CN110076818B - 一种用于抓取不规则物体的机械手 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于抓取不规则物体的机械手，包括底座，底座上设有底盘旋转机构，底盘旋转机构上经支撑件连接有转臂机构，转臂机构的末端设有安装块，安装块上设有爪部转动机构，爪部转动机构连接有夹爪；所述夹爪包括与爪部转动机构相连的电机固定架，电机固定架上设有第一伺服电机，第一伺服电机的输出轴螺纹连接有螺管，螺管连接有第一连接块，第一连接块铰接有多个爪臂，每个爪臂上铰接有弹性调整机构；所述电机固定架的端面经连杆固定连接有第二连接块，第二连接块上设有与螺管相配合的通孔，第二连接块铰接有多个拉杆，每个拉杆与对应的爪臂相铰接。本发明可以实现对不规则物体的准确抓取，使得不规则物体的抓取工作可靠快捷。
Description
技术领域
本发明涉及一种机械手，特别是一种用于抓取不规则物体的机械手。
背景技术
在当代工业生产中，随着科技日新月益的发展，机械人手臂即机械手与有人类的手臂最大区别就在于：其具有较高的灵活度与超强的耐力度。然而，对于某些异形不规则零件来说，如三棱锥形、球形和圆台形状的物体，由 于目前还没有一种专门用于抓取该类物体的机械手夹具，使用现有的机械手来抓取仍然比较困难，尤其是三棱锥形和球形物体，即使人工来抓取也很困难。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种用于抓取不规则物体的机械手。本发明可以实现对不规则物体的准确抓取，使得不规则物体的抓取工作可靠快捷。
本发明的技术方案：一种用于抓取不规则物体的机械手，包括底座，底座上设有底盘旋转机构，底盘旋转机构上经支撑件连接有转臂机构，转臂机构的末端设有安装块，安装块上设有爪部转动机构，爪部转动机构连接有夹爪；所述夹爪包括与爪部转动机构相连的电机固定架，电机固定架上设有第一伺服电机，第一伺服电机的输出轴螺纹连接有螺管，螺管连接有第一连接块，第一连接块铰接有多个爪臂，每个爪臂上铰接有弹性调整机构；所述电机固定架的端面经连杆固定连接有第二连接块，第二连接块上设有与螺管相配合的通孔，第二连接块铰接有多个拉杆，每个拉杆与对应的爪臂相铰接。
前述的用于抓取不规则物体的机械手中，所述底盘旋转机构包括转盘，转盘底部的内侧固定有内齿轮，内齿轮啮合有经轴固定在转盘底部的多个被动齿轮，所述底座上设有第二伺服电机，第二伺服电机的电机轴连接有设置在转盘底部的主动齿轮，且主动齿轮与多个被动齿轮相啮合。
前述的用于抓取不规则物体的机械手中，所述内齿轮的侧面上设有多个槽体，转盘上设有与槽体相配合的半圆柱形凸起，半圆柱形凸起的两端设有限位块。
前述的用于抓取不规则物体的机械手中，所述底座上设有与转盘外侧相配合的限位环。
前述的用于抓取不规则物体的机械手中，所述转臂机构包括与支撑件相连的第一关节连接件，第一关节连接件铰接有第一悬臂，第一悬臂经第二关节连接件铰接有第二悬臂，第二悬臂经第三关节连接件铰接有第三悬臂，第三悬臂经第四关节连接件与安装块相连，所述第二悬臂的底部设有下端连接件；所述支撑件与第二关节连接件之间设有第一气缸，第一关节连接件与下端连接件之间设有第二气缸，第三关节连接件与下端连接件之间设有第三气缸，第三关节连接件与第四关节连接件之间设有第四气缸。
前述的用于抓取不规则物体的机械手中，所述爪部转动机构包括设置在安装块上的第三伺服电机，第三伺服电机的电机轴与电机固定架的底部相连；所述第三伺服电机的侧面套设有固定套，固定套的端面上设有圆环槽，所述电机固定架的底部经连杆连接有与圆环槽相配合的滑轮。
前述的用于抓取不规则物体的机械手中，所述弹性调整机构包括与爪臂相连的第三连接块，第三连接块的两端分别铰接有一个侧臂，第三连接块的上方设有第四连接块，第四连接块的两端分别铰接有一个连接板，所述连接板与对应侧臂的中部相铰接；所述第三连接块和第四连接块贯穿设有滑动杆，第三连接块和第四连接块之间设有套设在滑动杆外侧的弹簧，滑动杆的端部设有第一压板，第一压板的两端分别铰接有一个第二压板，每个第二压板均铰接有一个第三压板，每个第三压板与对应侧臂的端部相连。
前述的用于抓取不规则物体的机械手中，所述第一压板、第二压板和第三压板上均设有条纹状的防滑凸起。
前述的用于抓取不规则物体的机械手中，所述底座上设有多个安装孔。
前述的用于抓取不规则物体的机械手中，所述底座的底部设有多个硅胶垫。
与现有技术相比，本发明通过底座上的底盘旋转机构带动转臂机构水平转动，转臂机构经安装块连接爪部转动机构，爪部转动机构与夹爪相连。通过转臂机构控制夹爪抓取的方位，通过爪部转动机构能更好得调整夹爪爪臂相对目标物体的位置，使得夹爪顺利张开并抓取目标物体。每个爪臂上铰接弹性调整机构，夹爪抓取不规则物体时，弹性调整机构上的第一压板、第二压板和第三压板与目标物体表面相贴合，当目标物体为不规则物体时，弹性调整机构根据不规则物体表面的角度调整自身角度，通过弹簧的回复力将第一压板、第二压板和第三压板紧紧压在目标物体的表面上，再配合转臂机构抓起目标物体。
本发明的底盘旋转机构通过第二伺服电机带动主动齿轮转动，主动齿轮带动与其啮合的多个被动齿轮转动，通过多个被动齿轮带动内齿轮转动，内齿轮带动转盘转动，从而实现转臂机构整体的转动。这种齿轮啮合的方式十分紧密，且传动稳定，能大大减小部件运作时的振动。内齿轮上的槽体与转盘上的半圆柱形凸起相契合实现二者的固定，配合简单可靠，拆卸十分方便。
本发明的转臂机构通过气缸驱动的方式实现第一悬臂、第二悬臂和第三悬臂的转动动作，具有响应时间快的特点，能大大提高工作效率。
本发明通过在第一压板、第二压板和第三压板上设置条纹状的防滑凸起，能够增加第一压板、第二压板和第三压板与不规则物体接触面的摩擦力，使得抓取过程更加牢靠，防止不规则物体掉落。
本发明在底座上设置了多个安装孔，方便底座的固定，同时底座的底部设置了多个硅胶垫，既能增加底座底部的摩擦力，又能在底座固定时在底座与安装面之间增加一个缓冲力，从而使固定效果更佳。
附图说明
图1是本发明整体的结构示意图；
图2是本发明底座的结构示意图；
图3是本发明底盘旋转机构的结构示意图；
图4是本发明爪部转动机构的结构示意图；
图5是本发明夹爪的结构示意图。
附图中的标记为：1-底盘旋转机构，2-转臂机构，3-爪部转动机构，4-夹爪，5-底座，6-安装孔，7-限位环，8-转盘，9-支撑件，10-第一关节连接件，11-第二关节连接件，12-第三关节连接件，13-第四关节连接件，14-下端连接件，15-第一悬臂，16-第二悬臂，17-第三悬臂，18-第一气缸，19-第二气缸，20-第三气缸，21-第四气缸，22-安装块，23-硅胶垫，24-第二伺服电机，25-内齿轮，26-被动齿轮，27-主动齿轮，28-半圆柱形凸起，29-限位块，30-槽体，31-第三伺服电机,32-固定套，33-电机固定架，35-滑轮，36-圆环槽，37-第一伺服电机，38-第二连接块，39-螺管，40-第一连接块，41-拉杆，42-爪臂，43-第三连接块，44-第四连接块，45-滑动杆，46-弹簧,47-第一压板，48-第二压板,49-第三压板，50-连接板，51-侧臂，52-弹性调整机构，53-通孔，54-防滑凸起。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但并不作为对本发明限制的依据。
实施例：一种用于抓取不规则物体的机械手，构成如附图1-5所示，包括底座5，底座5上设有多个安装孔6，方便底座5的固定，底座5的底部设有多个硅胶垫23，既能增加底座5底部的摩擦力，又能在底座5固定时在底座5与安装面之间增加一个缓冲力，从而使固定效果更佳。底座5上设有底盘旋转机构1，底盘旋转机构1上经支撑件9连接有转臂机构2，转臂机构2的末端设有安装块22，安装块22上设有爪部转动机构3，爪部转动机构3连接有夹爪4；所述夹爪4包括与爪部转动机构3相连的电机固定架33，电机固定架33上设有第一伺服电机37，第一伺服电机37的输出轴螺纹连接有螺管39，螺管39连接有第一连接块40，第一连接块40铰接有多个爪臂42，每个爪臂42上铰接有弹性调整机构52；所述电机固定架33的端面经连杆固定连接有第二连接块38，第二连接块38上设有与螺管39相配合的通孔53，第二连接块38铰接有多个拉杆41，每个拉杆41与对应的爪臂42相铰接。
如附图2和附图3所示，所述底盘旋转机构1包括转盘8，转盘8底部的内侧固定有内齿轮25，内齿轮25啮合有经轴固定在转盘8底部的多个被动齿轮26，所述底座5上设有第二伺服电机24，第二伺服电机24的电机轴连接有设置在转盘8底部的主动齿轮27，且主动齿轮27与多个被动齿轮26相啮合。通过第二伺服电机24带动主动齿轮27转动，主动齿轮27带动与其啮合的多个被动齿轮26转动，通过多个被动齿轮26带动内齿轮25转动，内齿轮25带动转盘8转动，从而实现转臂机构2整体的转动。这种齿轮啮合的方式十分紧密，且传动稳定，能大大减小部件运作时的振动。所述内齿轮25的侧面上设有多个槽体30，转盘8上设有与槽体30相配合的半圆柱形凸起28，内齿轮25的拆卸十分方便，半圆柱形凸起28的两端设有限位块29，限位块29用于卡住内齿轮25。所述底座5上设有与转盘8外侧相配合的限位环7，限位环7与转盘8相贴合，能够起到侧面支撑的作用，防止转盘8旋转时产生晃动。
如附图1所示，所述转臂机构2包括与支撑件9相连的第一关节连接件10，第一关节连接件10铰接有第一悬臂15，第一悬臂15经第二关节连接件11铰接有第二悬臂16，第二悬臂16经第三关节连接件12铰接有第三悬臂17，第三悬臂17经第四关节连接件13与安装块22相连，所述第二悬臂16的底部设有下端连接件14；所述支撑件9与第二关节连接件11之间设有第一气缸18，第一关节连接件10与下端连接件14之间设有第二气缸19，第三关节连接件12与下端连接件14之间设有第三气缸20，第三关节连接件12与第四关节连接件13之间设有第四气缸21。通过气缸驱动的方式实现第一悬臂15、第二悬臂16和第三悬臂17的转动动作，具有响应时间快的特点，能大大提高工作效率。
如附图4所示，所述爪部转动机构3包括设置在安装块22上的第三伺服电机31，第三伺服电机31的电机轴与电机固定架33的底部相连；所述第三伺服电机31的侧面套设有固定套32，固定套32的端面上设有圆环槽36，所述电机固定架33的底部经连杆连接有与圆环槽36相配合的滑轮35，第三伺服电机31的电机轴带动电机固定架33转动时，电机固定架33带动其底部的连杆旋转，连杆上的滑轮35在圆环槽36内滚动，圆环槽36的截面为倒立的“T”字形状，能够起到对滑轮35限位的作用，并且这种结构能够对电机固定架33起到支撑的作用使得电机固定架33转动时更加稳定。
如附图5所示，所述弹性调整机构52包括与爪臂42相连的第三连接块43，第三连接块43的两端分别铰接有一个侧臂51，第三连接块43的上方设有第四连接块44，第四连接块44的两端分别铰接有一个连接板50，所述连接板50与对应侧臂51的中部相铰接，具体为在侧臂51的中部开设方形槽，方形槽内设置轴，将连接板50与轴活动连接；所述第三连接块43和第四连接块44贯穿设有滑动杆45，第三连接块43和第四连接块44之间设有套设在滑动杆45外侧的弹簧46，滑动杆45的端部设有第一压板47，第一压板47的两端分别铰接有一个第二压板48，每个第二压板48均铰接有一个第三压板49，每个第三压板49与对应侧臂51的端部相连。所述第一压板47、第二压板48和第三压板49上均设有条纹状的防滑凸起54，能够增加第一压板47、第二压板48和第三压板49与不规则物体接触面的摩擦力，使得抓取过程更加牢靠，防止不规则物体掉落。
工作原理：本发明通过底座5上的底盘旋转机构1带动转臂机构2水平转动，转臂机构2经安装块22连接爪部转动机构3，爪部转动机构3与夹爪4相连。通过转臂机构2控制夹爪4抓取的方位，通过爪部转动机构3能更好得调整夹爪4爪臂42相对目标物体的位置，使得夹爪4顺利张开并抓取目标物体。每个爪臂42上铰接弹性调整机构52，夹爪4抓取不规则物体时，弹性调整机构52上的第一压板47、第二压板48和第三压板49与目标物体表面相贴合，当目标物体为不规则物体时，弹性调整机构52根据不规则物体表面的角度调整自身角度，通过弹簧46的回复力将第一压板47、第二压板48和第三压板49紧紧压在目标物体的表面上，再配合转臂机构2抓起目标物体。
Claims (8)
1.一种用于抓取不规则物体的机械手，其特征在于：包括底座（5），底座（5）上设有底盘旋转机构（1），底盘旋转机构（1）上经支撑件（9）连接有转臂机构（2），转臂机构（2）的末端设有安装块（22），安装块（22）上设有爪部转动机构（3），爪部转动机构（3）连接有夹爪（4）；所述夹爪（4）包括与爪部转动机构（3）相连的电机固定架（33），电机固定架（33）上设有第一伺服电机（37），第一伺服电机（37）的输出轴螺纹连接有螺管（39），螺管（39）连接有第一连接块（40），第一连接块（40）铰接有多个爪臂（42），每个爪臂（42）上铰接有弹性调整机构（52）；所述电机固定架（33）的端面经连杆固定连接有第二连接块（38），第二连接块（38）上设有与螺管（39）相配合的通孔（53），第二连接块（38）铰接有多个拉杆（41），每个拉杆（41）与对应的爪臂（42）相铰接；所述底盘旋转机构（1）包括转盘（8），转盘（8）底部的内侧固定有内齿轮（25），内齿轮（25）啮合有经轴固定在转盘（8）底部的多个被动齿轮（26），所述底座（5）上设有第二伺服电机（24），第二伺服电机（24）的电机轴连接有设置在转盘（8）底部的主动齿轮（27），且主动齿轮（27）与多个被动齿轮（26）相啮合；所述弹性调整机构（52）包括与爪臂（42）相连的第三连接块（43），第三连接块（43）的两端分别铰接有一个侧臂（51），第三连接块（43）的上方设有第四连接块（44），第四连接块（44）的两端分别铰接有一个连接板（50），所述连接板（50）与对应侧臂（51）的中部相铰接；所述第三连接块（43）和第四连接块（44）贯穿设有滑动杆（45），第三连接块（43）和第四连接块（44）之间设有套设在滑动杆（45）外侧的弹簧（46），滑动杆（45）的端部设有第一压板（47），第一压板（47）的两端分别铰接有一个第二压板（48），每个第二压板（48）均铰接有一个第三压板（49），每个第三压板（49）与对应侧臂（51）的端部相连。
2.根据权利要求1所述的用于抓取不规则物体的机械手，其特征在于：所述内齿轮（25）的侧面上设有多个槽体（30），转盘（8）上设有与槽体（30）相配合的半圆柱形凸起（28），半圆柱形凸起（28）的两端设有限位块（29）。
3.根据权利要求1所述的用于抓取不规则物体的机械手，其特征在于：所述底座（5）上设有与转盘（8）外侧相配合的限位环（7）。
4.根据权利要求1所述的用于抓取不规则物体的机械手，其特征在于：所述转臂机构（2）包括与支撑件（9）相连的第一关节连接件（10），第一关节连接件（10）铰接有第一悬臂（15），第一悬臂（15）经第二关节连接件（11）铰接有第二悬臂（16），第二悬臂（16）经第三关节连接件（12）铰接有第三悬臂（17），第三悬臂（17）经第四关节连接件（13）与安装块（22）相连，所述第二悬臂（16）的底部设有下端连接件（14）；所述支撑件（9）与第二关节连接件（11）之间设有第一气缸（18），第一关节连接件（10）与下端连接件（14）之间设有第二气缸（19），第三关节连接件（12）与下端连接件（14）之间设有第三气缸（20），第三关节连接件（12）与第四关节连接件（13）之间设有第四气缸（21）。
5.根据权利要求1所述的用于抓取不规则物体的机械手，其特征在于：所述爪部转动机构（3）包括设置在安装块（22）上的第三伺服电机（31），第三伺服电机（31）的电机轴与电机固定架（33）的底部相连；所述第三伺服电机（31）的侧面套设有固定套（32），固定套（32）的端面上设有圆环槽（36），所述电机固定架（33）的底部经连杆连接有与圆环槽（36）相配合的滑轮（35）。
6.根据权利要求1所述的用于抓取不规则物体的机械手，其特征在于：所述第一压板（47）、第二压板（48）和第三压板（49）上均设有条纹状的防滑凸起（54）。
7.根据权利要求1所述的用于抓取不规则物体的机械手，其特征在于：所述底座（5）上设有多个安装孔（6）。
8.根据权利要求1所述的用于抓取不规则物体的机械手，其特征在于：所述底座（5）的底部设有多个硅胶垫（23）。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: A robotic arm for grasping irregular objects Effective date of registration: 20230902 Granted publication date: 20230425 Pledgee: Tongyuan sub branch of Zhejiang Haiyan Rural Commercial Bank Co.,Ltd. Pledgor: HAIYAN HUITONG INTELLIGENT HOUSEHOLD CO.,LTD. Registration number: Y2023330001932 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Granted publication date: 20230425 Pledgee: Tongyuan sub branch of Zhejiang Haiyan Rural Commercial Bank Co.,Ltd. Pledgor: HAIYAN HUITONG INTELLIGENT HOUSEHOLD CO.,LTD. Registration number: Y2023330001932 |
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| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: A robotic arm used for grasping irregular objects Granted publication date: 20230425 Pledgee: Tongyuan sub branch of Zhejiang Haiyan Rural Commercial Bank Co.,Ltd. Pledgor: HAIYAN HUITONG INTELLIGENT HOUSEHOLD CO.,LTD. Registration number: Y2024330001646 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |