CN110421545A - 一种锥形结构的并联式机械臂抓取装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种锥形结构的并联式机械臂抓取装置,机械臂抓取装置至少包括:固定板,固定板一侧与支撑部相接;锥形伸缩结构,锥形伸缩结构包括:由一端连接于固定板并能在固定板的板面内滑动另一端连接于连接固定板的至少4条导轨安装板构成的锥形结构,以及一端滑动连接于导轨安装板另一端连接于悬挂台上的若干连杆;抓取部,抓取部挂接于所述悬挂台的下方。本发明采用了四轴式并联结构,具有较高的可控性,其比三角结构定位更加精确,操控算法更加简单。且其具有四个运动滑块来推拉连杆,通过调整各个运动滑块的位置来使下部的悬挂平台在三维空间运动,提升了本装置在工作时的稳定性,同时降低了工作过程中对每条连杆的强度要求。
Description
技术领域
本发明属于机械臂抓取装置领域,尤其涉及一种锥形结构的并联式机械臂抓取装置。
背景技术
在传统的工厂里,分拣、拾取、装箱等大量重复性工作,一般由人工来完成,具有劳动强度大、耗时较多、枯燥无味、易造成污染等问题,并且会增加企业的成本。因此在这些领域中,需要机械手对轻小物料进行高速的中、短距离抓取、搬运和放置等操作。
机械臂是指高精度,高速点机器手,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。
工业生产中一般采用的是串联机械手,串联机器人因其工作空间大、结构简单、易于控制等优点在工业生产中得到了广泛应用。但在某些行业,需要机械手能高速、平稳、精确地执行对物体进行抓取、分拣等操作;考虑到执行对象的不同,有时也会对末端执行器操作的力度和安全性有较高的要求。串联机器人由于驱动电机和传动系统都安装在运动部件上,系统惯量大,动态性能差,不适合完成高速高精度的细微操作,而且高速下系统的安全性较低,一旦机械臂脱出后果不堪设想。且串联机械手机构占用工作空间大,还容易与工作平台干涉。
不过目前的并联式机械手一般为伺服电机带动机械臂偏转一定的角度来实现抓取部的运动,其对机械臂的结构强度要求较高,对伺服电机的扭矩要求也比较大,而且由于偏转角度的轻微误差,在经过机械臂的放大之后误差就会变得比较大。为了解决这些问题而设计了一种锥形结构的并联式抓取装置。
发明内容
本发明的目的在于:针对现有技术缺陷,提出了一种结构操控性更好、稳定性更好且具有更高准确度的锥形结构的并联式机械臂抓取装置。
本发明目的通过下述技术方案来实现:
一种锥形结构的并联式机械臂抓取装置,所述机械臂抓取装置至少包括:固定板,所述固定板一侧与支撑部相接;锥形伸缩结构,所述锥形伸缩结构包括:由一端连接于所述固定板并能在固定板的板面内滑动另一端连接于连接固定板的至少4条导轨安装板构成的锥形结构,以及一端滑动连接于导轨安装板另一端连接于悬挂台上的若干连杆;抓取部,所述抓取部挂接于所述悬挂台的下方。
通过本装置中锥形伸缩结构中的多导轨安装板的结构设置,提升了本装置在抓取物件进行伸缩时的结构稳定性,并且降低了对每条支撑轴的强度要求。
根据一个优选的实施方式,所述锥形伸缩结构为四轴并联式锥形伸缩结构,所述四轴并联式锥形伸缩结构中设置有4条导轨安装板。
通过本装置中四轴并联式锥形伸缩结构中4条导轨安装板构成的锥形结构设置,提升了本装置在工作时的稳定性,同时降低了工作过程中对每条支撑轴的强度要求。
根据一个优选的实施方式,所述固定板底部设有由固定板中心向四周发散的导向轨道,所述导轨安装板经调解滑块与所述导向轨道滑动连接。
通过固定板的导向轨道结构设计,为四轴并联式锥形伸缩结构中导轨安装板的位置调节提供了导向结构。即是,通过该导向轨道结构设置,用户可以通过调节所述导轨安装板的位置,实现该锥形结构中椎体锥角的调节。当调整到锥角越小或椎体越尖时,本锥形结构能够为抓取部在竖直方向运动提供更多的行程空间。当调整到锥角越大时,本锥形结构能够为抓取部在水平方向运动提供更多行程空间。从而用户可以基于工作台面与本固定板间的距离值,完成对至少一个导轨装置板的位置进行调整以满足具体工作需求。即是,通过本装置中的四轴并联式锥形伸缩结构使得本装置具有更广泛的适用范围,大大提升了装置的适用性和友好度。
根据一个优选的实施方式,所述固定板为矩形结构,于所述固定板的底面上设置的沿两对角线方向的导向轨道为燕尾状凸棱;所述凸棱的底面宽度大于其与固定板连接处的宽度,且所述凸棱的底面设有若干用于限位的孔槽;所述导轨安装板经调节滑块与所述凸棱相连。
凸棱结构中的上窄下宽设计,还为导轨安装板提供了向上的支撑力,使得所述四轴并联式锥形伸缩结构不再需要其它辅助装置完成竖直支撑。
根据一个优选的实施方式,所述调节滑块套接于所述凸棱外侧,且所述调节滑块上还设有锁定螺丝。
通过调节滑块上的锁定螺丝设计,使得本锁定螺丝可以插入至凸棱中的孔槽内,有助于完成调节滑块与凸棱间的快速位置锁死。即是,通过本锁定螺丝设计,用户可以快速完成对导轨安装板的位置调节与锁定。
根据一个优选的实施方式,所述固定板为矩形结构,于所述固定板的底面上设置的沿两对角线方向的导向轨道为T型槽状导轨;且位于槽体底部设有若干用于限位的孔体。
根据一个优选的实施方式,所述导轨安装板上设有导轨,所述导轨上设有滑动滑块,所述连杆的顶端经设置于滑动滑块两侧的球头与所述滑动滑块相连;所述悬挂台的侧方设有球头座,所述连杆的底端经所述球头座与所述悬挂台相连。
通过所述导轨安装板与连杆的结构设置,使得至少一根连杆的一端能够沿导轨运动,从而完成对连杆末端悬挂台多维度位置移动。以完成对挂接于悬挂台下方抓取部的位置调节。
根据一个优选的实施方式,所述导轨安装板顶部还设有步进电机安装座,所述步进电机安装座侧方设有同步轮,所述导轨安装板的底部还设有惰轮安装座,所述惰轮安装座上设有惰轮,所述同步轮与所述惰轮间设有皮带;所述步进电机安装座内设有步进电机,所述步进电机经传动结构与同步轮相接;所述滑动滑块与所述皮带的外侧相接。
根据一个优选的实施方式,所述抓取部包括:至少两件固定肢,所述固定肢与所述悬挂台的底侧刚性连接;活动肢,所述活动肢内侧设有齿状结构;连接板,所述连接板一端与所属固定肢活动连接,另一端与所述活动肢的顶部活动连接;机械爪连接座,所述机械爪连接座嵌套于所述固定肢之间,且所述机械爪连接座中心设有含螺纹结构的通孔;以及联动台,所述联动台中心处设有驱动电机,所述驱动电机上部设有丝杆,且所述丝杆与所述机械爪连接座中通孔的螺纹结构相咬合;所述联动台的侧方设有第一连接筋条,所述第一连接筋条另一端与所述连接板的中部活动连接,且所述第一连接筋条的中部还设有第二连接筋条,所述第二连接筋条的末端与所述活动肢顶部活动连接。
根据一个优选的实施方式,所述抓取部设有4条固定肢。
前述本发明主方案及其各进一步选择方案可以自由组合以形成多个方案,均为本发明可采用并要求保护的方案;且本发明,(各非冲突选择)选择之间以及和其他选择之间也可以自由组合。本领域技术人员在了解本发明方案后根据现有技术和公知常识可明了有多种组合,均为本发明所要保护的技术方案,在此不做穷举。
本发明的有益效果:本发明公开的锥形结构的并联式抓取装置采用了四轴式并联结构,具有较高的可控性,其比三角结构定位更加精确,操控算法更加简单。且其具有四个运动滑块来推拉连杆,通过调整各个运动滑块的位置来使下部的悬挂平台在三维空间运动,提升了本装置在工作时的稳定性,同时降低了工作过程中对每条连杆的强度要求。
附图说明
图1是本发明机械臂抓取装置的结构示意图;
图2是本发明机械臂抓取装置中四轴并联结构的局部放大示意图;
图3是本发明机械臂抓取装置中抓取部的放大结构示意图;
图4是本发明机械臂抓取装置的一种使用状态图;
其中,1-固定板,2-凸棱,3-调节滑块,4-锁定螺丝,5-导轨安装板,6-导轨,7-步进电机安装座,8-步进电机,9-同步轮,10-皮带,11-滑动滑块,12-球头,13-连杆,14-惰轮安装座,15-惰轮,16-连接固定板,17-悬挂台,18-球头座,19-机械爪连接座,20-固定肢,21-连接板,22-活动肢,23-联动台,24-驱动电机。
具体实施方式
下列非限制性实施例用于说明本发明。
实施例1:
参考图1所示,图1示出了一种锥形结构的并联式机械臂抓取装置。所述机械臂抓取装置至少包括:固定板1、四轴并联式锥形伸缩结构和抓取部。所述抓取部经四轴并联式锥形伸缩结构与所述固定板1相连。所述固定板1用于完成本装置与其它搭载装置或支撑部的连接,为本装置提供支撑力。所述四轴并联式锥形伸缩结构用于实现完成对抓取部的位置调节。所述抓取部用于实现对待处理物件的抓取。
优选地,所述固定板1一侧与支撑部相接,另一侧设置有四轴并联式锥形伸缩结构。完成了本装置的固定,优选地为吊接于某支撑部之下。
优选地,所述四轴并联式锥形伸缩结构包括:由一端连接于所述固定板1另一端连接于连接固定板16的4条导轨安装板5构成的锥形结构。以及一端设置于所述导轨6安装板5另一端连接于悬挂台17上的若干连杆13。
通过本装置中四轴并联式锥形伸缩结构中4条导轨安装板5构成的锥形结构设置,提升了本装置在工作时的稳定性,同时降低了工作过程中对每条支撑轴的强度要求。
优选地,固定板1为矩形结构,于所述固定板1的底面上设有沿两对角线方向设置的两条凸棱2。所述凸棱2的底面宽度大于其与固定板1连接处的宽度,且所述凸棱2的底面设有若干用于限位的孔槽。导轨安装板5经调节滑块3与所述凸棱2相连。凸棱2结构中的上窄下宽设计,还为导轨安装板5提供了向上的支撑力,使得所述四轴并联式锥形伸缩结构不再需要其它辅助装置完成竖直支撑。
通过固定板1的凸棱2结构设计,为四轴并联式锥形伸缩结构中导轨安装板5的位置调节提供了导向结构。即是,通过该凸棱2结构设置,用户可以通过调节所述导轨安装板5的位置,实现该锥形结构中椎体锥角的调节。
当调整到锥角越小或椎体越尖时,本锥形结构能够为抓取部在竖直方向运动提供更多的行程空间。当调整到锥角越大时,本锥形结构能够为抓取部在水平方向运动提供更多行程空间。
从而用户可以基于工作台面与本固定板1间的距离值,完成对至少一个导轨6装置板的位置进行调整以满足具体工作需求。即是,通过本装置中的四轴并联式锥形伸缩结构使得本装置具有更广泛的适用范围,大大提升了装置的适用性和友好度。
参考图2所示,图2示出了四轴并联式锥形伸缩结构的局部放大示意图。所述调节滑块3套接于所述凸棱2外侧,且所述调节滑块3上还设有锁定螺丝4。
通过调节滑块3上的锁定螺丝4设计,使得本锁定螺丝4可以插入至凸棱2中的孔槽内,有助于完成调节滑块3与凸棱2间的快速位置锁死。即是,通过本锁定螺丝4设计,用户可以快速完成对导轨安装板5的位置调节与锁定。
优选地,所述导轨安装板5上设有导轨6。所述导轨6上设有滑动滑块11,所述连杆13的顶端经设置于滑动滑块11两侧的球头12与所述滑动滑块11相连。所述悬挂台17的侧方设有球头12座,所述连杆13的底端经所述球头12座与所述悬挂台17相连。
所述导轨安装板5顶部还设有步进电机安装座7,所述步进电机8安装座7侧方设有同步轮9,所述导轨6安装板5的底部还设有惰轮安装座14,所述惰轮安装座14上设有惰轮15,所述同步轮9与所述惰轮15间设有皮带10。所述步进电机8安装座7内设有步进电机8,所述步进电机8经传动结构与同步轮9相接。即实现了有步进电机8带动同步轮9,从而由同步轮9带动皮带10进行传动。
进一步,滑动滑块11与所述皮带10的外侧相接。从而实现由所述皮带10带动滑动滑块11进行位置移动。
参考图4所示,通过所述导轨安装板5与连杆13的结构设置,使得至少一根连杆13的一端能够沿导轨6运动,从而完成对连杆13末端悬挂台17多维度位置移动。使得悬挂台17能够运动到偏离固定板1较大位置处,以完成对挂接于悬挂台17下方抓取部的位置调节。
参考图3所示,图中示出抓取部的放大结构示意图。抓取部挂接于所述四轴并联式锥形伸缩结构底端的悬挂台17的下方。实现对工作台面上待处理物件的抓取作业。
优选地,所述抓取部包括:至少两件固定肢20以及对应数量的连接板和活动肢22构成的抓爪。进一步,所述抓爪部也可以为三指、四指等多指状结构。
优选地,所述固定肢20与所述悬挂台17的底侧刚性连接。所述活动肢22内侧设有齿状结构,用于实现对待处理工件进行抓取作业。所述连接板21一端与所属固定肢20活动连接,另一端与所述活动肢22的顶部活动连接,即是所述连接板21能够选对于所述固定肢20进行转动,且所述活动肢能够相对于所述连接板21进行转动。
进一步地,所述抓取部还包括机械爪连接座19。所述机械爪连接座19嵌套于所述固定肢20之间,且所述机械爪连接座19中心设有含螺纹结构的通孔。即所述机械爪连接座19相对于固定肢20为一个位置固定的构件。
进一步地,所述抓取部还包括联动台23。所述联动台23中心处设有驱动电机24,所述驱动电机24上部设有丝杆,且所述丝杆与所述机械爪连接座19中通孔的螺纹结构相咬合。从而通过所述驱动电机24对丝杆的驱动,可以实现对联动台23进行竖直方向的位置调整。
且,所述联动台23的侧方设有第一连接筋条,所述第一连接筋条另一端与所述连接板21的中部活动连接,且所述第一连接筋条的中部还设有第二连接筋条,所述第二连接筋条的末端与所述活动肢22顶部活动连接。从而联动台23在竖直方向进行位置改变的过程中经第一连接筋条和第二连接筋条带动,实现了对活动肢22进行抓紧或松开操作。具体地,步进电机8带动皮带10移动,使得滑动滑块11沿着导轨6运动,通过连杆13使得悬挂台17在三维空间里运动。当移动到需要抓取的物体处时,驱动电机24转动使得联动台23下降而使机械爪打开。并在将机械爪套于物体外侧时,控制驱动电机24转动使得联动台24上升从而完成机械爪合拢,实现物体抓取。
本发明公开的锥形结构的并联式抓取装置中,采用的是四轴式并联结构,具有较高的可控性,其比三角结构定位更加精确,操控算法更加简单。且其具有四个运动滑块来推拉连杆,通过调整各个运动滑块的位置来使下部的悬挂平台在三维空间运动,提升了本装置在工作时的稳定性,同时降低了工作过程中对每条连杆的强度要求。
前述本发明基本例及其各进一步选择例可以自由组合以形成多个实施例,均为本发明可采用并要求保护的实施例。本发明方案中,各选择例,与其他任何基本例和选择例都可以进行任意组合。本领域技术人员可知有众多组合。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种锥形结构的并联式机械臂抓取装置,其特征在于,所述机械臂抓取装置至少包括:
固定板(1),所述固定板(1)一侧与支撑部相接;
锥形伸缩结构,所述锥形伸缩结构包括:由一端连接于所述固定板(1)并能在固定板(1)的板面内滑动另一端连接于连接固定板(16)的至少4条导轨安装板(5)构成的锥形结构,以及一端滑动连接于导轨安装板(5)另一端连接于悬挂台(17)上的若干连杆(13);
抓取部,所述抓取部挂接于所述悬挂台(17)的下方。
2.如权利要求1所述的一种锥形结构的并联式机械臂抓取装置,其特征在于,所述锥形伸缩结构为四轴并联式锥形伸缩结构,所述四轴并联式锥形伸缩结构中设置有4条导轨安装板(5)。
3.如权利要求1或2所述的一种锥形结构的并联式机械臂抓取装置,其特征在于,所述固定板(1)底部设有由固定板(1)中心向四周发散的导向轨道,所述导轨安装板(5)经调解滑块(3)与所述导向轨道滑动连接。
4.如权利要求3所述的一种锥形结构的并联式机械臂抓取装置,其特征在于,所述固定板(1)为矩形结构,于所述固定板(1)的底面上设置的沿两对角线方向的导向轨道为燕尾状凸棱(2);
所述凸棱(2)的底面宽度大于其与固定板(1)连接处的宽度,且所述凸棱(2)的底面设有若干用于限位的孔槽;
所述导轨安装板(5)经调节滑块(3)与所述凸棱(2)相连。
5.如权利要求2所述的一种锥形结构的并联式机械臂抓取装置,其特征在于,所述调节滑块(3)套接于所述凸棱(2)外侧,且所述调节滑块上还设有锁定螺丝(4)。
6.如权利要求3所述的一种锥形结构的并联式机械臂抓取装置,其特征在于,所述固定板(1)为矩形结构,于所述固定板(1)的底面上设置的沿两对角线方向的导向轨道为T型槽转导轨;且为位于槽体底部设有若干用于限位的孔体。
7.如权利要求2所述的一种锥形结构的并联式机械臂抓取装置,其特征在于,所述导轨安装板(5)上设有导轨(6),所述导轨(6)上设有滑动滑块(11),所述连杆(13)的顶端经设置于滑动滑块(11)两侧的球头(12)与所述滑动滑块(11)相连;
所述悬挂台(17)的侧方设有球头座(18),所述连杆(13)的底端经所述球头座(18)与所述悬挂台(17)相连。
8.如权利要求7所述的一种锥形结构的并联式机械臂抓取装置,其特征在于,所述导轨安装板(5)顶部还设有步进电机安装座(7),所述步进电机安装座(7)侧方设有同步轮(9),所述导轨安装板(5)的底部还设有惰轮安装座(14),所述惰轮安装座(14)上设有惰轮(15),所述同步轮(9)与所述惰轮(15)间设有皮带(10);
所述步进电机安装座(7)内设有步进电机(8),所述步进电机(8)经传动结构与同步轮(9)相接;
所述滑动滑块(11)与所述皮带(10)的外侧相接。
9.如权利要求8所述的一种锥形结构的并联式机械臂抓取装置,其特征在于,所述抓取部包括:
至少两件固定肢(20),所述固定肢(20)与所述悬挂台(17)的底侧刚性连接;
活动肢(22),所述活动肢(22)内侧设有齿状结构;
连接板(21),所述连接板(21)一端与所属固定肢(20)活动连接,另一端与所述活动肢(22)的顶部活动连接;
机械爪连接座(19),所述机械爪连接座(19)嵌套于所述固定肢(20)之间,且所述机械爪连接座(19)中心设有含螺纹结构的通孔;
以及联动台(23),所述联动台(23)中心处设有驱动电机(24),所述驱动电机(24)上部设有丝杆,且所述丝杆与所述机械爪连接座(19)中通孔的螺纹结构相咬合;所述联动台(23)的侧方设有第一连接筋条,所述第一连接筋条另一端与所述连接板(21)的中部活动连接,且所述第一连接筋条的中部还设有第二连接筋条,所述第二连接筋条的末端与所述活动肢(22)顶部活动连接。
10.如权利要求9所述的一种锥形结构的并联式机械臂抓取装置,其特征在于,所述抓取部设有4条固定肢(20)。
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