CN110053961A - 一种智能防滑夹持器 - Google Patents

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牛国臣
管若乔
马子旋
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J15/00—Gripping heads and other end effectors
    • B25J15/08—Gripping heads and other end effectors having finger members
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65G—TRANSPORT OR STORAGE DEVICES, e.g. CONVEYORS FOR LOADING OR TIPPING, SHOP CONVEYOR SYSTEMS OR PNEUMATIC TUBE CONVEYORS
    • B65G47/00—Article or material-handling devices associated with conveyors; Methods employing such devices
    • B65G47/74—Feeding, transfer, or discharging devices of particular kinds or types
    • B65G47/90—Devices for picking-up and depositing articles or materials

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Abstract

一种智能防滑夹持器。其包括主控计算机、舵机、通讯模块和机器手；所述的机器手包括主动旋转臂、主动抓取臂、从动旋转臂、铰接轴、前盖板、后盖板、机匣、连接柱和螺杆；本发明效果：能增强夹持效率，简化控制方式，保证了用户安全，最终可以起到增大用户使用量，增加经济效益的作用。基于智能设备的机械结构控制方式是当前工业设备发展的趋势，而低功耗及蓝牙无线数据传输是实现智能化控制的重要手段。本装置因其先进的技术性、人性化的设计理念以及在科技强国的社会需求的背景下，在相关行业的应用前景非常广阔。本装置应用改善了用户操作体验、提高了产品的质量及智能化程度，具有广泛的社会效益。

Description

一种智能防滑夹持器
技术领域
本发明属于机器人部件结构技术领域，特别是涉及一种智能防滑夹持器。
背景技术
工业机器人夹持器机构是机器人操作机与工件、工具等直接接触并进行作业的装置,是机器人的关键部件之一。它的性能好坏对提高机器人效率,发挥机器人作用影响很大。新型夹持器机构的研制不仅可以改善机器人手爪功能而且能够扩大机器人应用领域。因此,近年来关于该方面的研究得到了各国学者的普遍重视,是目前工业机器人研究中最活跃的领域之一。
工业机器人手部除焊接、喷涂等机器人的终端是焊钳、喷枪等专用工具外,其它工种如搬运、装配等机器人都配有夹持器。目前使用的或研制中的夹持器种类很多,为了便于研究,根据其结构、性能和应用方式分为四种:
(1)简单的夹持器机构:这类夹持器只适合抓取外形规则的物体,应用范围有限。但因其结构简单、造价低廉,所以目前使用得较多。
(2)多夹持器系统:此类夹持器主要用于抓拿对象种类较多、外形变化较大的场所。它的优点是在操作过程中机器人可根据抓拿对象选择不同的夹持器,免除了因抓拿对象的变化而更换机器人终端设备的麻烦。其缺点是结构复杂,增加了机器人腕部的负载。
(3)柔性夹持器机构:此类夹持器的特点是在操作过程中不存在固定不变的夹持形心,所以它可抓拿形状变化较大的物体,但由于其失去了对抓拿物空间位姿的精确控制,因此不适于机器人的装配操作,在实际应用中有局限性。
(4)仿人手型夹持器机构:此类夹持器的特点是它的机械结构与人手相似,具有多个可独立驱动的关节,在操作过程中可通过关节的动作使被抓拿物体在空间做有限度地移、转,调整被抓拿物体在空间的位姿。在作业过程中,这种小范围的调整是十分必要的,它对提高机器人作业的准确性有利。因此仿人手型夹持器的应用前景十分广阔,但由于其结构和控制系统非常复杂,目前尚处于研究阶段,实际使用的寥若晨星。
总之,夹持器机构种类较多,但其中有些在技术上尚不成熟,有待进一步开发研究。因此,如何提高现有夹持器机构的性能并从国情出发,研制能满足各种作业要求,实用可靠,结构简单,造价低廉的夹持器机构是我们的主要任务。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种智能防滑夹持器。
为了达到上述目的，本发明提供的智能防滑夹持器包括主控计算机、舵机、通讯模块和机器手；所述的机器手包括主动旋转臂、主动抓取臂、从动旋转臂、铰接轴、前盖板、后盖板、机匣、连接柱和螺杆；其中，机匣为U形板状结构，底面固定在机器人的安装座上，每个侧面的前后部位分别贯穿设有一根铰接轴；主动旋转臂为弧形爪，后端的弧形边缘上形成有轮齿，内侧边缘中部形成有波浪形握齿，两个主动旋转臂的后部分别连接在位于机匣前部的两根铰接轴的外端，并且两个主动旋转臂相平行设置；两个主动抓取臂并排设置在两个主动旋转臂之间，相邻主动旋转臂和主动抓取臂以及两个主动抓取臂之间利用连接柱相互连接；前盖板的内侧面同时连接在两个主动旋转臂和两个主动抓取臂的外侧中部边缘上；从动旋转臂也为弧形爪，后端的弧形边缘上形成有轮齿，内侧边缘中部形成有波浪形握齿，两个从动旋转臂的后部分别连接在位于机匣后部的两根铰接轴的外端，并且两个主动旋转臂相平行设置，同时位于同一侧的一个主动旋转臂和一个从动旋转臂上的轮齿相啮合；后盖板为U形板状结构，两侧边分别连接在两个从动旋转臂上相对的侧面中部之间；螺杆的两端分别从内向外贯穿后盖板的侧面以及从动旋转臂后利用螺母固定；主控计算机、舵机、通讯模块安装在机器手的机匣内部，主控计算机分别与舵机和通讯模块电连接，舵机的输出轴与位于机匣前部的两根铰接轴内端相连接，通讯模块以无线的方式与操作人员的智能手机相连接。
所述的主动旋转臂、主动抓取臂和从动旋转臂上的波浪形握齿处表面均设有一层由高密度海绵和可生物降解的乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA材料贴合而成的防滑层。
所述的后盖板的底面内表面上附有一层海绵，在抓取某些夹持物时可避免该物体的尖锐部位损伤本夹持器和更好地放置某些尖锐物体。
所述的主控计算机采用低功耗嵌入式单片机；通讯模块采用低功耗蓝牙模块。
本发明提供的智能防滑夹持器具有如下有益效果：
·经济效益：
本智能防滑夹持器能够增强夹持效率，简化控制方式，保证了用户安全，最终可以起到增大用户使用量，增加经济效益的作用。
另一方面，基于智能设备的机械结构控制方式是当前工业设备发展的趋势，而低功耗及蓝牙无线数据传输是实现智能化控制的重要手段。本装置因其先进的技术性、人性化的设计理念以及在科技强国的社会需求的背景下，在相关行业的应用前景非常广阔。
·社会效益
智能防滑夹持器的应用改善了用户的操作体验、提高了产品的质量及智能化程度，具有广泛的社会效益。
本装置的研制使得夹持器朝着更加人性化，智能化的方向迈出一大步，在夹持器结构设计方面进行了新的尝试和探索。
附图说明
图1为本发明提供的智能防滑夹持器中机器手结构立体图。
图2本发明提供的智能防滑夹持器中控制部件构成框图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
如图1、图2所示，本发明提供的智能防滑夹持器包括主控计算机1、舵机2、通讯模块3和机器手；所述的机器手包括主动旋转臂4、主动抓取臂5、从动旋转臂6、铰接轴7、前盖板8、后盖板9、机匣10、连接柱11和螺杆12；其中，机匣10为U形板状结构，底面固定在机器人的安装座上，每个侧面的前后部位分别贯穿设有一根铰接轴7；主动旋转臂4为弧形爪，后端的弧形边缘上形成有轮齿，内侧边缘中部形成有波浪形握齿，两个主动旋转臂4的后部分别连接在位于机匣10前部的两根铰接轴7的外端，并且两个主动旋转臂4相平行设置；两个主动抓取臂5并排设置在两个主动旋转臂4之间，相邻主动旋转臂4和主动抓取臂5以及两个主动抓取臂5之间利用连接柱11相互连接；前盖板8的内侧面同时连接在两个主动旋转臂4和两个主动抓取臂5的外侧中部边缘上；从动旋转臂6也为弧形爪，后端的弧形边缘上形成有轮齿，内侧边缘中部形成有波浪形握齿，两个从动旋转臂6的后部分别连接在位于机匣10后部的两根铰接轴7的外端，并且两个主动旋转臂4相平行设置，同时位于同一侧的一个主动旋转臂4和一个从动旋转臂6上的轮齿相啮合；后盖板9为U形板状结构，两侧边分别连接在两个从动旋转臂6上相对的侧面中部之间；螺杆12的两端分别从内向外贯穿后盖板9的侧面以及从动旋转臂6后利用螺母固定；主控计算机1、舵机2、通讯模块3安装在机器手的机匣10内部，主控计算机1分别与舵机2和通讯模块3电连接，舵机2的输出轴与位于机匣10前部的两根铰接轴7内端相连接，通讯模块3以无线的方式与操作人员的智能手机相连接。
所述的主动旋转臂4、主动抓取臂5和从动旋转臂6上的波浪形握齿处表面均设有一层由高密度海绵和可生物降解的乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA材料贴合而成的防滑层。
所述的后盖板9的底面内表面上附有一层海绵，在抓取某些夹持物时可避免该物体的尖锐部位损伤本夹持器和更好地放置某些尖锐物体。
所述的主控计算机1采用低功耗嵌入式单片机；通讯模块3采用低功耗蓝牙模块。
现将本发明提供的智能防滑夹持器使用方法阐述如下：
当需要利用本发明提供的智能防滑夹持器抓取诸如位于地面上的夹持物时，首先由操作人员将机匣10的底面利用螺栓固定在机器人的安装座上，然后利用智能手机发出操作指令，该操作指令将以无线的方式经通讯模块3传送给主控计算机1。主控计算机1接收到该操作指令后启动舵机2，使舵机2的输出轴进行旋转，由此通过与主动旋转臂4相连的铰接轴7使主动旋转臂4以及主动抓取臂5向外转动，由于主动旋转臂4与从动旋转臂6的后端轮齿是相啮合的，因此从动旋转臂6的前部也将向外转动，这时主动旋转臂4、主动抓取臂5和从动旋转臂6呈张开状态，之后使主动旋转臂4、主动抓取臂5和从动旋转臂6的前端全部触地，同时使夹持物位于主动旋转臂4和从动旋转臂6之间；然后使舵机2的输出轴反向旋转，由此带动主动旋转臂4、主动抓取臂5和从动旋转臂6的上部向内转动，使夹持物紧贴地面时被主动旋转臂4、主动抓取臂5和从动旋转臂6铲起。之后由机器人将本智能防滑夹持器连同夹持物运送到所需要放置的部位，最后按上述方法松开主动旋转臂4、主动抓取臂5和从动旋转臂6即可。
另外，主动旋转臂4、主动抓取臂5和从动旋转臂6上的防滑层不仅具有较大弹性，可以保证夹持器近端与夹持物始终保持一定距离，而且防滑层在夹持器扭矩的作用下会产生形变，进而可增大主动旋转臂4、主动抓取臂5和从动旋转臂6与夹持物的接触面积，将动旋转臂4、主动抓取臂5和从动旋转臂6与夹持物的受力较均匀地分散开，以减小夹持物和夹持器所受压强。这种设计既能增强夹持器抓握效果，又能保证夹持物不受损伤，且可大幅度延长夹持器的使用寿命。

Claims (4)

1.一种智能防滑夹持器，其特征在于：所述的智能防滑夹持器包括主控计算机(1)、舵机(2)、通讯模块(3)和机器手；所述的机器手包括主动旋转臂(4)、主动抓取臂(5)、从动旋转臂(6)、铰接轴(7)、前盖板(8)、后盖板(9)、机匣(10)、连接柱(11)和螺杆(12)；其中，机匣(10)为U形板状结构，底面固定在机器人的安装座上，每个侧面的前后部位分别贯穿设有一根铰接轴(7)；主动旋转臂(4)为弧形爪，后端的弧形边缘上形成有轮齿，内侧边缘中部形成有波浪形握齿，两个主动旋转臂(4)的后部分别连接在位于机匣(10)前部的两根铰接轴(7)的外端，并且两个主动旋转臂(4)相平行设置；两个主动抓取臂(5)并排设置在两个主动旋转臂(4)之间，相邻主动旋转臂(4)和主动抓取臂(5)以及两个主动抓取臂(5)之间利用连接柱(11)相互连接；前盖板(8)的内侧面同时连接在两个主动旋转臂(4)和两个主动抓取臂(5)的外侧中部边缘上；从动旋转臂(6)也为弧形爪，后端的弧形边缘上形成有轮齿，内侧边缘中部形成有波浪形握齿，两个从动旋转臂(6)的后部分别连接在位于机匣(10)后部的两根铰接轴(7)的外端，并且两个主动旋转臂(4)相平行设置，同时位于同一侧的一个主动旋转臂(4)和一个从动旋转臂(6)上的轮齿相啮合；后盖板(9)为U形板状结构，两侧边分别连接在两个从动旋转臂(6)上相对的侧面中部之间；螺杆(12)的两端分别从内向外贯穿后盖板(9)的侧面以及从动旋转臂(6)后利用螺母固定；主控计算机(1)、舵机(2)、通讯模块(3)安装在机器手的机匣(10)内部，主控计算机(1)分别与舵机(2)和通讯模块(3)电连接，舵机(2)的输出轴与位于机匣(10)前部的两根铰接轴(7)内端相连接，通讯模块(3)以无线的方式与操作人员的智能手机相连接。
2.根据权利要求1所述的智能防滑夹持器，其特征在于：所述的主动旋转臂(4)、主动抓取臂(5)和从动旋转臂(6)上的波浪形握齿处表面均设有一层由高密度海绵和可生物降解的乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA材料贴合而成的防滑层。
3.根据权利要求1所述的智能防滑夹持器，其特征在于：所述的后盖板(9)的底面内表面上附有一层海绵，在抓取某些夹持物时可避免该物体的尖锐部位损伤本夹持器和更好地放置某些尖锐物体。
4.根据权利要求1所述的智能防滑夹持器，其特征在于：所述的主控计算机(1)采用低功耗嵌入式单片机；通讯模块(3)采用低功耗蓝牙模块。
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