CN111409091A - 一种具有同轴视觉定位功能的机械抓手 - Google Patents

Abstract

一种具有同轴视觉定位功能的机械抓手，属于机械抓手技术领域。包括一安装板、一固定在安装板上方的电机、一固定在安装板下方的卡爪盘、一设置在卡爪盘上方的驱动盘、至少两个围绕卡爪盘间隔设置并与驱动盘传动连接的卡爪和一旋转地连接在电机与卡爪盘之间并与驱动盘螺纹连接的驱动轴，所述的卡爪盘在卡爪的装夹位置处设置有至少一CCD摄像机。简化了机械抓手的结构，降低了生产成本并提高电机的利用效率；保证了抓手抓取工件的精确性，提高了加工效率，同时还消除了安全隐患。

Description

一种具有同轴视觉定位功能的机械抓手

技术领域

本发明属于机械抓手技术领域，具体涉及一种具有同轴视觉定位功能的机械抓手。

背景技术

机械抓手是生产工作中最常用到的机械用具之一，特别是在机加工行业中的一些生产环节常常要用到机械抓手对工件进行搬运或装夹。目前的机械抓手，其在工作之前需要先确定工件的位置并设置好对应的坐标位置，然后机械抓手才能精确地抓取工件，但是在实际操作过程中，由于工件位置往往会与预先设定的位置产生偏差，导致机械抓手抓空工件，甚至出现机械抓手抓不稳工件而中途掉落的情况，不仅严重影响了工件的搬运或装夹速率，还可能威胁到操作者的人身安全。

目前已有的机械抓手中，主要采用气动、油缸驱动和电机驱动等几种形式进行操控，而采用电机驱动的机械抓手，其工作稳定性高且能够抓取的重量较大，因而得到广泛的应用。但也存在传动结构比较复杂、生产难度大、制造成本高等问题，特别是机械抓手上电机动力在经过多级传动后，最终到抓手上的动力普遍偏低；另外，如何保障机械抓手每次都能精确地对工件进行抓取也是业界无法解决的问题之一。

鉴于上述情况，有必要设计一种结构简单、成本低廉、电机利用效率高，能够实时检测工件位置并精确抓取的具有同轴视觉定位功能的机械抓手。为此，本申请人作了有益的设计，下面将要介绍的技术方案便是在这种背景下产生的。

发明内容

本发明的目的是要提供一种具有同轴视觉定位功能的机械抓手，有助于优化机械抓手的驱动结构来降低成本并提高电机的利用效率，有利于改进机械抓手的定位方式来保证抓手抓取工件的精确性，不仅提高了加工效率还消除了安全隐患。

为了达到上述目的，本发明所提供的技术方案是：一种具有同轴视觉定位功能的机械抓手，其特征在于：包括一安装板、一固定在安装板上方的电机、一固定在安装板下方的卡爪盘、一设置在卡爪盘上方的驱动盘、至少两个围绕卡爪盘间隔设置并与驱动盘传动连接的卡爪和一旋转地连接在电机与卡爪盘之间并与驱动盘螺纹连接的驱动轴，所述的卡爪盘在卡爪的装夹位置处设置有至少一CCD摄像机。

在本发明的一个具体的实施例中，所述的电机通过一电机安装盘固定在安装板上，在所述电机安装盘的下方围绕圆周方向间隔设置有一组下连接杆，所述下连接杆的上、下端中间分别开设有一下连接杆螺孔，所述下连接杆下端的下连接杆螺孔分别与一从下往上穿过安装板的下连接杆螺钉螺接，所述电机安装盘的上方在对应于各下连接杆的位置处分别设置有一上连接杆，所述上连接杆的下端各构成有一上连接杆螺杆，所述的上连接杆螺杆在穿过电机安装盘上预设的通孔后与对应下连接杆上端的下连接杆螺孔螺接，所述上连接杆的上端向上延伸并在端部中间分别开设有一机械手连接孔，所述的电机分别通过一组电机固定螺钉与电机安装盘连接，在所述电机安装盘与安装板之间设置有一联轴器，该联轴器的上端与电机的电机轴传动连接、下端与驱动轴的上端传动连接。

在本发明的另一个具体的实施例中，所述的卡爪盘分别通过一组卡爪盘连接杆固定在安装板的下方，所述卡爪盘连接杆的上、下两端中间分别开设有一卡爪盘连接杆螺孔，所述的安装板在对应于卡爪盘连接杆螺孔的位置处分别设置有一卡爪盘上螺钉，所述卡爪盘上螺钉自上而下在穿过安装板后与卡爪盘连接杆上端的卡爪盘连接杆螺孔连接，所述的卡爪盘在对应于卡爪盘连接杆螺孔的位置处分别设置有一卡爪盘下螺钉，所述卡爪盘下螺钉从下往上在穿过卡爪盘后与卡爪盘连接杆下端的卡爪盘连接杆螺孔连接。

在本发明的又一个具体的实施例中，所述卡爪盘的中部在对应于驱动轴的位置处设置有一驱动轴轴承，所述驱动轴的下端旋转地支承在驱动轴轴承上，该驱动轴的中部沿长度方向构成有一段外螺纹，所述驱动盘的中心轴孔内在与驱动轴连接的位置处构成有一圈与外螺纹旋配的内螺纹，所述的驱动盘随着驱动轴的旋转而沿着驱动轴的长度方向上下滑动。

在本发明的再一个具体的实施例中，所述卡爪盘的外周在对应于卡爪的安装位置处分别间隔开设有一组卡爪让位槽，所述卡爪让位槽的两侧边沿分别向下翻折延伸有一对卡爪固定板；所述的卡爪包括一驱动臂、一连接臂和一爪体，所述驱动臂的中部通过一驱动臂中轴旋转地支承在对应的两卡爪固定板之间，所述驱动臂的上端在穿过卡爪让位槽后向上延伸并在端部构成有一驱动臂上轴，所述驱动盘的外周在对应于各驱动臂上轴的位置处分别构成有一驱动盘连接板，在所述的驱动盘连接板上开设有一贯通其厚度方向的导向槽，所述的驱动臂上轴滑动地设置在对应的导向槽内，所述驱动臂的下端通过一驱动臂下轴与爪体铰接；所述连接臂的上端通过一连接臂上轴旋转地支承在对应的两卡爪固定板之间，所述连接臂的下端通过一连接臂下轴与爪体铰接，所述的驱动臂中轴、驱动臂下轴、连接臂上轴和连接臂下轴之间构成平行四边形结构。

在本发明的还有一个具体的实施例中，所述爪体的上端构成有一对爪体安装板，所述的驱动臂、连接臂分别通过驱动臂下轴和连接臂下轴旋转地支承在对应的两爪体安装板之间的位置处。

在本发明的进而一个具体的实施例中，所述的爪体在朝向装夹方向的一侧面上分别构成有一段防滑槽。

在本发明的更而一个具体的实施例中，所述CCD摄像机的两侧分别开设有一摄像机连接孔，一对摄像机固定螺钉从下往上在穿过摄像机连接孔后与卡爪盘连接，并使CCD摄像机固定在卡爪盘底部下方的近中部位置。

在本发明的又进而一个具体的实施例中，所述安装板的前后两侧边沿处分别设置有一对外壳固定块，一外壳罩设在所述的安装板上方，该外壳与两外壳固定块之间分别通过外壳固定螺钉连接固定。

在本发明的又更而一个具体的实施例中，所述的安装板上在电机左右两侧的位置处还分别设置有一配重块。

本发明由于采用上述结构后，具有的有益效果：首先，由于采用了电机直接带动驱动盘上下移动以及通过导向槽带动卡爪张开与并拢的结构，因而极大地简化了机械抓手的结构，有效地降低了生产成本并提高电机的利用效率，其次，由于实时采用CCD摄像机来采集图像信息并进行边缘检测来校正中心坐标，因而保证了抓手抓取工件的精确性，提高了加工效率，同时还消除了安全隐患。

附图说明

图1为本发明一实施例的立体结构示意图。

图2为本发明的工作流程图。

图3为本发明的定位与动作流程图。

图中：1.安装板、11.配重块、12.外壳固定块、13.外壳固定螺钉、14.外壳；2.电机、21.电机安装盘、211.通孔、22.下连接杆、221.下连接杆上螺孔、222.下连接杆下螺孔、223.下连接杆螺钉、23.上连接杆、231.上连接杆螺杆、232.机械手连接孔、24.电机固定螺钉、25.电机轴；3.卡爪盘、31.卡爪盘连接杆、311.卡爪盘连接杆螺孔、312.卡爪盘上螺钉、313.卡爪盘下螺钉、32.驱动轴轴承、33.卡爪让位槽、34.卡爪固定板；4.驱动盘、41.内螺纹、42.驱动盘连接板、421.导向槽；5.卡爪、51.驱动臂、511.驱动臂中轴、512.驱动臂上轴、513.驱动臂下轴、52.连接臂、521.连接臂上轴、522.连接臂下轴、53.爪体、531.爪体安装板、532.防滑槽；6.驱动轴、61.外螺纹；7.CCD摄像机、71.摄像机连接孔、72.摄像机固定螺钉；8.联轴器。

具体实施方式

下面以实施例的方式作详细说明，但是对实施例的描述均不是对本发明方案的限制，任何依据本发明构思所作出的仅仅为形式上的而非实质性的等效变换都应视为本发明的技术方案范畴。

在下面的描述中凡是涉及上、下、左、右、前和后的方向性或称方位性的概念都是以图1所示的位置为基准的，因而不能将其理解为对本发明所提供技术方案的特别限定。

请参阅图1，本发明涉及一种具有同轴视觉定位功能的机械抓手，包括一安装板1、一固定在安装板1上方的电机2、一固定在安装板1下方的卡爪盘3、一设置在卡爪盘3上方的驱动盘4、至少两个围绕卡爪盘3间隔设置并与驱动盘4传动连接的卡爪5和一旋转地连接在电机2与卡爪盘3之间并与驱动盘4螺纹连接的驱动轴6，所述的卡爪盘3在卡爪5的装夹位置处设置有至少一CCD摄像机7。在本实施例中所述卡爪5的数量优选为三个，呈均等分120°围绕卡爪盘3的圆周方向间布。

进一步地，前述的电机2通过一电机安装盘21固定在安装板1上，在前述电机安装盘21的下方围绕圆周方向间隔设置有一组下连接杆22，前述下连接杆22的上、下端中间分别开设有一下连接杆螺孔221，前述下连接杆22下端的下连接杆螺孔221分别与一从下往上穿过安装板1的下连接杆螺钉222螺接，前述电机安装盘21的上方在对应于各下连接杆22的位置处分别设置有一上连接杆23，前述上连接杆23的下端各构成有一上连接杆螺杆231，前述的上连接杆螺杆231在穿过电机安装盘21上预设的通孔211后与对应下连接杆22上端的下连接杆螺孔221螺接，前述上连接杆23的上端向上延伸并在端部中间分别开设有一机械手连接孔232，前述的电机2分别通过一组电机固定螺钉24与电机安装盘21连接，在前述电机安装盘21与安装板1之间设置有一联轴器8，该联轴器8的上端与电机2的电机轴25传动连接、下端与驱动轴6的上端传动连接。

进一步地，前述的卡爪盘3分别通过一组卡爪盘连接杆31固定在安装板1的下方，前述卡爪盘连接杆31的上、下两端中间分别开设有一卡爪盘连接杆螺孔311，前述的安装板1在对应于卡爪盘连接杆螺孔311的位置处分别设置有一卡爪盘上螺钉312，前述卡爪盘上螺钉312自上而下在穿过安装板1后与卡爪盘连接杆31上端的卡爪盘连接杆螺孔311连接，所述的卡爪盘3在对应于卡爪盘连接杆螺孔311的位置处分别设置有一卡爪盘下螺钉313，所述卡爪盘下螺钉313从下往上在穿过卡爪盘3后与卡爪盘连接杆31下端的卡爪盘连接杆螺孔311连接。

进一步地，前述卡爪盘3的中部在对应于驱动轴6的位置处设置有一驱动轴轴承32，前述驱动轴6的下端旋转地支承在驱动轴轴承32上，该驱动轴6的中部沿长度方向构成有一段外螺纹61，前述驱动盘4的中心轴孔内在与驱动轴6连接的位置处构成有一圈与外螺纹61旋配的内螺纹41，前述的驱动盘4随着驱动轴6的旋转而沿着驱动轴6的长度方向上下滑动。

进一步地，前述卡爪盘3的外周在对应于卡爪5的安装位置处分别间隔开设有一组卡爪让位槽33，前述卡爪让位槽33的两侧边沿分别向下翻折延伸有一对卡爪固定板34；前述的卡爪5包括一驱动臂51、一连接臂52和一爪体53，前述驱动臂51的中部通过一驱动臂中轴511旋转地支承在对应的两卡爪固定板34之间，前述驱动臂51的上端在穿过卡爪让位槽33后向上延伸并在端部构成有一驱动臂上轴512，前述驱动盘4的外周在对应于各驱动臂上轴512的位置处分别构成有一驱动盘连接板42，在前述的驱动盘连接板42上开设有一贯通其厚度方向的导向槽421，前述的驱动臂上轴512滑动地设置在对应的导向槽421内，前述驱动臂51的下端通过一驱动臂下轴513与爪体53铰接；前述连接臂52的上端通过一连接臂上轴521旋转地支承在对应的两卡爪固定板34之间，前述连接臂52的下端通过一连接臂下轴522与爪体53铰接，前述的驱动臂中轴511、驱动臂下轴513、连接臂上轴521和连接臂下轴522之间构成平行四边形结构。

进一步地，前述爪体53的上端构成有一对爪体安装板531，前述的驱动臂51、连接臂52分别通过驱动臂下轴513和连接臂下轴522旋转地支承在对应的两爪体安装板531之间的位置处。前述的爪体53在朝向装夹方向的一侧面上分别构成有一段防滑槽532。

进一步地，前述CCD摄像机7的两侧分别开设有一摄像机连接孔71，一对摄像机固定螺钉72从下往上在穿过摄像机连接孔71后与卡爪盘3连接，并使CCD摄像机7固定在卡爪盘3底部下方的近中部位置。

进一步地，前述安装板1的前后两侧边沿处分别设置有一对外壳固定块12，一外壳14罩设在前述的安装板1上方，该外壳14与两外壳固定块12之间分别通过外壳固定螺钉13连接固定。前述的安装板1上在电机2左右两侧的位置处还分别设置有一配重块11。

请继续参阅图1，机械抓手通过前述上连接杆23上的机械手连接孔232安装在机械抓手移动机构上，当前述的电机2工作时，前述的电机轴25通过联轴器8带动驱动轴6旋转，前述的驱动盘4沿着驱动轴6上下滑动，前述的驱动臂51在驱动盘4的移动过程中通过连接臂上轴521沿着对应导向槽421滑动来围绕驱动臂中轴511旋转，由于前述的驱动臂中轴511、驱动臂下轴513、连接臂上轴521和连接臂下轴522之间构成为平行四边形结构，故在前述驱动臂51的旋转过程中能够带动爪体53完成开合动作并保证防滑槽532始终朝向装夹方向。

请参阅图1并结合图2和图3，叙述本发明的同轴定位过程：当机械抓手需要抓取工件时，机械抓手通过机械抓手移动模块移动至设定好的工件上方的位置处，所述的CCD摄像机7向下对目标工件进行图像采集并将采集的信息传递给图像处理模块，图像处理模块通过边缘检测获得目标工件的中心点坐标并与设定坐标对比获得偏差量，偏差信号传递给机械抓手移动模块，该机械抓手移动模块根据偏差量校正机械抓手的坐标位置，然后电机驱动模块工作，所述的电机2正转使卡爪5合拢并抓取目标工件，接着机械抓手移动模块将机械抓手移动至指定位置，最后电机驱动模块再次工作，所述的电机2反转使卡爪5放开目标工件，完成放开动作后，机械抓手移动模块归位并将机械抓手移动至另一目标工件上方的位置处，接着重复上述的过程，从而实现机械抓手的同轴视觉定位功能。

Claims (10)

1.一种具有同轴视觉定位功能的机械抓手，其特征在于：包括一安装板(1)、一固定在安装板(1)上方的电机(2)、一固定在安装板(1)下方的卡爪盘(3)、一设置在卡爪盘(3)上方的驱动盘(4)、至少两个围绕卡爪盘(3)间隔设置并与驱动盘(4)传动连接的卡爪(5)和一旋转地连接在电机(2)与卡爪盘(3)之间并与驱动盘(4)螺纹连接的驱动轴(6)，所述的卡爪盘(3)在卡爪(5)的装夹位置处设置有至少一CCD摄像机(7)。

2.根据权利要求1所述的一种具有同轴视觉定位功能的机械抓手，其特征在于所述的电机(2)通过一电机安装盘(21)固定在安装板(1)上，在所述电机安装盘(21)的下方围绕圆周方向间隔设置有一组下连接杆(22)，所述下连接杆(22)的上、下端中间分别开设有一下连接杆螺孔(221)，所述下连接杆(22)下端的下连接杆螺孔(221)分别与一从下往上穿过安装板(1)的下连接杆螺钉(222)螺接，所述电机安装盘(21)的上方在对应于各下连接杆(22)的位置处分别设置有一上连接杆(23)，所述上连接杆(23)的下端各构成有一上连接杆螺杆(231)，所述的上连接杆螺杆(231)在穿过电机安装盘(21)上预设的通孔(211)后与对应下连接杆(22)上端的下连接杆螺孔(221)螺接，所述上连接杆(23)的上端向上延伸并在端部中间分别开设有一机械手连接孔(232)，所述的电机(2)分别通过一组电机固定螺钉(24)与电机安装盘(21)连接，在所述电机安装盘(21)与安装板(1)之间设置有一联轴器(8)，该联轴器(8)的上端与电机(2)的电机轴(25)传动连接、下端与驱动轴(6)的上端传动连接。

3.根据权利要求1所述的一种具有同轴视觉定位功能的机械抓手，其特征在于所述的卡爪盘(3)分别通过一组卡爪盘连接杆(31)固定在安装板(1)的下方，所述卡爪盘连接杆(31)的上、下两端中间分别开设有一卡爪盘连接杆螺孔(311)，所述的安装板(1)在对应于卡爪盘连接杆螺孔(311)的位置处分别设置有一卡爪盘上螺钉(312)，所述卡爪盘上螺钉(312)自上而下在穿过安装板(1)后与卡爪盘连接杆(31)上端的卡爪盘连接杆螺孔(311)连接，所述的卡爪盘(3)在对应于卡爪盘连接杆螺孔(311)的位置处分别设置有一卡爪盘下螺钉(313)，所述卡爪盘下螺钉(313)从下往上在穿过卡爪盘(3)后与卡爪盘连接杆(31)下端的卡爪盘连接杆螺孔(311)连接。

4.根据权利要求1所述的一种具有同轴视觉定位功能的机械抓手，其特征在于所述卡爪盘(3)的中部在对应于驱动轴(6)的位置处设置有一驱动轴轴承(32)，所述驱动轴(6)的下端旋转地支承在驱动轴轴承(32)上，该驱动轴(6)的中部沿长度方向构成有一段外螺纹(61)，所述驱动盘(4)的中心轴孔内在与驱动轴(6)连接的位置处构成有一圈与外螺纹(61)旋配的内螺纹(41)，所述的驱动盘(4)随着驱动轴(6)的旋转而沿着驱动轴(6)的长度方向上下滑动。

5.根据权利要求1所述的一种具有同轴视觉定位功能的机械抓手，其特征在于所述卡爪盘(3)的外周在对应于卡爪(5)的安装位置处分别间隔开设有一组卡爪让位槽(33)，所述卡爪让位槽(33)的两侧边沿分别向下翻折延伸有一对卡爪固定板(34)；所述的卡爪(5)包括一驱动臂(51)、一连接臂(52)和一爪体(53)，所述驱动臂(51)的中部通过一驱动臂中轴(511)旋转地支承在对应的两卡爪固定板(34)之间，所述驱动臂(51)的上端在穿过卡爪让位槽(33)后向上延伸并在端部构成有一驱动臂上轴(512)，所述驱动盘(4)的外周在对应于各驱动臂上轴(512)的位置处分别构成有一驱动盘连接板(42)，在所述的驱动盘连接板(42)上开设有一贯通其厚度方向的导向槽(421)，所述的驱动臂上轴(512)滑动地设置在对应的导向槽(421)内，所述驱动臂(51)的下端通过一驱动臂下轴(513)与爪体(53)铰接；所述连接臂(52)的上端通过一连接臂上轴(521)旋转地支承在对应的两卡爪固定板(34)之间，所述连接臂(52)的下端通过一连接臂下轴(522)与爪体(53)铰接，所述的驱动臂中轴(511)、驱动臂下轴(513)、连接臂上轴(521)和连接臂下轴(522)之间构成平行四边形结构。

6.根据权利要求1所述的一种具有同轴视觉定位功能的机械抓手，其特征在于所述爪体(53)的上端构成有一对爪体安装板(531)，所述的驱动臂(51)、连接臂(52)分别通过驱动臂下轴(513)和连接臂下轴(522)旋转地支承在对应的两爪体安装板(531)之间的位置处。

7.根据权利要求1所述的一种具有同轴视觉定位功能的机械抓手，其特征在于所述的爪体(53)在朝向装夹方向的一侧面上分别构成有一段防滑槽(532)。

8.根据权利要求1所述的一种具有同轴视觉定位功能的机械抓手，其特征在于所述CCD摄像机(7)的两侧分别开设有一摄像机连接孔(71)，一对摄像机固定螺钉(72)从下往上在穿过摄像机连接孔(71)后与卡爪盘(3)连接，并使CCD摄像机(7)固定在卡爪盘(3)底部下方的近中部位置。

9.根据权利要求1所述的一种具有同轴视觉定位功能的机械抓手，其特征在于所述安装板(1)的前后两侧边沿处分别设置有一对外壳固定块(12)，一外壳(14)罩设在所述的安装板(1)上方，该外壳(14)与两外壳固定块(12)之间分别通过外壳固定螺钉(13)连接固定。

10.根据权利要求1所述的一种具有同轴视觉定位功能的机械抓手，其特征在于所述的安装板(1)上在电机(2)左右两侧的位置处还分别设置有一配重块(11)。

Images