CN111890404A - 一种智能机械手 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能机械手，包括升降台以及位于升降台下方的抓手结构，抓手结构包括弧形的固定臂和转动臂，固定臂与升降台相对固定，转动臂和固定臂中心转动连接，升降台设有带动转动臂旋转的电机，抓手结构还包括与转动臂、固定臂联动的左抓手和右抓手，左抓手和右抓手均包括至少一个弧形的剪叉臂，转动臂相对固定臂转动时带动剪叉臂的下端沿弧形向左抓手和右抓手的中心运动，左抓手下端和右抓手下端之间设有连接扣，左抓手下端和右抓手下端通过连接扣定位后所述抓手结构内形成球笼状的容纳空间。本发明旨在提供一种智能机械手，可从底部将目标物体包围在球笼状的容纳空间中，避免从侧面夹持物体表面而损伤到目标物体表面。

Description

一种智能机械手

技术领域

本发明属于机械手领域，尤其涉及一种智能机械手。

背景技术

目前，现有技术的物料输送抓取主要有真空吸盘、气动手和机械手等夹持设备，中国专利公开号：CN108994873A，公开了一种机器人的三爪机械手，圆管A的左端设置有三个绕圆周均布的开口槽A，任意一个开口槽A的外圈两侧均设置有一组对称布置的耳板，任意一组耳板内均设置有卡爪；卡爪的一端设置有齿形板，齿形板的外圈设置有直齿，齿形板的中部设置有安装孔，销轴穿过安装孔将卡爪与耳板连接；主轴包括环形直齿段，环形直齿段由数十个直齿沿着轴向等距布置而成；三个所述的卡爪齿形板均与环形直齿段啮合。然而，通过多个卡爪的机械手夹取球形或接近球形的物体时，通常需要一定的夹紧力作用于物体的侧面，当物体表面较为柔软并且不同个体之间形状有一定差异，如夹持瓜果等物体，卡爪的夹紧作用力容易破坏物体表面，从而对物体造成损伤。

发明内容

为了克服现有技术中机械手容易对柔软物体表面造成损伤的不足，本发明提供了一种智能机械手，可从底部将目标物体包围在球笼状的容纳空间中，避免从侧面夹持物体表面而损伤到目标物体表面。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种智能机械手，包括升降台以及位于升降台下方的抓手结构，所述抓手结构包括弧形的固定臂和转动臂，所述固定臂与升降台相对固定，所述转动臂和固定臂中心转动连接，所述升降台设有带动转动臂旋转的电机，所述抓手结构还包括与转动臂、固定臂联动的左抓手和右抓手，所述左抓手和右抓手均包括与转动臂、固定臂活动连接的至少一个弧形的剪叉臂，所述转动臂相对固定臂转动时带动剪叉臂的下端沿弧形向左抓手和右抓手的中心运动，所述左抓手下端和右抓手下端之间设有连接扣，所述左抓手下端和右抓手下端通过连接扣定位后所述抓手结构内形成球笼状的容纳空间。转动臂可在电机带动下相对固定臂转动，从而带动与转动臂、固定臂联动的左抓手和右抓手向下伸展或者向上缩回，左抓手下端和右抓手下端从底部将目标物体向上托起并送入到球笼状的容纳空间中。这样，左抓手和右抓手无需夹持作用于目标物体的侧面，而是在底部对目标物体进行支撑，可有效避免对目标物体表面的破坏，起到良好的保护作用。此外当左抓手下端和右抓手下端靠近合拢时，两者之间的连接扣相结合，将左抓手和右抓手的相对位置锁定，以防止运输过程中误操作将左抓手和右抓手打卡，提高运输可靠性和安全性。

作为优选，所述剪叉臂包括弧形的内剪叉臂和外剪叉臂，所述内剪叉臂的中心和外剪叉臂的中心转动连接，所述内剪叉臂的下端设有转动连接的外转臂，所述外剪叉臂的下端设有转动连接内转臂，所述内转臂的下端和外转臂的下端转动连接。内剪叉臂和外剪叉臂相对转动两者夹角增大时，带动内转臂和外转臂也同步伸展，进一步提高左右抓手的延伸幅度。同时，外剪叉臂与内转臂的连接处、内剪叉臂和外转臂的连接处可以对内部的目标物体起到支撑作用，防止目标物体从左、右抓手之间掉落。

作为优选，所述剪叉臂的外部设有与剪叉臂弧形一致的加强臂，所述加强臂的上端设有滑槽，所述外剪叉臂和内剪叉臂的转动连接处设有与滑槽滑动配合的滑动销，所述加强臂的下端与内转臂、外转臂转动连接。加强臂位于剪叉臂外部，可提高剪叉臂的刚度和强度，使左、右抓手下端在伸展过程中保持稳定，降低左、右抓手的旷量和晃动程度。

作为优选，所述连接扣包括公扣和母扣，所述母扣设有与公扣配合的卡槽，所述公扣和母扣其一设置在左抓手的下端，另一设置在右抓手的下端。

作为优选，所述母扣的底部设有解锁按钮，所述卡槽内设有与公扣卡接配合的内扣，所述解锁按钮上设有作用于内扣的柱体，所述解锁按钮按压柱体时推动内扣解除与公扣的卡接状态。这样，当抓手结构下降至目标位置上方时，抓手结构下移至目标位置，解锁按钮受压使公扣和母扣解除锁定状态，使得内部的物体可顺利上料至目标位置。

作为优选，所述连接扣上方设有导向支架，所述导向支架的上端向左抓手和右抓手的中心弯折延伸，所述导向支架的上端设有导轮。通过导轮便于将物体向中心引导至左抓手和右抓手形成的容纳空间中，便于对物体进行支撑定位。

作为优选，所述升降台的上方设有固定基座，所述固定基座上设有竖直布置的气缸，所述气缸的推杆下端与升降台固定连接。通过与升降台连接的气缸，可实现升降台竖直方向的移动，从而便于抓手结构上下升降。

作为优选，所述升降台在电机的两侧分别设有与气缸推杆平行的导向杆，所述固定基座上设有与导向杆滑动配合的导向套。导向杆可对升降台上下移动进行导向，避免气缸的推杆直接承受侧向作用力，提高气缸可靠性和寿命。

本发明的有益效果是：（1）将目标物体包围在球笼状的容纳空间中，从物体的底部对其进行支撑，避免因夹持物体表面而造成损伤；（2）通过连接扣实现左右抓手的自动锁定以及上料时自动解锁，提高运输过程安全性和稳定性。

附图说明

图1是本发明的一种结构示意图；

图2是本发明抓手机构的结构示意图；

图3是本发明抓手机构缩回时的正视图；

图4是本发明抓手机构伸展后的结构示意图；

图5是本发明抓手机构伸展后的正视图；

图6是本发明抓手机构伸展后的剖视图；

图7是图6中A处的局部放大图。

图中：抓手结构1，转动臂1a，固定臂1b，左抓手11，右抓手12，连接扣13，公扣13a，母扣13b，解锁按钮131，柱体132，弹簧133，卡槽134，内扣135，剪叉臂14，内剪叉臂14a，外剪叉臂14b，加强臂15，滑槽15a，外转臂16，导向支架17，导轮18，内转臂19，升降台2，气缸3，固定基座4，导向杆5，导向套6，电机7，容纳空间101，滑动销20。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的描述。

如图1、图2所示的实施例中，一种智能机械手，包括升降台2以及位于升降台2下方的抓手结构1，升降台2的上方设有固定基座4，固定基座4与升降台2平行布置，固定基座4上设有竖直布置的气缸3，气缸3的推杆朝向升降台2，气缸3的推杆下端与升降台2固定连接。气缸3的推杆在顶出或者缩回时，带动下方的升降台2下移或上移。升降台2在电机7的两侧分别设有导向杆5，导向杆5与气缸3推杆平行，固定基座4上设有与导向杆5滑动配合的导向套6，导向杆5和导向套6配合使得升降台2相对固定基座4上下移动过程中，升降台2保持稳定。

如图2、图3所示，抓手结构1包括弧形的固定臂1b和转动臂1a，固定臂1b与升降台2相对固定，转动臂1a和固定臂1b中心转动连接，转动臂1a和固定臂1b均呈弧形，且两者为同心布置，升降台2设有带动转动臂1a旋转的电机7。抓手结构1还包括与转动臂1a、固定臂1b联动的左抓手11和右抓手12，左抓手11和右抓手12均包括与转动臂1a、固定臂1b活动连接的至少一个弧形的剪叉臂14，本实施例中，左抓手11和右抓手12均采用一个弧形的剪叉臂14。

如图4所示，剪叉臂14包括弧形的内剪叉臂14a和外剪叉臂14b，内剪叉臂14a的中心和外剪叉臂14b的中心转动连接。左抓手11的内剪叉臂14a与转动臂1a的左端转动连接，左抓手11的外剪叉臂14b与固定臂1b的左端转动连接，右抓手12的内剪叉臂14a与转动臂1a的右端转动连接，右抓手12的外剪叉臂14b与固定臂1b的右端转动连接。内剪叉臂14a的下端设有转动连接的外转臂16，外剪叉臂14b的下端设有转动连接内转臂19，外转臂16和内转臂19也均采用弧形，内转臂19的下端和外转臂16的下端转动连接。转动臂1a相对固定臂1b转动时带动剪叉臂14的下端沿弧形向左抓手11和右抓手12的中心运动。

如图4所示，剪叉臂14的外部设有与剪叉臂14弧形一致的加强臂15，加强臂15的上端设有滑槽15a，外剪叉臂14b和内剪叉臂14a的转动连接处设有与滑槽15a滑动配合的滑动销20，加强臂15的下端与内转臂19、外转臂16转动连接。当内转臂19和外转臂16的转动连接处向下移动时，加强臂15也同步下移，同时加强臂15上端的滑槽15a与滑动销20配合导向。

如图5、图6所示，左抓手11下端和右抓手12下端之间设有连接扣13，连接扣13包括公扣13a和母扣13b，左抓手11下端和右抓手12下端通过连接扣13定位后抓手结构1内形成球笼状的容纳空间101。结合图7所示，母扣13b设有与公扣13a配合的卡槽134，公扣13a和母扣13b其一设置在左抓手11的下端，另一设置在右抓手12的下端，本实施例中，公扣13a设置在左抓手11的下端，母扣13b设置在右抓手12的下端。母扣13b的底部设有解锁按钮131，卡槽134内设有与公扣13a卡接配合的内扣135，解锁按钮131上设有作用于内扣135的柱体132，解锁按钮131按压柱体132时推动内扣135解除与公扣13a的卡接状态。母扣13b在内扣135的上方设有弹簧133，弹簧133作用于内扣135，使得内扣135在不受到柱体132作用时与公扣13a卡接定位。此外，连接扣13上方设有导向支架17，导向支架17的上端向左抓手11和右抓手12的中心弯折延伸，导向支架17的上端设有导轮18。

在实际运行过程中，如图1所示，当目标物体位于升降台2下方时，气缸3的推杆顶出带动升降台2下移，此时固定臂1b和转动臂1a之间夹角较小，左、右抓手12处于缩回的状态，抓手结构1下方有较大的开口空间，以便于下移时将目标物体包围在内。电机7带动转动臂1a相对固定臂1b转动时，如图4所示，固定臂1b和转动臂1a之间夹角增大，与固定臂1b、转动臂1a保持联动的左抓手11、右抓手12也向下伸展，剪叉臂14呈球形向下延伸，同时带动内转臂19和外转臂16伸展。左抓手11和右抓手12形成球笼状的容纳空间101，左抓手11下端和右抓手12下端的导轮18作用于目标物体的下端，在左、右抓手伸展的同时将目标物体从底部向上托起支撑，最后当左抓手11下端和右抓手12下端靠近合拢时，两者之间的连接扣13相结合，将左抓手11和右抓手12的相对位置锁定，目标物体位于球笼状的容纳空间101之中。当物体被输送至预定上料位置时，升降台2带动抓手结构1下移，直至解锁按钮131与上料位置接触，从而将左、右抓手锁定解除，抓手结构1可顺利张开，保证输送安全性并实现物体的上料操作。

Claims (8)

1.一种智能机械手，其特征是，包括升降台（2）以及位于升降台（2）下方的抓手结构（1），所述抓手结构（1）包括弧形的固定臂（1b）和转动臂（1a），所述固定臂（1b）与升降台（2）相对固定，所述转动臂（1a）和固定臂（1b）中心转动连接，所述升降台（2）设有带动转动臂（1a）旋转的电机（7），所述抓手结构（1）还包括与转动臂（1a）、固定臂（1b）联动的左抓手（11）和右抓手（12），所述左抓手（11）和右抓手（12）均包括与转动臂（1a）、固定臂（1b）活动连接的至少一个弧形的剪叉臂（14），所述转动臂（1a）相对固定臂（1b）转动时带动剪叉臂（14）的下端沿弧形向左抓手（11）和右抓手（12）的中心运动，所述左抓手（11）下端和右抓手（12）下端之间设有连接扣（13），所述左抓手（11）下端和右抓手（12）下端通过连接扣（13）定位后所述抓手结构（1）内形成球笼状的容纳空间（101）。

2.根据权利要求1所述的一种智能机械手，其特征是，所述剪叉臂（14）包括弧形的内剪叉臂（14a）和外剪叉臂（14b），所述内剪叉臂（14a）的中心和外剪叉臂（14b）的中心转动连接，所述内剪叉臂（14a）的下端设有转动连接的外转臂（16），所述外剪叉臂（14b）的下端设有转动连接内转臂（19），所述内转臂（19）的下端和外转臂（16）的下端转动连接。

3.根据权利要求2所述的一种智能机械手，其特征是，所述剪叉臂（14）的外部设有与剪叉臂（14）弧形一致的加强臂（15），所述加强臂（15）的上端设有滑槽（15a），所述外剪叉臂（14b）和内剪叉臂（14a）的转动连接处设有与滑槽（15a）滑动配合的滑动销（20），所述加强臂（15）的下端与内转臂（19）、外转臂（16）转动连接。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种智能机械手，其特征是，所述连接扣（13）包括公扣（13a）和母扣（13b），所述母扣（13b）设有与公扣（13a）配合的卡槽（134），所述公扣（13a）和母扣（13b）其一设置在左抓手（11）的下端，另一设置在右抓手（12）的下端。

5.根据权利要求4所述的一种智能机械手，其特征是，所述母扣（13b）的底部设有解锁按钮（131），所述卡槽（134）内设有与公扣（13a）卡接配合的内扣（135），所述解锁按钮（131）上设有作用于内扣（135）的柱体（132），所述解锁按钮（131）按压柱体（132）时推动内扣（135）解除与公扣（13a）的卡接状态。

6.根据权利要求1或2或3所述的一种智能机械手，其特征是，所述连接扣（13）上方设有导向支架（17），所述导向支架（17）的上端向左抓手（11）和右抓手（12）的中心弯折延伸，所述导向支架（17）的上端设有导轮（18）。

7.根据权利要求1或2或3所述的一种智能机械手，其特征是，所述升降台（2）的上方设有固定基座（4），所述固定基座（4）上设有竖直布置的气缸（3），所述气缸（3）的推杆下端与升降台（2）固定连接。

8.根据权利要求7所述的一种智能机械手，其特征是，所述升降台（2）在电机（7）的两侧分别设有与气缸（3）推杆平行的导向杆（5），所述固定基座（4）上设有与导向杆（5）滑动配合的导向套（6）。

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