CN111037594A - 一种基于机器人用的末端执行机构夹持装置 - Google Patents

一种基于机器人用的末端执行机构夹持装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于机器人用的末端执行机构夹持装置，涉及到夹持装置领域，包括固定板，固定板的上表面中部通过连接臂与外界的机器人连接，固定板的上表面一端固定连接有PLC控制器，固定板的下方设置有安装板，安装板的两端均固定连接有连接板，连接板的顶端与固定板的下表面固定连接，安装板的上表面两端均固定连接有升降气缸，升降气缸的输出端固定连接有第一推杆，第一推杆的底端贯穿安装板并固定连接有夹持组件。本发明通过在安装板的下方设置有夹持组件，使得本装置能够夹持规格较大的物品，在安装板的下方设置有活动板，活动板与贴合板配合能够夹持规格较小的物品，提高了本发明的工作范围。

Description

一种基于机器人用的末端执行机构夹持装置
技术领域
本发明涉及夹持装置领域，特别涉及一种基于机器人用的末端执行机构夹持装置。
背景技术
传统工业机器人通常结构笨重、缺少人机交互、机器人成本较高等缺点，而协作机器人更好的把机器人的重复性和人类的灵活性结合在一起，在小批量多品种具有均衡高效的柔性制造过程中能够发挥更好的作用，并可以通过更换机器人末端操作器来完成不同的工作。因此末端夹持器的设计具有重要的研究意义。但是现有的机器人末端夹持机构，一般都只设置有一种规格的夹持工具，不能对不同大小的物品进行夹持，影响了装置的工作范围，而且现有的机器人末端夹持机构都是采用触点固定的方式，长时间的夹持必然会对夹持器触点造成磨损，会对夹持的稳定性造成较大的影响。因此，发明一种基于机器人用的末端执行机构夹持装置来解决上述问题很有必要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于机器人用的末端执行机构夹持装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于机器人用的末端执行机构夹持装置，包括固定板，所述固定板的上表面中部通过连接臂与外界的机器人连接，所述固定板的上表面一端固定连接有PLC控制器，所述固定板的下方设置有安装板，所述安装板的两端均固定连接有连接板，所述连接板的顶端与固定板的下表面固定连接，所述安装板的上表面两端均固定连接有升降气缸，所述升降气缸的输出端固定连接有第一推杆，所述第一推杆的底端贯穿安装板并固定连接有夹持组件，所述夹持组件位于安装板的下方，所述安装板的上表面中部固定连接有两个对称分布的提升气缸，所述提升气缸的输出端连接有第二推杆，所述第二推杆的底端贯穿安装板并固定连接有活动板，所述活动板的下表面中部固定连接有超声波传感器，所述活动板的上方设置有贴合板，所述贴合板的上表面通过缓冲弹簧与安装板的下表面中部固定连接，所述活动板的上表面设置有夹持机构。
优选的，所述夹持组件包括弧形块，所述弧形块的顶端两侧均通过弹性连接绳与安装板连接，两个所述弹性连接绳位于第一推杆的两侧。
优选的，所述弧形块的两端内部均镶嵌有驱动电机，所述驱动电机的两端均设置有驱动轴，所述驱动轴的外侧套接有套环，所述套环位于弧形块的外侧，所述套环的底端固定连接有卡爪。
优选的，所述卡爪设置为弧形结构，且卡爪的底端两侧通过销轴分别活动连接有第一夹持板和第二夹持板，所述第一夹持板和第二夹持板呈“八”字形分布，且第一夹持板和第二夹持板相互靠近的一侧均粘接连接有弹性连橡胶凸起。
优选的，所述弧形块的下方中部设置有活动块，所述活动块的上表面通过伸缩杆与弧形块的底端中部连接，所述伸缩杆的外侧套接有复位弹簧。
优选的，所述弧形块的内腔中部镶嵌有第一压力传感器，所述第一压力传感器的底端两侧均固定连接有探头，所述活动块的上表面两端均固定连接有阻尼头，所述阻尼头与探头相适配。
优选的，所述夹持机构包括两个夹持块，两个所述夹持块均设置于活动板的上表面，其中一个所述夹持块的侧壁上镶嵌有第二压力传感器，且两个所述夹持块的底端均固定连接有限位滑块，所述限位滑块位于限位滑槽内，所述限位滑槽开设于活动板的上表面。
优选的，所述限位滑块的中部开设有螺纹通槽，所述螺纹通槽的内部贯穿连接有螺纹杆，所述螺纹杆的一端通过轴承与限位滑槽的一端内壁连接，所述螺纹杆的另一端贯穿限位滑槽的另一端内壁并固定连接有伺服电机。
一种基于机器人用的末端执行机构夹持装置的驱动方法，包括以下步骤：
步骤一：当本装置需要夹持较大的物品时，此时首先通过PLC控制器控制升降气缸启动，升降气缸通过第一推杆带动夹持组件向下移动；
步骤二：夹持组件上的弧形块向下移动，直至弧形块上的活动块与物品接触，物品带动活动块向上移动，使得伸缩杆和复位弹簧收缩受力，直至阻尼头与探头接触；
步骤三：此时第一压力传感器将压力数据传输给PLC控制器，PLC控制器控制驱动电机启动，驱动电机带动驱动轴转动，驱动轴通过套环和卡爪将第一夹持板和第二夹持板与物品接触，两组卡爪配合将物品夹持限位，然后PLC控制器控制升降气缸启动，升降气缸通过第一推杆带动夹持组件向上移动，将物品夹持上升；
步骤四：当需要夹持贵重或者较小的物品时，此时将物品放入活动板上，此时超声波传感器检测到活动板上的物品，然后将数据传输给PLC控制器，PLC控制器控制提升气缸启动，提升气缸通过第二推杆带动物品向上移动，直至物品与贴合板连接，将贴合板上的缓冲弹簧压缩受力，使得贴合板与活动板配合将物品夹持限位；
步骤五：当超声波传感器检测到物品较小时，PLC控制器控制伺服电机启动，伺服电机带动螺纹杆转动，螺纹杆与螺纹通槽配合带动限位滑块在限位滑槽内移动，使得两个夹持块配合将物品夹持限位，当夹持块与物品接触时，第二压力传感器将压力数据反馈给PLC控制器，PLC控制器控制伺服电机停止转动，防止两个夹持块将物品压坏。
优选的，所述步骤五中两个夹持块上限位滑块内的螺纹通槽的螺旋方向相反，螺纹杆由两个旋向相反的螺柱一体成型，使得螺纹杆能够带动两个限位滑块相向移动。
本发明的技术效果和优点：
1、本发明通过在安装板的下方设置有夹持组件，使得本装置能够夹持规格较大的物品，在安装板的下方设置有活动板，活动板与贴合板配合能够夹持规格较小的物品，同时活动板上的夹持机构能够夹持规格更小的物品，提高了本发明的工作范围；
2、本发明通过在夹持组件上设置有两组卡爪，卡爪上的第一夹持板和第二夹持板配合能够将物品稳定夹持，第一夹持板和第二夹持板上的弹性连橡胶凸起能够降低物品对第一夹持板和第二夹持板的磨损，提高了本发明夹持的稳定性，同时在夹持组件上设置有第一压力传感器，使得夹持组件能够自动夹持物品，提高了本发明的工作效率；
3、本发明通过在贴合板上设置有缓冲弹簧，在夹持机构的夹持块上设置有第二压力传感器，能够避免本法民将物品压坏，提高了本发明夹持物品的安全性。
附图说明
图1为本发明整体结构的示意图。
图2为本发明夹持组件结构的剖面示意图。
图3为本发明夹持机构结构的剖面示意图。
图中：固定板1、连接臂2、PLC控制器3、安装板4、连接板5、升降气缸6、第一推杆7、夹持组件8、提升气缸9、第二推杆10、活动板11、超声波传感器12、贴合板13、缓冲弹簧14、夹持机构15、弹性连接绳16、弧形块17、驱动电机18、驱动轴19、套环20、卡爪21、第一夹持板22、第二夹持板23、弹性连橡胶凸起24、第一压力传感器25、探头26、活动块27、伸缩杆28、复位弹簧29、阻尼头30、夹持块31、第二压力传感器311、限位滑块32、限位滑槽33、螺纹通槽34、螺纹杆35、伺服电机36。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了如图1-3所示的一种基于机器人用的末端执行机构夹持装置，由图1所示，包括固定板1，固定板1的上表面中部通过连接臂2与外界的机器人连接，固定板1的上表面一端固定连接有PLC控制器3，固定板1的下方设置有安装板4，安装板4的两端均固定连接有连接板5，连接板5的顶端与固定板1的下表面固定连接，安装板4的上表面两端均固定连接有升降气缸6，升降气缸6的输出端固定连接有第一推杆7，第一推杆7的底端贯穿安装板4并固定连接有夹持组件8，夹持组件8位于安装板4的下方，夹持组件8的顶端两侧均通过弹性连接绳16与安装板4连接，两个弹性连接绳16位于第一推杆7的两侧，弹性连接绳16的设置起到了加强连接的作用，防止夹持组件8掉落，同时不影响夹持组件8的升降，安装板4的上表面中部固定连接有两个对称分布的提升气缸9，提升气缸9的输出端连接有第二推杆10，第二推杆10的底端贯穿安装板4并固定连接有活动板11，活动板11的下表面中部固定连接有超声波传感器12，超声波传感器12能够检测活动板11上物品的大小，活动板11的上方设置有贴合板13，贴合板13的上表面通过缓冲弹簧14与安装板4的下表面中部固定连接，缓冲弹簧14的设置起到了缓冲保护的作用，能够防止物品被压坏，活动板11的上表面设置有夹持机构15，夹持机构15能够夹持较小的物品。
由图2所示，夹持组件8包括弧形块17，弧形块17的两端内部均镶嵌有驱动电机18，驱动电机18的两端均设置有驱动轴19，驱动轴19的外侧套接有套环20，套环20位于弧形块17的外侧，套环20的底端固定连接有卡爪21，卡爪21设置为弧形结构，且卡爪21的底端两侧通过销轴分别活动连接有第一夹持板22和第二夹持板23，第一夹持板22和第二夹持板23呈“八”字形分布，销轴上设置有扭转弹簧，保证第一夹持板22和第二夹持板23设置为“八”字形结构，且第一夹持板22和第二夹持板23相互靠近的一侧均粘接连接有弹性连橡胶凸起24，弹性连橡胶凸起24能够降低物品对第一夹持板22和第二夹持板23的磨损，提高了本装置夹持的稳定性；
具体的，弧形块17的下方中部设置有活动块27，活动块27的上表面通过伸缩杆28与弧形块17的底端中部连接，伸缩杆28的外侧套接有复位弹簧29，弧形块17的内腔中部镶嵌有第一压力传感器25，第一压力传感器25的底端两侧均固定连接有探头26，活动块27的上表面两端均固定连接有阻尼头30，阻尼头30与探头26相适配，通过这样的设置，使得夹持组件8能够自动夹持物品。
由图3所示，夹持机构15包括两个夹持块31，两个夹持块31配合能够将物品夹持，两个夹持块31均设置于活动板11的上表面，其中一个夹持块31的侧壁上镶嵌有第二压力传感器311，第二压力传感器311的设置能够防止两个夹持块31将物品夹坏，且两个夹持块31的底端均固定连接有限位滑块32，限位滑块32位于限位滑槽33内，限位滑槽33开设于活动板11的上表面，限位滑块32的中部开设有螺纹通槽34，螺纹通槽34的内部贯穿连接有螺纹杆35，螺纹杆35的一端通过轴承与限位滑槽33的一端内壁连接，螺纹杆35的另一端贯穿限位滑槽33的另一端内壁并固定连接有伺服电机36，伺服电机36通过螺纹杆35能够带动限位滑块32移动。
本发明还公开了一种基于机器人用的末端执行机构夹持装置的驱动方法，包括以下步骤：
步骤一：当本装置需要夹持较大的物品时，此时首先通过PLC控制器3控制升降气缸6启动，升降气缸6通过第一推杆7带动夹持组件8向下移动；
步骤二：夹持组件8上的弧形块17向下移动，直至弧形块17上的活动块27与物品接触，物品带动活动块27向上移动，使得伸缩杆28和复位弹簧29收缩受力，直至阻尼头30与探头26接触；
步骤三：此时第一压力传感器25将压力数据传输给PLC控制器3，PLC控制器3控制驱动电机18启动，驱动电机18带动驱动轴19转动，驱动轴19通过套环20和卡爪21将第一夹持板22和第二夹持板23与物品接触，两组卡爪21配合将物品夹持限位，然后PLC控制器3控制升降气缸6启动，升降气缸6通过第一推杆7带动夹持组件8向上移动，将物品夹持上升；
步骤四：当需要夹持贵重或者较小的物品时，此时将物品放入活动板11上，此时超声波传感器12检测到活动板11上的物品，然后将数据传输给PLC控制器3，PLC控制器3控制提升气缸9启动，提升气缸9通过第二推杆10带动物品向上移动，直至物品与贴合板13连接，将贴合板13上的缓冲弹簧14压缩受力，使得贴合板13与活动板11配合将物品夹持限位；
步骤五：当超声波传感器12检测到物品较小时，PLC控制器3控制伺服电机36启动，伺服电机36带动螺纹杆35转动，螺纹杆35与螺纹通槽34配合带动限位滑块32在限位滑槽33内移动，使得两个夹持块31配合将物品夹持限位，当夹持块31与物品接触时，第二压力传感器311将压力数据反馈给PLC控制器3，PLC控制器3控制伺服电机36停止转动，防止两个夹持块31将物品压坏。
其中，步骤五中两个夹持块31上限位滑块32内的螺纹通槽34的螺旋方向相反，螺纹杆35由两个旋向相反的螺柱一体成型，使得螺纹杆35能够带动两个限位滑块32相向移动。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于机器人用的末端执行机构夹持装置，包括固定板(1)，所述固定板(1)的上表面中部通过连接臂(2)与外界的机器人连接，其特征在于：所述固定板(1)的上表面一端固定连接有PLC控制器(3)，所述固定板(1)的下方设置有安装板(4)，所述安装板(4)的两端均固定连接有连接板(5)，所述连接板(5)的顶端与固定板(1)的下表面固定连接，所述安装板(4)的上表面两端均固定连接有升降气缸(6)，所述升降气缸(6)的输出端固定连接有第一推杆(7)，所述第一推杆(7)的底端贯穿安装板(4)并固定连接有夹持组件(8)，所述夹持组件(8)位于安装板(4)的下方，所述安装板(4)的上表面中部固定连接有两个对称分布的提升气缸(9)，所述提升气缸(9)的输出端连接有第二推杆(10)，所述第二推杆(10)的底端贯穿安装板(4)并固定连接有活动板(11)，所述活动板(11)的下表面中部固定连接有超声波传感器(12)，所述活动板(11)的上方设置有贴合板(13)，所述贴合板(13)的上表面通过缓冲弹簧(14)与安装板(4)的下表面中部固定连接，所述活动板(11)的上表面设置有夹持机构(15)。
2.根据权利要求1所述的一种基于机器人用的末端执行机构夹持装置，其特征在于：所述夹持组件(8)包括弧形块(17)，所述弧形块(17)的顶端两侧均通过弹性连接绳(16)与安装板(4)连接，两个所述弹性连接绳(16)位于第一推杆(7)的两侧。
3.根据权利要求2所述的一种基于机器人用的末端执行机构夹持装置，其特征在于：所述弧形块(17)的两端内部均镶嵌有驱动电机(18)，所述驱动电机(18)的两端均设置有驱动轴(19)，所述驱动轴(19)的外侧套接有套环(20)，所述套环(20)位于弧形块(17)的外侧，所述套环(20)的底端固定连接有卡爪(21)。
4.根据权利要求3所述的一种基于机器人用的末端执行机构夹持装置，其特征在于：所述卡爪(21)设置为弧形结构，且卡爪(21)的底端两侧通过销轴分别活动连接有第一夹持板(22)和第二夹持板(23)，所述第一夹持板(22)和第二夹持板(23)呈“八”字形分布，且第一夹持板(22)和第二夹持板(23)相互靠近的一侧均粘接连接有弹性连橡胶凸起(24)。
5.根据权利要求2所述的一种基于机器人用的末端执行机构夹持装置，其特征在于：所述弧形块(17)的下方中部设置有活动块(27)，所述活动块(27)的上表面通过伸缩杆(28)与弧形块(17)的底端中部连接，所述伸缩杆(28)的外侧套接有复位弹簧(29)。
6.根据权利要求5所述的一种基于机器人用的末端执行机构夹持装置，其特征在于：所述弧形块(17)的内腔中部镶嵌有第一压力传感器(25)，所述第一压力传感器(25)的底端两侧均固定连接有探头(26)，所述活动块(27)的上表面两端均固定连接有阻尼头(30)，所述阻尼头(30)与探头(26)相适配。
7.根据权利要求1所述的一种基于机器人用的末端执行机构夹持装置，其特征在于：所述夹持机构(15)包括两个夹持块(31)，两个所述夹持块(31)均设置于活动板(11)的上表面，其中一个所述夹持块(31)的侧壁上镶嵌有第二压力传感器(311)，且两个所述夹持块(31)的底端均固定连接有限位滑块(32)，所述限位滑块(32)位于限位滑槽(33)内，所述限位滑槽(33)开设于活动板(11)的上表面。
8.根据权利要求1所述的一种基于机器人用的末端执行机构夹持装置，其特征在于：所述限位滑块(32)的中部开设有螺纹通槽(34)，所述螺纹通槽(34)的内部贯穿连接有螺纹杆(35)，所述螺纹杆(35)的一端通过轴承与限位滑槽(33)的一端内壁连接，所述螺纹杆(35)的另一端贯穿限位滑槽(33)的另一端内壁并固定连接有伺服电机(36)。
9.一种基于机器人用的末端执行机构夹持装置的驱动方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：当本装置需要夹持较大的物品时，此时首先通过PLC控制器(3)控制升降气缸(6)启动，升降气缸(6)通过第一推杆(7)带动夹持组件(8)向下移动；
步骤二：夹持组件(8)上的弧形块(17)向下移动，直至弧形块(17)上的活动块(27)与物品接触，物品带动活动块(27)向上移动，使得伸缩杆(28)和复位弹簧(29)收缩受力，直至阻尼头(30)与探头(26)接触；
步骤三：此时第一压力传感器(25)将压力数据传输给PLC控制器(3)，PLC控制器(3)控制驱动电机(18)启动，驱动电机(18)带动驱动轴(19)转动，驱动轴(19)通过套环(20)和卡爪(21)将第一夹持板(22)和第二夹持板(23)与物品接触，两组卡爪(21)配合将物品夹持限位，然后PLC控制器(3)控制升降气缸(6)启动，升降气缸(6)通过第一推杆(7)带动夹持组件(8)向上移动，将物品夹持上升；
步骤四：当需要夹持贵重或者较小的物品时，此时将物品放入活动板(11)上，此时超声波传感器(12)检测到活动板(11)上的物品，然后将数据传输给PLC控制器(3)，PLC控制器(3)控制提升气缸(9)启动，提升气缸(9)通过第二推杆(10)带动物品向上移动，直至物品与贴合板(13)连接，将贴合板(13)上的缓冲弹簧(14)压缩受力，使得贴合板(13)与活动板(11)配合将物品夹持限位；
步骤五：当超声波传感器(12)检测到物品较小时，PLC控制器(3)控制伺服电机(36)启动，伺服电机(36)带动螺纹杆(35)转动，螺纹杆(35)与螺纹通槽(34)配合带动限位滑块(32)在限位滑槽(33)内移动，使得两个夹持块(31)配合将物品夹持限位，当夹持块(31)与物品接触时，第二压力传感器(311)将压力数据反馈给PLC控制器(3)，PLC控制器(3)控制伺服电机(36)停止转动，防止两个夹持块(31)将物品压坏。
10.根据权利要求9所述的一种基于机器人用的末端执行机构夹持装置的驱动方法，其特征在于：所述步骤五中两个夹持块(31)上限位滑块(32)内的螺纹通槽(34)的螺旋方向相反，螺纹杆(35)由两个旋向相反的螺柱一体成型，使得螺纹杆(35)能够带动两个限位滑块(32)相向移动。
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