CN111761570B - 一种用于工业智能制造的机械手 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于工业智能制造的机械手，通过设置检测杆，且检测杆由驱动机构可升降的设置在所述吸盘体内，各个吸盘组件的各个检测头能够在所述驱动机构驱动下同时伸出所述避让检测通孔，以便对待抓取工件的抓取表面与各个吸盘头之间的相对姿态进行检测，进而根据检测结果来通过所述机器人手臂和调姿机械臂机构来调节所述吸盘阵列的吸取姿态，然后再将所述吸盘头缩回避让检测通孔后利用所述吸盘头对工件进行抓取，这样，可以保证在吸盘吸取工件抓取时，工件与吸盘之间的位姿情况，进而保证吸盘吸取工件时各个吸盘均能够与工件的抓取面进行对正，保证抓取时工件稳定性与均匀性。

Description

一种用于工业智能制造的机械手
技术领域
本发明具体是一种用于工业智能制造的机械手，涉及工件抓取设备相关领域。
背景技术
目前，随着工业自动化的不断发展，工业机械手的应用越来越多，尤其是对于一些大型薄壁、容易变形或者对于精度要求较高的场合，比如薄壁钣金、大型玻璃、光学制品、面板等工件，在抓取时，不仅需要大型的机械手，而且，在抓取时，需要对工件的抓取位姿或者机械手的位姿进行微调，以便保证在抓取时对工件的各个部位均匀受力，防止抓取不当而出现局部抓取力过大而其它部位抓取力较小甚至某些部位没有抓取力而导致工件出现变形甚至抓取损坏工件的问题。而目前的机械手在使用真空吸盘进行抓取时，一般利用吸盘阵列进行抓取，而如果工件位姿不正或者与机械手的吸盘阵列位置不对应时，在抓取时很容易使得某些吸盘无法有效吸附，这就导致工件受到局部较大的力，而某些区域不受力，进而对工件产生不可逆的损坏。
发明内容
因此，为了解决上述不足，本发明在此提供一种用于工业智能制造的机械手。
本发明是这样实现的，构造一种用于工业智能制造的机械手，其包括可转动安装盘、调姿机械臂机构、连接座、机械手横梁、镂空支架和吸盘阵列，其中，所述可转动安装盘可绕其中心轴线A转动的安装在安装所述机械手的机器人手臂上，所述调姿机械臂机构安装在所述可转动安装盘上，所述调姿机械臂机构的输出端通过所述连接座连接有所述机械手横梁，所述机械手横梁的下端固定设置有多组所述镂空支架，各组所述镂空支架上均设置有横向相互对应的一组所述吸盘阵列，其特征在于，所述吸盘阵列包括多个吸盘组件，各个吸盘组件均包括吸盘体、吸盘头、检测头、检测杆和真空泵，其中，所述吸盘体可缓冲升降的设置在所述镂空支架上，所述吸盘体的底部设置有所述吸盘头，所述吸盘头的中心设置有避让检测通孔，所述避让检测通孔内设置有所述检测头，所述检测头的上端固定在检测杆上，所述检测杆能够驱动所述检测头伸出或者伸入所述避让检测通孔，所述检测杆由驱动机构可升降的设置在所述吸盘体内，各个吸盘组件的各个检测头能够在所述驱动机构驱动下同时伸出所述避让检测通孔，以便对待抓取工件的抓取表面与各个吸盘头之间的相对姿态进行检测，进而根据检测结果来通过所述机器人手臂和调姿机械臂机构来调节所述吸盘阵列的吸取姿态。
进一步，作为优选，各个所述检测杆的升降动作由所述驱动机构驱动下同步升降，且所述检测杆的顶部设置有限位肩。
进一步，作为优选，所述吸盘体内设置有真空气道，所述真空气道与所述真空泵连接。
进一步，作为优选，所述镂空支架的底部两侧分别设置有相互平行的横向杆，两个横向杆之间设置有间隔布置的多个纵向板，多个所述吸盘组件固定安装在所述纵向板上。
进一步，作为优选，所述驱动机构包括传动组件和驱动组件，所述传动组件包括旋转螺母、驱动齿轮和驱动齿条，其中，所述旋转螺母同轴固定在所述驱动齿轮的下端，所述旋转螺母采用薄壁轴承可转动的安装在所述纵向板上，所述检测杆的上端设置有与所述旋转螺母配合的外螺纹，所述纵向板上位于所述旋转螺母的下端固定设置有与所述旋转螺母同轴线的限位导向帽，所述限位导向帽与所述检测杆之间仅可轴向滑动且不可相对转动的设置，所述限位导向帽的底部还固定设置有限位导向管，所述限位导向管的底部可上下缓冲滑动的套设有所述吸盘体，所述吸盘体与所述限位导向帽之间还设置有套设在所述限位导向管上的缓冲弹簧，所述驱动齿条由所述驱动组件驱动移动，进而驱动所述驱动齿轮转动，从而使得所述检测杆升降运动。
进一步，作为优选，所述驱动齿条横向延伸，且呈横向排列的一排所述驱动齿轮均由同一个驱动齿条同步驱动，各个驱动齿条由同一个所述驱动组件驱动移动。
进一步，作为优选，所述驱动组件包括驱动气缸、气缸座，其中，所述机械手横梁的一端设置有向下延伸的连接基座，所述连接基座上通过所述气缸座连接有所述驱动气缸，所述驱动气缸横向延伸，且所述驱动气缸的活塞杆端连接至所述驱动齿条。
进一步，作为优选，所述检测头的底部设置有压力传感器，根据所述压力传感器所检测压力值来实现对待抓取工件的抓取表面与各个吸盘头之间的相对姿态的检测。
进一步，作为优选，所述吸盘头的底部还设置有对工件抓取进行保护的保护薄壁垫，保护薄壁垫为弹性结构，且所述保护薄壁垫上设置有与所述吸盘头相互对应的真空吸附孔，所述保护薄壁垫的厚度为3-10mm。
进一步，作为优选，所述调姿机械臂机构包括定位臂、第一摆动臂、第二摆动臂、第一气压杆、第二气压杆，其中，所述定位臂的一端固定在所述可转动安装盘上，所述定位臂的另一端铰接连接有三角驱动架，所述三角驱动架包括构成三角形结构的三个角，其中，所述三角驱动架的第一角与所述第一气压杆的一端铰接连接，所述第一气压杆的另一端采用第一铰接座连接在所述定位臂的靠近所述可转动安装盘的一侧，所述三角驱动架的第二角与所述定位臂铰接，且所述第二角上固定连接所述第一摆动臂的一端，以便使得所述第一摆动臂跟随摆动，所述第一摆动臂的另一端与所述第二摆动臂的一端铰接，所述第二摆动臂的另一端安装所述连接座，所述第二摆动臂通过第二铰接座连接至所述第二气压杆的一端，所述第二气压杆的另一端与所述三角驱动架的第三角铰接，所述三角驱动架的第二角与所述定位臂之间、所述第二摆动臂与所述第一摆动臂之间均设置有检测旋转角度的角度编码器。
本发明具有如下优点：本发明提供的一种用于工业智能制造的机械手，与同类型设备相比，具有如下优点：
(1)本发明所述一种用于工业智能制造的机械手，通过设置检测杆，且检测杆由驱动机构可升降的设置在所述吸盘体内，各个吸盘组件的各个检测头能够在所述驱动机构驱动下同时伸出所述避让检测通孔，以便对待抓取工件的抓取表面与各个吸盘头之间的相对姿态进行检测，进而根据检测结果来通过所述机器人手臂和调姿机械臂机构来调节所述吸盘阵列的吸取姿态，然后再将所述吸盘头缩回避让检测通孔后利用所述吸盘头对工件进行抓取，这样，可以保证在吸盘吸取工件抓取时，工件与吸盘之间的位姿情况，进而保证吸盘吸取工件时各个吸盘均能够与工件的抓取面进行对正，保证抓取时工件稳定性与均匀性。
(2)本发明检测头的底部设置有压力传感器，根据所述压力传感器所检测压力值来实现对待抓取工件的抓取表面与各个吸盘头之间的相对姿态的检测，只需根据压力检测值，使得各个检测头处的压力值尽可能的相等，即可保证吸盘头与工件的位姿符合抓取要求，提高抓取能力；
(3)本发明呈横向排列的一排所述驱动齿轮均由同一个驱动齿条同步驱动，各个驱动齿条由同一个所述驱动组件驱动移动，这样，可以保证检测的同步性，提高对位姿检测的准确度，保证各个吸盘吸附抓取的均匀性和可靠性。
附图说明
图1是本发明的侧视结构示意图；
图2是本发明的主视结构示意图；
图3是本发明的吸盘阵列的安装以及爆炸结构示意图；
图4是本发明吸盘组件在真空吸附工件时的状态结构示意图；
图5是本发明吸盘组件在检测吸盘与工件之间相对位姿时的状态结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图1-5对本发明进行详细说明，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。
本发明通过改进在此提供一种用于工业智能制造的机械手，其包括可转动安装盘1、调姿机械臂机构、连接座11、机械手横梁14、镂空支架12和吸盘阵列13，其中，所述可转动安装盘可绕其中心轴线A转动的安装在安装所述机械手的机器人手臂上，所述调姿机械臂机构安装在所述可转动安装盘上，所述调姿机械臂机构的输出端通过所述连接座连接有所述机械手横梁，所述机械手横梁的下端固定设置有多组所述镂空支架12，各组所述镂空支架上均设置有横向相互对应的一组所述吸盘阵列13，其特征在于，所述吸盘阵列包括多个吸盘组件，各个吸盘组件均包括吸盘体27、吸盘头28、检测头30、检测杆26和真空泵，其中，所述吸盘体可缓冲升降的设置在所述镂空支架上，所述吸盘体的底部设置有所述吸盘头，所述吸盘头的中心设置有避让检测通孔32，所述避让检测通孔32内设置有所述检测头，所述检测头的上端固定在检测杆上，所述检测杆能够驱动所述检测头伸出或者伸入所述避让检测通孔32，所述检测杆由驱动机构可升降的设置在所述吸盘体内，各个吸盘组件的各个检测头能够在所述驱动机构驱动下同时伸出所述避让检测通孔32，以便对待抓取工件的抓取表面与各个吸盘头之间的相对姿态进行检测，进而根据检测结果来通过所述机器人手臂和调姿机械臂机构来调节所述吸盘阵列13的吸取姿态。
作为较佳的实施例，为了保证抓取的稳定性，所述避让检测通孔的下端处设置有凸槽，凸槽内填充具有避让孔的橡胶垫，以便保证在抓取时橡胶垫与工件的接触，保护工件抓取面。
其中，各个所述检测杆的升降动作由所述驱动机构驱动下同步升降，且所述检测杆的顶部设置有限位肩22。
所述吸盘体内设置有真空气道，所述真空气道与所述真空泵连接。
所述镂空支架的底部两侧分别设置有相互平行的横向杆15，两个横向杆之间设置有间隔布置的多个纵向板21，多个所述吸盘组件固定安装在所述纵向板上。
所述驱动机构包括传动组件和驱动组件，所述传动组件包括旋转螺母33、驱动齿轮20和驱动齿条18，其中，所述旋转螺母同轴固定在所述驱动齿轮的下端，所述旋转螺母采用薄壁轴承可转动的安装在所述纵向板上，所述检测杆的上端设置有与所述旋转螺母配合的外螺纹，所述纵向板上位于所述旋转螺母的下端固定设置有与所述旋转螺母同轴线的限位导向帽23，所述限位导向帽23与所述检测杆之间仅可轴向滑动且不可相对转动的设置，所述限位导向帽的底部还固定设置有限位导向管24，所述限位导向管的底部可上下缓冲滑动的套设有所述吸盘体27，所述吸盘体与所述限位导向帽之间还设置有套设在所述限位导向管上的缓冲弹簧25，所述驱动齿条由所述驱动组件驱动移动，进而驱动所述驱动齿轮转动，从而使得所述检测杆升降运动。
所述驱动齿条横向延伸，且呈横向排列的一排所述驱动齿轮均由同一个驱动齿条同步驱动，各个驱动齿条由同一个所述驱动组件驱动移动。
所述驱动组件包括驱动气缸17、气缸座16，其中，所述机械手横梁14的一端设置有向下延伸的连接基座19，所述连接基座上通过所述气缸座连接有所述驱动气缸，所述驱动气缸横向延伸，且所述驱动气缸的活塞杆端连接至所述驱动齿条。
所述检测头的底部设置有压力传感器31，根据所述压力传感器所检测压力值来实现对待抓取工件的抓取表面与各个吸盘头之间的相对姿态的检测。
所述吸盘头的底部还设置有对工件抓取进行保护的保护薄壁垫29，保护薄壁垫为弹性结构，且所述保护薄壁垫上设置有与所述吸盘头相互对应的真空吸附孔，所述保护薄壁垫的厚度为3-10mm。
所述调姿机械臂机构包括定位臂2、第一摆动臂10、第二摆动臂9、第一气压杆4、第二气压杆7，其中，所述定位臂的一端固定在所述可转动安装盘1上，所述定位臂的另一端铰接连接有三角驱动架5，所述三角驱动架包括构成三角形结构的三个角，其中，所述三角驱动架的第一角与所述第一气压杆的一端铰接连接，所述第一气压杆的另一端采用第一铰接座3连接在所述定位臂的靠近所述可转动安装盘的一侧，所述三角驱动架的第二角与所述定位臂铰接，且所述第二角上固定连接所述第一摆动臂的一端，以便使得所述第一摆动臂跟随摆动，所述第一摆动臂的另一端与所述第二摆动臂9的一端铰接，所述第二摆动臂的另一端安装所述连接座11，所述第二摆动臂通过第二铰接座8连接至所述第二气压杆的一端，所述第二气压杆的另一端与所述三角驱动架的第三角铰接，所述三角驱动架的第二角与所述定位臂之间、所述第二摆动臂与所述第一摆动臂之间均设置有检测旋转角度的角度编码器6。
本发明所述一种用于工业智能制造的机械手，且通过设置检测杆，且检测杆由驱动机构可升降的设置在所述吸盘体内，各个吸盘组件的各个检测头能够在所述驱动机构驱动下同时伸出所述避让检测通孔，以便对待抓取工件的抓取表面与各个吸盘头之间的相对姿态进行检测，进而根据检测结果来通过所述机器人手臂和调姿机械臂机构来调节所述吸盘阵列的吸取姿态，然后再将所述吸盘头缩回避让检测通孔后利用所述吸盘头对工件进行抓取，这样，可以保证在吸盘吸取工件抓取时，工件与吸盘之间的位姿情况，进而保证吸盘吸取工件时各个吸盘均能够与工件的抓取面进行对正，保证抓取时工件稳定性与均匀性。本发明检测头的底部设置有压力传感器，根据所述压力传感器所检测压力值来实现对待抓取工件的抓取表面与各个吸盘头之间的相对姿态的检测，只需根据压力检测值，使得各个检测头处的压力值尽可能的相等，即可保证吸盘头与工件的位姿符合抓取要求，提高抓取能力；本发明呈横向排列的一排所述驱动齿轮均由同一个驱动齿条同步驱动，各个驱动齿条由同一个所述驱动组件驱动移动，这样，可以保证检测的同步性，提高对位姿检测的准确度，保证各个吸盘吸附抓取的均匀性和可靠性。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点,并且本发明使用到的标准零件均可以从市场上购买,异形件根据说明书的和附图的记载均可以进行订制,各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓铆钉、焊接等常规手段，机械、零件和设备均采用现有技术中,常规的型号,加上电路连接采用现有技术中常规的连接方式,在此不再详述。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种用于工业智能制造的机械手，其包括可转动安装盘(1)、调姿机械臂机构、连接座(11)、机械手横梁(14)、镂空支架(12)和吸盘阵列(13)，其中，所述可转动安装盘可绕其中心轴线(A)转动的安装在安装所述机械手的机器人手臂上，所述调姿机械臂机构安装在所述可转动安装盘上，所述调姿机械臂机构的输出端通过所述连接座连接有所述机械手横梁，所述机械手横梁的下端固定设置有多组所述镂空支架(12)，各组所述镂空支架上均设置有横向相互对应的一组所述吸盘阵列(13)，其特征在于，所述吸盘阵列包括多个吸盘组件，各个吸盘组件均包括吸盘体(27)、吸盘头(28)、检测头(30)、检测杆(26)和真空泵，其中，所述吸盘体可缓冲升降的设置在所述镂空支架上，所述吸盘体的底部设置有所述吸盘头，所述吸盘头的中心设置有避让检测通孔(32)，所述避让检测通孔(32)内设置有所述检测头，所述检测头的上端固定在检测杆上，所述检测杆能够驱动所述检测头伸出或者伸入所述避让检测通孔(32)，所述检测杆由驱动机构可升降的设置在所述吸盘体内，各个吸盘组件的各个检测头能够在所述驱动机构驱动下同时伸出所述避让检测通孔(32)，以便对待抓取工件的抓取表面与各个吸盘头之间的相对姿态进行检测，进而根据检测结果来通过所述机器人手臂和调姿机械臂机构来调节所述吸盘阵列(13)的吸取姿态。
2.根据权利要求1所述一种用于工业智能制造的机械手，其特征在于：各个所述检测杆的升降动作由所述驱动机构驱动下同步升降，且所述检测杆的顶部设置有限位肩(22)。
3.根据权利要求1所述一种用于工业智能制造的机械手，其特征在于：所述吸盘体内设置有真空气道，所述真空气道与所述真空泵连接。
4.根据权利要求1所述一种用于工业智能制造的机械手，其特征在于：所述镂空支架的底部两侧分别设置有相互平行的横向杆(15)，两个横向杆之间设置有间隔布置的多个纵向板(21)，多个所述吸盘组件固定安装在所述纵向板上。
5.根据权利要求4所述一种用于工业智能制造的机械手，其特征在于：所述驱动机构包括传动组件和驱动组件，所述传动组件包括旋转螺母(33)、驱动齿轮(20)和驱动齿条(18)，其中，所述旋转螺母同轴固定在所述驱动齿轮的下端，所述旋转螺母采用薄壁轴承可转动的安装在所述纵向板上，所述检测杆的上端设置有与所述旋转螺母配合的外螺纹，所述纵向板上位于所述旋转螺母的下端固定设置有与所述旋转螺母同轴线的限位导向帽(23)，所述限位导向帽(23)与所述检测杆之间仅可轴向滑动且不可相对转动的设置，所述限位导向帽的底部还固定设置有限位导向管(24)，所述限位导向管的底部可上下缓冲滑动的套设有所述吸盘体(27)，所述吸盘体与所述限位导向帽之间还设置有套设在所述限位导向管上的缓冲弹簧(25)，所述驱动齿条由所述驱动组件驱动移动，进而驱动所述驱动齿轮转动，从而使得所述检测杆升降运动。
6.根据权利要求5所述一种用于工业智能制造的机械手，其特征在于：所述驱动齿条横向延伸，且呈横向排列的一排所述驱动齿轮均由同一个驱动齿条同步驱动，各个驱动齿条由同一个所述驱动组件驱动移动。
7.根据权利要求6所述一种用于工业智能制造的机械手，其特征在于：所述驱动组件包括驱动气缸(17)、气缸座(16)，其中，所述机械手横梁(14)的一端设置有向下延伸的连接基座(19)，所述连接基座上通过所述气缸座连接有所述驱动气缸，所述驱动气缸横向延伸，且所述驱动气缸的活塞杆端连接至所述驱动齿条。
8.根据权利要求1-7任意一项所述一种用于工业智能制造的机械手，其特征在于：所述检测头的底部设置有压力传感器(31)，根据所述压力传感器所检测压力值来实现对待抓取工件的抓取表面与各个吸盘头之间的相对姿态的检测。
9.根据权利要求1所述一种用于工业智能制造的机械手，其特征在于：所述吸盘头的底部还设置有对工件抓取进行保护的保护薄壁垫(29)，保护薄壁垫为弹性结构，且所述保护薄壁垫上设置有与所述吸盘头相互对应的真空吸附孔，所述保护薄壁垫的厚度为3-10mm。
10.根据权利要求1所述一种用于工业智能制造的机械手，其特征在于：所述调姿机械臂机构包括定位臂(2)、第一摆动臂(10)、第二摆动臂(9)、第一气压杆(4)、第二气压杆(7)，其中，所述定位臂的一端固定在所述可转动安装盘(1)上，所述定位臂的另一端铰接连接有三角驱动架(5)，所述三角驱动架包括构成三角形结构的三个角，其中，所述三角驱动架的第一角与所述第一气压杆的一端铰接连接，所述第一气压杆的另一端采用第一铰接座(3)连接在所述定位臂的靠近所述可转动安装盘的一侧，所述三角驱动架的第二角与所述定位臂铰接，且所述第二角上固定连接所述第一摆动臂的一端，以便使得所述第一摆动臂跟随摆动，所述第一摆动臂的另一端与所述第二摆动臂(9)的一端铰接，所述第二摆动臂的另一端安装所述连接座(11)，所述第二摆动臂通过第二铰接座(8)连接至所述第二气压杆的一端，所述第二气压杆的另一端与所述三角驱动架的第三角铰接，所述三角驱动架的第二角与所述定位臂之间、所述第二摆动臂与所述第一摆动臂之间均设置有检测旋转角度的角度编码器(6)。
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