其特征在于,所述控制系统包括上位机和单片机主控电路,所述单片机主控电路以AVR(ATmega64)单片机和RS232通信模块为核心,外接矩阵按键模块和电源。
5.根据权利要求4所述的一种用于自动化生产的机械手,其特征在于,所述ATmega64单片机工作在8MHZ的频率下,采用+5V的直流电源供电。
6.根据权利要求1或2或4所述的一种用于自动化生产的机械手,其特征在于,所述主伸缩杆、转盘、伸缩臂、旋转电机及伸缩杆采用电力驱动且与所述AVR(ATmega64)单片机电性连接,由AVR(ATmega64)单片机控制其运动。
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