CN111185897B - 一种带有旋转和夹取功能的智能机械手 - Google Patents

一种带有旋转和夹取功能的智能机械手 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种带有旋转和夹取功能的智能机械手，包括从下往上依次连接的后盖、下壳体、上壳体、上盖及手指件，所述上壳体连接有转换装置，所述转换装置和手指件固定连接，所述转换装置下方设有圆柱旋转架、齿轮组件结构，所述齿轮组件结构下方设有第一减速器、第一电机、制动器，所述下壳体内设有第二减速器、第二电机和控制单元。本发明的有益效果是：实现了在同一机械手产品内实现夹取物体和旋转物体的功能，满足了用户夹取和旋转物体的应用场景，而不需要额外配置，进而实现机械手在某一工位完全取代人工操作，不仅带来操作上的方便，而且节省工序、节约工时，实现自动化操作。

Description

一种带有旋转和夹取功能的智能机械手
技术领域
本发明涉及机器人末端夹爪和机械手技术领域，具体为一种带有旋转和夹取功能的智能机械手。
背景技术
随着机械工业的快速发展，人工智能也在快速发展，智能机械在慢慢取代人工操作，如智能机器人、智能机械手。目前市场上的多数机械手仅具有夹取物体的功能，需要外配手臂或部件来实现其旋转的功能，某些场合需要对所夹取物体进行一个必要的旋转操作，但现有的多数机械手无法实现这一功能。从而机械手夹取物体并对物体进行特定角度的旋转，被现代工业所需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种带有旋转和夹取功能的智能机械手，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：一种带有旋转和夹取功能的智能机械手，包括从下往上依次连接的后盖、下壳体、上壳体、上盖及手指件，所述后盖、下壳体、上壳体、上盖围成一空间腔体，所述上壳体连接有转换装置，其穿过上盖与手指件固定连接，所述转换装置下方设有圆柱旋转架，所述转换装置连接有转轴，所述转轴的下轴端设有轴端齿轮，所述轴端齿轮连接有齿轮组件结构，所述齿轮组件结构下方连接有第一减速器，所述第一减速器下方设有第一电机，所述第一电机下方设有制动器，所述圆柱旋转架下方固定连接有大齿轮，所述大齿轮啮合连接有小齿轮，所述小齿轮连接有第二减速器，所述第二减速器下方设有第二电机，所述第二减速器上设有第二减速器固定件，其固定在上壳体上，所述下壳体上安装有控制单元。
进一步优选，所述转换装置包含齿条导槽件、齿条件、末端夹爪齿轮，所述齿条件和末端夹爪齿轮啮合，所述齿条件和齿条导槽件滑动连接，所述齿条件和手指件固定连接，所述手指件可根据夹取物的外形作对应设计。
进一步优选，所述齿轮组件结构包含旋转盘、太阳齿轮、行星齿轮组件、连接柱，所述旋转盘通过连接柱和圆柱旋转架固定连接，所述太阳齿轮固定在第一减速器的上端输出轴上，所述行星齿轮组件的两轴端分别连接在圆柱旋转架和旋转盘上，所述太阳齿轮和轴端齿轮通过行星齿轮组件啮合配合。
进一步优选，所述控制单元包含控制电路板和编码器电路板，所述控制电路板和第一电机、第二电机、制动器、编码器电路板均相连接，所述编码器电路板上设有第一编码器、第二编码器，所述第一编码器和第一电机同轴度设计，所述第二编码器和第二电机同轴度设计。
进一步优选，所述第一电机的下端输出轴上设有第一电机磁珠，所述第二电机的下端输出轴上设有第二电机磁珠。
进一步优选，所述圆柱旋转架和上壳体之间设有大轴承，所述大轴承成对设计，所述大轴承和大齿轮之间设有轴承挡圈。
进一步优选，所述圆柱旋转架和上盖之间设有密封圈。
进一步优选，所述转轴和转换装置的末端夹爪齿轮固定连接，所述转轴和齿条导槽件之间设有支撑轴承和轴承座，所述支撑轴承成对设计。
进一步优选，所述第一减速器的法兰和第二减速器的法兰均固定在上壳体上。
进一步优选，所述下壳体上设有连接器和指示灯。
有益效果
本发明实现了在同一机械手产品内实现夹取物体和旋转物体的功能，满足了用户夹取和旋转物体的应用场景，而不需要额外配置，进而实现机械手在某一工位完全取代人工操作，不仅带来操作上的方便，而且节省工序、节约工时，实现自动化操作。
附图说明
图1为本发明实施例所公开的一种带有旋转和夹取功能的智能机械手的轴侧结构示意图；
图2为本发明实施例所公开的一种带有旋转和夹取功能的智能机械手的剖视结构示意图；
图3为本发明实施例所公开的一种带有旋转和夹取功能的智能机械手的外观示意图。
附图标记
11-上壳体，12-下壳体，121-连接器，122-指示灯，13-上盖，14-后盖，15-手指件，101-第一减速器，102-第一电机，103-制动器，104-第一电机磁珠，201-第二减速器，202-第二电机，203-小齿轮，204-第二减速器固定件，205-第二电机磁珠，301-齿条导槽件，302-齿条件，303-末端夹爪齿轮，401-转轴，402-轴端齿轮，501-旋转盘，502-太阳齿轮，503-行星齿轮组件，504-连接柱，601-圆柱旋转架，602-大轴承，603-大齿轮，701-控制电路板，702-编码器电路板，703-第一编码器，704-第二编码器。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
实施例一
如图1-3所示，一种带有旋转和夹取功能的智能机械手，包括从下往上依次连接的后盖14、下壳体12、上壳体11、上盖13及手指件15，所述后盖14、下壳体12、上壳体11、上盖13围成一空间腔体，所述上壳体11连接有转换装置，其穿过上盖13与手指件15固定连接，所述转换装置下方设有圆柱旋转架601，所述转换装置连接有转轴401，所述转轴401的下轴端设有轴端齿轮402，所述轴端齿轮402连接有齿轮组件结构，所述齿轮组件结构下方连接有第一减速器101，所述第一减速器101下方设有第一电机102，所述第一电机102下方设有制动器103，所述圆柱旋转架601下方固定连接有大齿轮603，所述大齿轮603啮合连接有小齿轮203，所述小齿轮203连接有第二减速器201，所述第二减速器201下方设有第二电机202，所述第二减速器201上设有第二减速器固定件204，其固定在上壳体11上，所述下壳体12上安装有控制单元。
优选的，所述转换装置包含齿条导槽件301、齿条件302、末端夹爪齿轮303，所述齿条件302和末端夹爪齿轮303啮合，所述齿条件302和齿条导槽件301滑动连接，所述齿条件302和手指件15固定连接，所述手指件15可根据夹取物的外形作对应设计，实现对不同形状物体的夹取。
优选的，所述齿轮组件结构包含旋转盘501、太阳齿轮502、行星齿轮组件503、连接柱504，所述旋转盘501通过连接柱504和圆柱旋转架601固定连接，所述太阳齿轮502固定在第一减速器101的上端输出轴上，所述行星齿轮组件503的两轴端分别连接在圆柱旋转架601和旋转盘501上，所述太阳齿轮502和轴端齿轮402 通过行星齿轮组件503啮合配合。
优选的，所述控制单元包含控制电路板701和编码器电路板702，所述控制电路板701和第一电机102、第二电机202、制动器103、编码器电路板702均相连接，所述编码器电路板702上设有第一编码器703、第二编码器704，所述第一编码器703和第一电机102同轴度设计，所述第二编码器704和第二电机202同轴度设计。
优选的，所述第一电机102的下端输出轴上设有第一电机磁珠104，所述第二电机202的下端输出轴上设有第二电机磁珠205，所述第一电机磁珠104和第二电机磁珠205可用于精确的控制电机的旋转。
优选的，所述圆柱旋转架601和上壳体11之间设有大轴承602，，用以完成第一电机102不动而第二电机202转动时的运动耦合作用，所述大轴承602成对设计，所述大轴承602和大齿轮603之间设有轴承挡圈。
优选的，所述圆柱旋转架601和上盖13之间设有密封圈。
优选的，所述转轴401和转换装置的末端夹爪齿轮303固定连接，所述转轴401和齿条导槽件301之间设有支撑轴承和轴承座，所述支撑轴承可以单个设计，也可以成对设计。
优选的，所述第一减速器101的法兰和第二减速器201的法兰均固定在上壳体11上，以确保其对应的大齿轮603和小齿轮203实现精确的啮合配合。
优选的，所述下壳体12上设有连接器121和指示灯122。
优选的，所述第一电机102采用外转子电机。
优选的，所述转轴401、旋转盘501、圆柱旋转架601、大齿轮603、第一减速器101、第一电机102、制动器103、第一电机磁珠104位于同一条中心线上。
优选的，所述小齿轮203、第二减速器201、第二电机202、第二电机磁珠205位于同一条中心线上。
实施例二
一种带有旋转和夹取功能的智能机械手，与实施例一不同之处在于，在上壳体11和齿条导槽件301的对应位置设有相互配合的物理限位结构，或在上壳体11和圆柱旋转架601的对应位置设有相互配合的物理限位结构，以实现对圆柱旋转架601的旋转限位，该物理限位结构的角度可从0°至360°，完成对任意旋转角度位置的限位作用。
优选的，所述物理限位结构可采用相互配合的挡块，以实现精确旋转限位。
本发明的带有旋转和夹取功能的智能机械手的工作原理：
一、夹取运动：
1）第一电机102通过控制电路板701驱动作旋转运动，带动第一减速器101转动，第一减速器101的上端输出轴设有齿轮组件结构，齿轮组件结构通过转轴401将旋转运动传递给转换装置的齿条件302，齿条件302和末端夹爪齿轮303的啮合配合可将第一电机102的旋转运动转化为直线往复运动，从而带动固定在齿条件302上的手指件15作直线往复运动，实现手指件的夹取动作；
2）在手指件15完成夹取动作时，连接在第一电机102下端输出轴上的制动器103抱死第一电机102的输出轴，从而将制动力通过齿轮组件结构和转换装置传递给手指件15，实现手指件15对物体夹取动作的锁死，夹住物体。
二、旋转运动：
1）第二电机202通过控制电路板701驱动作旋转运动，带动第二减速器201转动，第二减速器201的上端输出轴上的小齿轮203通过大齿轮603带动圆柱旋转架601转动，圆柱旋转架601将旋转运动传递给转换装置的齿条导槽件301，从而带动手指件15一起作旋转运动；
2）圆柱旋转架601通过连接柱504带动齿轮组件结构一起作旋转运动，齿轮组件结构中的行星齿轮组件503绕着太阳齿轮502和轴端齿轮402作旋转运动，以实现运动解耦，完成手指件15对夹取物体的旋转运动。
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，均应包含在本发明性的保护范围之内的发明内容。

Claims (8)

1.一种带有旋转和夹取功能的智能机械手,包括从下往上依次连接的后盖(14)、下壳体(12)、上壳体(11)、上盖(13) 及手指件(15),所述后盖(14)、下壳体(12)、上壳体(11)、上盖(13)围成一空间腔体,其特征在于:所述上壳体(11)连接有转换装置,其穿过上盖(13)与手指件(15)固定连接,所述转换装置下方设有圆柱旋转架(601),所述转换装置连接有转轴(401),所述转轴(401)的下轴端设有轴端齿轮(402),所述轴端齿轮(402)连接有齿轮组件结构,所述齿轮组件结构下方连接有第一减速器(101),所述第一减速器(101)下方设有第一电机(102),所述第一电机(102)下方设有制动器(103),所述圆柱旋转架(601)下方固定连接有大齿轮(603),所述大齿轮(603)啮合连接有小齿轮(203),所述小齿轮(203)连接有第二减速器(201),所述第二减速器(201)下方设有第二电机(202),所述第二减速器(201)上设有第二减速器固定件(204),其固定在上壳体(11)上,所述下壳体(12)上安装有控制单元；
所述齿轮组件结构包含旋转盘(501)、太阳齿轮(502)、行星齿轮组件(503)、连接柱(504),所述旋转盘(501)通过连接柱(504)和圆柱旋转架(601)固定连接,所述太阳齿轮(502)固定在第一减速器(101)的上端输出轴上,所述行星齿轮组件(503)的两轴端分别连接在圆柱旋转架(601)和旋转盘(501)上,所述太阳齿轮(502)和轴端齿轮(402)通过行星齿轮组件(503)啮合配合；
所述圆柱旋转架(601)和上壳体(11)之间设有大轴承(602),所述大轴承(602)成对设计；
所述转换装置包含齿条导槽件(301)、齿条件(302)、末端夹爪齿轮(303),所述齿条件(302)和末端夹爪齿轮(303)啮合,所述齿条件(302)和齿条导槽件(301)滑动连接,所述齿条件(302)和手指件(15) 固定连接,所述手指件(15)可根据夹取物的外形作对应设计；
旋转运动时，第二电机(202)通过控制电路板(701)驱动作旋转运动，带动第二减速器(201)转动，第二减速器(201)的上端输出轴上的小齿轮(203)通过大齿轮(603)带动圆柱旋转架(601)转动，圆柱旋转架(601)将旋转运动传递给转换装置的齿条导槽件(301)，从而带动手指件(15)一起作旋转运动；圆柱旋转架(601)通过连接柱(504)带动齿轮组件结构一起作旋转运动，齿轮组件结构中的行星齿轮组件(503)绕着太阳齿轮(502)和轴端齿轮(402)作旋转运动，以实现运动解耦，完成手指件(15)对夹取物体的旋转运动。
2.根据权利要求1所述的一种带有旋转和夹取功能的智能机械手,其特征在于:所述控制单元包含控制电路板(701)和编码器电路板(702),所述控制电路板(701)和第一电机(102)、第二电机(202)、制动器(103)、编码器电路板(702) 均相连接,所述编码器电路板(702)上设有第一编码器(703)、第二编码器(704),所述第一编码器(703)和第一电机(102)同轴度设计,所述第二编码器(704) 和第二电机(202)同轴度设计。
3.根据权利要求1所述的一种带有旋转和夹取功能的智能机械手,其特征在于:所述第一电机(102)的下端输出轴上设有第一电机磁珠(104),所述第二电机(202)的下端输出轴上设有第二电机磁珠(205)。
4.根据权利要求1所述的一种带有旋转和夹取功能的智能机械手,其特征在于:所述大轴承(602) 和大齿轮(603)之间设有轴承挡圈。
5.根据权利要求1所述的一种带有旋转和夹取功能的智能机械手,其特征在于:所述圆柱旋转架(601) 和上盖(13)之间设有密封圈。
6.根据权利要求1所述的一种带有旋转和夹取功能的智能机械手,其特征在于:所述转轴(401)和转换装置的末端夹爪齿轮(303)固定连接,所述转轴(401) 和齿条导槽件(301)之间设有支撑轴承和轴承座。
7.根据权利要求1所述的一种带有旋转和夹取功能的智能机械手,其特征在于:所述第一减速器(101)的法兰和第二减速器(201)的法兰均固定在上壳体(11) 上。
8.根据权利要求1所述的一种带有旋转和夹取功能的智能机械手,其特征在于:所述下壳体(12)上设有连接器(121) 和指示灯(122)。
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