CN111604896A - 一种工业机器人专用取样机械手 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及机械采样领域，具体公开一种工业机器人专用取样机械手，包括机械手部件、第一关节臂、第二关节臂和第二液压缸，所述第一关节臂左端活动连接机械手部件，所述第一关节臂另一端活动连接第二关节臂，所述第二液压缸一端活动连接第一关节臂后端，所述第二液压缸另一端连接所述第二关节臂中间部，还包括第一液压缸和固定支架，所述固定支架的上端连接第二关节臂和所述第一液压缸，且第一液压缸的另一端活动连接所述第二关节臂，所述固定支架的下端设置有旋转齿轮。本发明所要解决的技术问题：提供一种工业机器人专用取样机械手，设置两部分关节臂和机械手部件，灵活调节操作取样形态适应不同工作场景，提高取样效率。

Description

一种工业机器人专用取样机械手
技术领域
本发明涉及机械采样领域，具体涉及一种工业机器人专用取样机械手。
背景技术
机械手臂是一种用于机械加工与生产的常见设备，能够代替人们完成零件放置，螺丝锁定，电路板切割等工作，在增加工作效率的同时还能大大降低了人们的劳动强度。在目前的机械行业中，对产品的取样以及送样越发频繁，可是产品的取样以及送样大多都是利用人工操作，机械手虽然可做到对产品进行取样，但大多效率较为低下，且取样之后不能进行送样。
现有技术中采用不同的技术手段来改善取样机械手，比如CN201720374924.7提出一种智能取样机械手，包括支架，所述支架上安装第一电机安装架，所述第一电机安装架内安装第一旋转电机，所述第一旋转电机驱动端安装第一安装块，所述第一安装块上固定旋转板，所述旋转板上固定第二电机安装架，所述第二电机安装架内安装第二旋转电机，所述第二旋转电机驱动端安装第二安装块，所述第二安装块上固定第一驱动架，所述第一驱动架内安装第一液压缸，所述第一液压缸驱动端固定延展臂，所述延展臂另一端固定第一配装件，所述第一配装件内安装第二液压缸，所述第二液压缸底端固定第二配装件，所述第二液压缸驱动端安装承载架。
该技术方案通过先将装置空闲处安装可编程系列控制器和2台电机驱动器和3台继电器，以MAM-200的控制器为例，将该型号控制器的输出端通过导线分别与2台电机驱动器和3台继电器的输入端连接，本领域人员在将2台电机驱动器通过导线分别与第一旋转电机和第二旋转电机的接线端连接，同时将3台继电器通过导线分别与第一液压缸、第二液压缸和第三液压缸自带的电磁阀连接。本领域人员通过控制器编程后，完全可控制各个电器件的工作顺序，具体工作原理如下：首先启动第一旋转电机3，第一旋转电机3驱动端带动旋转板5旋转，调整承载架15的方向，同时启动第二旋转电机7，第二旋转电机7驱动端带动第一液压缸10进行转动调整，同时启动第一液压缸10调整第二液压缸13和承载架15的位置，同时启动第三液压缸18，第三液压缸18驱动端推动第二配装件14，调整第二液压缸13的角度，再启动第二液压缸13，第二液压缸13驱动端带动承载架15进行取样，然后在启动第一旋转电机3、第二旋转电机7、第一液压缸10、第二液压缸和第三液压缸18进行组合移动将样品移动至存放位置。
该技术方案的缺陷在于：机械手操作工作范围小，不能根据抓取的物体形状大小调节机械手指，特别是针对性物体在较高位置时，机械手抓取不到的情况，效率低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题：提供一种工业机器人专用取样机械手，设置两部分关节臂和机械手部件，灵活调节操作取样形态适应不同工作场景，提高取样效率。
本发明的基本方案为：一种工业机器人专用取样机械手，包括机械手部件、第一关节臂、第二关节臂和第二液压缸，所述第一关节臂左端活动连接机械手部件，所述第一关节臂另一端活动连接第二关节臂，所述第二液压缸一端活动连接第一关节臂后端，所述第二液压缸另一端连接所述第二关节臂中间部；
还包括第一液压缸和固定支架，所述固定支架的上端连接第二关节臂和所述第一液压缸，且第一液压缸的另一端活动连接所述第二关节臂，所述固定支架的下端设置有旋转齿轮。
传统的机械手，多采用抓取部位调节张合的大小达到适应各种物体，只适用于连续抓取特定位置的样本，但大多数实际情况由于需取样的物品存放地方有可能不一致，对机械手可调位置要求教高，通过在装置上设置第一关节臂、第二关节臂和机械手部件，可实现上下灵活调节机械手，旋转齿轮的设置可以整体调节操作取样形态适应不同工作场景，提高取样效率。
优选地，还包括传动皮带，所述第一关节臂两边均为第一关节臂侧板，所述两块第一关节臂侧板中部均设置有第二电机，所述第一关节臂侧板前端设置有第二锥齿轮，所述第二锥齿轮通过传动皮带与第二电机连接。
两个电机的设置，带动两条传动皮带，形成力偶，高效实现精确控制。
优选地，还包括轴一和轴二，所述轴一穿过第一液压缸的上端，所述轴一的两端与第二关节臂两侧连接，所述轴二穿过第一液压缸的下端，所述轴二的两端与固定支连接。
优选地，还包括轴三和轴四，所述轴三穿过第二液压缸的上端，所述轴三的两端与第一关节臂两侧连接，所述轴四穿过第二液压缸的下端，所述轴四的两端与第二关节臂两侧连接。
优选地，还包括连接固定条和连接固定板，所述固定连接条左右两边连接第一关节臂侧板，所述连接固定板左右连接第二关节臂两侧面。
优选地，所述机械手部件包含第一电机组件、连接块和抓取手指，所述连接块的顶端连接所述第一电机组件，所述连接块外壁设置有多个手指连接条，所述手指连接条的下端连接抓取手指。
当操作取样物体瞄准后，该方案可以让机械手部件单独根据物件调整抓取手指的张合度，实现精确抓取。
优选地，所述电机组件设置有与第二锥齿轮咬合的第一锥齿轮，且第一锥齿轮与第二锥齿轮垂直咬合。
锥齿轮相对于其它类型的齿轮而言，锥齿轮传动效率更高，能耗损失更小，所承载的力矩更大，可靠性能更好。
优选地，所述旋转齿轮与所述固定支架的中心轴线重合。
通过在固定支架设置旋转齿轮，整个机械手可以实现360°旋转，对机械手四周需要取样的物体迅速高效地做出操作反应，该技术方案比普通的机械手更高效，在现实作业中更为实用。
优选地，所述第一关节臂侧板开设有多个三角形通孔。
多个三角形通孔的开设，在不影响机械手整体可靠性的情况下，第一关节臂得到轻量化，在机械手操作时更为灵活，也便于生产、组装和检修。
优选地，所述第二关节臂呈倒三角形。
倒三角形的设计，使第二关节臂更加稳固。
本发明的工作原理及优点在于：该工业机器人专用取样机械手，不仅可以实现对产品的取样，也可在取样过程中根据取样物的位置，大小灵活调整机械手形态，适用范围广，另外该装置在利用机械手抓取样品时其稳定性也有所改进，大大降低了在抓取样品过程中样品从机械爪中滑落的机率。
附图说明
图1为本发明一种工业机器人专用取样机械手立体图(视角一)；
图2为本发明一种工业机器人专用取样机械手立体图(视角二)；
图3为本发明一种工业机器人专用取样机械手正视图；
图4为本发明一种工业机器人专用取样机械手俯视图；
图5为本发明一种工业机器人专用取样机械手仰视图；
图6为本发明机械手部件立体图；
图7为本发明第一电机组件正视图；
图8为本发明第二关节臂正视图；
图9为本发明第一关节臂侧板正视图。
附图中涉及到的附图标记有：
机械手部件1，第一电机组件101，连接块102，第一锥齿轮103，抓取手指104，手指连接条105，滑动块106，螺杆107，第一关节臂2，第一关节臂侧板201，第二电机202，三角形通孔203，第二锥齿轮204，传动皮带205，连接固定条206，第二关节臂3，连接固定板301，多边形通孔302，旋转齿轮4，固定支架5，第一液压缸6，轴一601，轴二602，第二液压缸7，轴三701，轴四702。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细的说明：
如图1至图6所示，一种工业机器人专用取样机械手，包括机械手部件1、第一关节臂2、第二关节臂3和第二液压缸7，所述第一关节臂2左端活动连接机械手部件1，所述第一关节臂2另一端活动连接第二关节臂3，所述第二液压缸7一端活动连接第一关节臂2后端，所述第二液压缸7另一端连接所述第二关节臂3中间部；还包括第一液压缸6和固定支架5，所述固定支架5的上端连接第二关节臂3和所述第一液压缸6，且第一液压缸6的另一端活动连接所述第二关节臂3，所述固定支架5的下端设置有旋转齿轮4。
传统的机械手，多采用抓取部位调节张合的大小达到适应各种物体，只适用于连续抓取特定位置的样本，但大多数实际情况由于需取样的物品存放地方有可能不一致，对机械手可调位置要求教高，通过在装置上设置第一关节臂2、第二关节臂3和机械手部件1，可实现上下灵活调节机械手，旋转齿轮4的设置可以整体调节操作取样形态适应不同工作场景，提高取样效率。
还包括传动皮带205，第一关节臂2两边均为第一关节臂侧板201，两块第一关节臂侧板201中部均设置有第二电机202，两块第一关节臂侧板201前端均设置有第二锥齿轮204，第二锥齿轮204通过传动皮带205与第二电机202连接。左侧第二电机202顺时针转动，通过传动皮带205扭力的传递作用使第二锥齿轮204也跟着一起顺时针转动，对应的，另一侧的第一关节臂侧板201上右侧第二电机202逆时针转动，通过另一条对应的传动皮带205扭力的传递作用使对应第二锥齿轮204也跟着一起逆时针转动。两个第二电机202的设置，通过两条传动皮带205把扭力分别传递给两个第二锥齿轮204，形成力偶，高效实现精确控制。
轴一601穿过第一液压缸6的上端，轴一601的两端与第二关节臂3两侧连接，轴二602穿过第一液压缸6的下端，轴二602的两端与固定支架5连接。轴三701穿过第二液压缸7的上端，轴三701的两端与第一关节臂2两侧连接，轴四702穿过第二液压缸7的下端，轴四702的两端与第二关节臂3两侧连接。
固定连接条206左右两边连接第一关节臂侧板201，连接固定板301左右连接第二关节臂3两侧面。
如图6、图7所示，机械手部件1包含第一电机组件101、连接块102和抓取手指104，连接块102的顶端连接第一电机组件101，连接块102外壁设置有12个手指连接条105，手指连接条105的下端连接抓取手指104。当第一电机组件101通电正转或反转，带动螺杆连107同螺杆前端的滑动块106上下移动，多个手指连接条105与滑动块106、连接块102形成机械连杆机构运动副，当滑动块106上移时，抓取手指104闭合，当滑动块106下移时，抓取手指104扩张。操作取样物体瞄准后，该方案可以让机械手部件1单独根据物件调整抓取手指104的张合度，实现精确抓取。
电机组件101设置有与第二锥齿轮204咬合的第一锥齿轮103，且第一锥齿轮103与第二锥齿轮204垂直咬合。锥齿轮相对于其它类型的齿轮而言，锥齿轮传动效率更高，能耗损失更小，所承载的力矩更大，可靠性能更好。
旋转齿轮4与固定支架5的中心轴线重合。通过在固定支架5设置旋转齿轮4，整个机械手可以实现360°旋转，对机械手四周需要取样的物体迅速高效地做出操作反应，该技术方案比普通的机械手更高效，在现实作业中更为实用。
如图8、如图9所示，第二关节臂3呈倒三角形，倒三角形的设计，使第二关节臂得到更加稳固，第一关节臂侧201板开设有多个三角形通孔203，第二关节臂3侧面可以开设多个多边形通孔302。多个通孔的开设，在不影响机械手整体可靠性的情况下，第一关节臂2和第二关节臂3得到轻量化，在机械手操作时更为灵活，也便于生产、组装和检修。
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。

Claims (10)

1.一种工业机器人专用取样机械手，其特征在于：包括机械手部件、第一关节臂、第二关节臂和第二液压缸，所述第一关节臂左端活动连接机械手部件，所述第一关节臂另一端活动连接第二关节臂，所述第二液压缸一端活动连接第一关节臂后端，所述第二液压缸另一端连接所述第二关节臂中间部；
还包括第一液压缸和固定支架，所述固定支架的上端连接第二关节臂和所述第一液压缸，且第一液压缸的另一端活动连接所述第二关节臂，所述固定支架的下端设置有旋转齿轮。
2.根据权利要求1所述的一种工业机器人专用取样机械手，其特征在于：还包括传动皮带，所述第一关节臂两边均为第一关节臂侧板，所述两块第一关节臂侧板中部均设置有第二电机，所述第一关节臂侧板前端设置有第二锥齿轮，所述第二锥齿轮通过传动皮带与第二电机连接。
3.根据权利要求2所述的一种工业机器人专用取样机械手，其特征在于：还包括轴一和轴二，所述轴一穿过第一液压缸的上端，所述轴一的两端与第二关节臂两侧连接，所述轴二穿过第一液压缸的下端，所述轴二的两端与固定支连接。
4.根据权利要求3所述的一种工业机器人专用取样机械手，其特征在于：还包括轴三和轴四，所述轴三穿过第二液压缸的上端，所述轴三的两端与第一关节臂两侧连接，所述轴四穿过第二液压缸的下端，所述轴四的两端与第二关节臂两侧连接。
5.根据权利要求4所述的一种工业机器人专用取样机械手，其特征在于：还包括连接固定条和连接固定板，所述固定连接条左右两边连接第一关节臂侧板，所述连接固定板左右连接第二关节臂两侧面。
6.根据权利要求2所述的一种工业机器人专用取样机械手，其特征在于：所述机械手部件包含第一电机组件、连接块和抓取手指，所述连接块的顶端连接所述第一电机组件，所述连接块外壁设置有多个手指连接条，所述手指连接条的下端连接抓取手指。
7.根据权利要求6所述的一种工业机器人专用取样机械手，其特征在于：所述电机组件设置有与第二锥齿轮咬合的第一锥齿轮，且第一锥齿轮与第二锥齿轮垂直咬合。
8.根据权利要求7所述的一种工业机器人专用取样机械手，其特征在于：所述旋转齿轮与所述固定支架的中心轴线重合。
9.根据权利要求8所述的一种工业机器人专用取样机械手，其特征在于：所述第一关节臂侧板开设有多个三角形通孔。
10.根据权利要求1-9中任意一项中所述的一种工业机器人专用取样机械手，其特征在于：所述第二关节臂呈倒三角形。
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