CN112109104A - 一种机器人操作手 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种机器人操作手，电动机带动驱动转轴转动，与驱动转轴18固定连接的主锥齿轮随着转动，主锥齿轮同时驱动右锥齿轮和左锥齿轮转动，与右锥齿轮固定连接的丝杠随着转动，通过螺旋副使其丝母通过连杆带动与之固定连接的直线轴承沿着导柱轴向移动，与直线轴承固定连接的钳爪随之轴向移动；与左锥齿轮固定连接的丝杠随着转动，通过螺旋副使其丝母通过连杆带动与之固定连接的直线轴承沿着导柱轴向移动，与直线轴承固定连接的钳爪随之轴向移动，两个螺旋副的螺旋方向相同。本发明的承重能力高，可以抓取200公斤以上的单晶锭或其它棒状物体；手部体积小，能够伸进小门窗抓取目标；机械传动精度高，定位准确。

Description

一种机器人操作手

技术领域

本发明属于机器人技术领域，涉及一种机器人操作手，具体涉及一种适合在晶体生长车间卸取单晶锭的机器人操作手。

背景技术

自上世纪中期以来，机械臂开始广泛用于加工物流行业，不仅减轻了人们的工作强度，并且极大的提升了加工生产效率。但这些机械臂绝大部分是固定在基座上，随着工业和科技的发展，这种安装在固定基座的机械臂的工作空间极其有限，不能满足实际任务需要。针对这种情况，自上世纪末期以来，国内外许多研究机构开展了对移动机械臂的研究。移动机械臂主要由行走装置、机械臂和抓取装置构成，在继承了传统机械臂优点的基础上，又扩大了机械臂的工作空间，使其应用范围更广，能满足更多实际工作的需要。

现有操作手的钳爪多用连杆机构驱动，缺点是承载能力严重不足，有的用齿轮齿条等机构驱动，但缺点是手部体积太大。

需要注意的是，本部分旨在为权利要求书中陈述的本发明的实施方式提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。

发明内容

针对上述现有设备的不足，本发明目的在于提供了一种机器人操作手。

为实现上述目的本发明采用如下技术方案：

该机器人操作手，包括电动机、驱动转轴、主锥齿轮、左锥齿轮、右锥齿轮、左丝杠、右丝杠、左螺旋副、右螺旋副、连杆、直线轴承、上导柱、下导柱和钳爪；

所述驱动转轴一端与所述电动机连接，另一端与所述主锥齿轮连接；所述主锥齿轮分别与所述左锥齿轮和右锥齿轮啮合，所述左锥齿轮(15)和右锥齿轮左右对称设置；所述左锥齿轮通过左丝杆与所述左螺旋副连接，所述右锥齿轮通过右丝杆与所述右螺旋副连接，其中，所述左丝杆和右丝杆位于同一轴线上；

所述连杆包括左上连杆、左下连杆、右上连杆和右下连杆；所述直线轴承包括左上直线轴承、左下直线轴承、右上直线轴承和右下直线轴承；

所述左螺旋副上下分别通过左上连杆和左下连杆与所述左上直线轴承和左下直线轴承连接，所述右螺旋副上下分别通过右上连杆和右下连杆与所述右上直线轴承和右下直线轴承连接，其中，所述左上连杆、左下连杆、右上连杆和右下连杆都垂直于所述左丝杆和右丝杆且位于同一平面上；所述左上直线轴承和右上直线轴承通过上导柱连接，且左上直线轴和右上直线轴承沿上导柱相对运动；所述左下直线轴和右下直线轴承通过下导柱连接，且左下直线轴承和右下直线轴承沿下导柱相对运动；

所述左上直线轴承、左下直线轴承、右上直线轴承和右下直线轴承都连接有所述钳爪。

进一步地，上述钳爪包括支撑杆和爪部；所述爪部与被抓物体的外侧面匹配。

进一步地，上述驱动转轴、左丝杆和右丝杆通过轴承与操作手外壳连接。

进一步地，上述钳爪包括左钳爪和右钳爪。

本发明的有益效果：

1)本发明的承重能力高，可以抓取200公斤以上的单晶锭或其它棒状物体；手部体积小，能够伸进小门窗抓取目标；机械传动精度高，定位准确；

2)本发明采用丝杠和丝母组成的螺旋副机构提高承载能力，为了缩小手部体积，用一个电动机驱动一个主动锥齿轮，其同时驱动两个从动锥齿轮转动，分别带动左右丝杠旋转，丝母与固连一体的滑板杆件在直线导轨导向下直线运动，实现了钳爪的闭合与张开；

3)本发明采用的钳爪外轮廓以外没有大的突出部分，而电机也可以隐藏在机械臂内部，实现了手部体积缩小的目标，能够伸进单晶炉室的门窗卸取单晶体。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2是本发明一实施例的结构示意图；

图3是本发明一实施例的安装示意图；

图4是本发明的另一实施例的结构示意图；

图5是本发明的另一实施例的安装示意图。

图中：1-左钳爪；2-右钳爪；3-右上直线轴承；4-右上连杆；5、12、16、19、23-轴承；6-右螺旋副；7-右下连杆；8-右下直线轴承；9-上导柱；10-右丝杠；11-下导柱；13-右锥齿轮；14-主锥齿轮；15-左锥齿轮；17-电动机；18-驱动转轴；20-左下直线轴承；21-左下连杆；22-左螺旋副；24-左上连杆；25-左上直线轴承；26-左丝杠；27-机器人臂部；28-中心支板；29-左侧支板；30-右侧支板。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本发明将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。

此外，附图仅为本发明实施例的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。附图中所示的一些结构图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。

如图1所示的机器人操作手，包括电动机17、驱动转轴18、主锥齿轮14、左锥齿轮15、右锥齿轮13、左丝杠26、右丝杠10、左螺旋副22、右螺旋副6、连杆、直线轴承、上导柱9、下导柱11和钳爪。

驱动转轴18一端与电动机17连接，另一端与主锥齿轮14连接；主锥齿轮(14)分别与左锥齿轮15和右锥齿轮13啮合，左锥齿轮15和右锥齿轮13左右对称设置；左锥齿轮15通过左丝杆26与所述左螺旋副22连接，右锥齿轮13通过右丝杆10与右螺旋副6连接，其中，左丝杆26和右丝杆10位于同一轴线上。

连杆包括左上连杆24、左下连杆21、右上连杆4和右下连杆7；直线轴承包括左上直线轴承25、左下直线轴承20、右上直线轴承3和右下直线轴承8。

左螺旋副22的丝母在上面和下面分别通过左上连杆24和左下连杆21与所述左上直线轴承25和左下直线轴承20连接，右螺旋副6的丝母在上面和下面分别通过右上连杆4和右下连杆7与右上直线轴承3和右下直线轴承8连接，其中，左上连杆24、左下连杆21、右上连杆4和右下连杆7都垂直于所述左丝杆26和右丝杆10且位于同一平面上；左上直线轴承25和右上直线轴承3通过上导柱9连接，且左上直线轴25和右上直线轴承3沿上导柱9相对运动；左下直线轴20和右下直线轴承8通过下导柱11连接，且左下直线轴承20和右下直线轴承8沿下导柱11相对运动。

左上直线轴承25、左下直线轴承20、右上直线轴承3和右下直线轴承8都连接有钳爪。钳爪包括左钳爪1和右钳爪2，钳爪包括支撑杆和爪部，爪部与被抓物体的外侧面匹配。

其中，驱动转轴18、左丝杆26和右丝杆10通过轴承5、12、16、19、23与操作手外壳连接。

本发明的工作原理如下：

电动机17带动驱动转轴18转动，与驱动转轴18固定连接的主锥齿轮14随着转动，主锥齿轮14同时驱动右锥齿轮13和左锥齿轮15转动，与右锥齿轮13固定连接的丝杠随着转动，通过螺旋副使其丝母通过连杆带动与之固定连接的直线轴承沿着导柱轴向移动，与直线轴承固定连接的钳爪随之轴向移动；与左锥齿轮固定连接的丝杠随着转动，通过螺旋副使其丝母通过连杆带动与之固定连接的直线轴承沿着导柱轴向移动，与直线轴承固定连接的钳爪随之轴向移动，两个螺旋副的螺旋方向相同。这样并行运动的左钳爪1和右钳爪2随着电动机17的正向和反向转动产生闭合或张开动作，而且左钳爪1和右钳爪2的运动同步动作。

实施例1：

如图2所示，本实施例是前述运动原理的具体实现，将图1中右上连杆4和右下连杆7合并成一个滑板，左下连杆21和左上连杆24合并成一个滑板。滑板承担连杆的角色，将直线轴承和丝母固定连接。箱体、支板和导柱通过紧固件固定连接为机械手的机架，通过接口即箱体与机械臂连接。

如图3所示，本实施例通过锥齿轮箱体与机器人臂部固定连接，从而实现控制整个操作手。

实施例2：

如图4、5所示，本实施例是前述运动原理的具体实现，将图1中右上连杆4和右下连杆7合并成一个滑板，左下连杆21和左上连杆24合并成一个滑板。中心支板28、左侧支板29、右侧支板30和导柱通过紧固件固定连接为机械手的机架，通过接口即中心支板28与机器人臂部连接。滑板承担连杆的角色，将直线轴承、丝母和钳爪固定连接。齿轮箱固定在中心支板28上。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由所附的权利要求指出。

Claims (4)

1.一种机器人操作手，其特征在于：包括电动机(17)、驱动转轴(18)、主锥齿轮(14)、左锥齿轮(15)、右锥齿轮(13)、左丝杠(26)、右丝杠(10)、左螺旋副(22)、右螺旋副(6)、连杆、直线轴承、上导柱(9)、下导柱(11)和钳爪；

所述驱动转轴(18)一端与所述电动机(17)连接，另一端与所述主锥齿轮(14)连接；所述主锥齿轮(14)分别与所述左锥齿轮(15)和右锥齿轮(13)啮合，所述左锥齿轮(15)和右锥齿轮(13)左右对称设置；所述左锥齿轮(15)通过左丝杆(26)与所述左螺旋副(22)连接，所述右锥齿轮(13)通过右丝杆(10)与所述右螺旋副(6)连接，其中，所述左丝杆(26)和右丝杆(10)位于同一轴线上；

所述连杆包括左上连杆(24)、左下连杆(21)、右上连杆(4)和右下连杆(7)；所述直线轴承包括左上直线轴承(25)、左下直线轴承(20)、右上直线轴承(3)和右下直线轴承(8)；

所述左螺旋副(22)上下分别通过左上连杆(24)和左下连杆(21)与所述左上直线轴承(25)和左下直线轴承(20)连接，所述右螺旋副(6)上下分别通过右上连杆(4)和右下连杆(7)与所述右上直线轴承(3)和右下直线轴承(8)连接，其中，所述左上连杆(24)、左下连杆(21)、右上连杆(4)和右下连杆(7)都垂直于所述左丝杆(26)和右丝杆(10)且位于同一平面上；所述左上直线轴承(25)和右上直线轴承(3)通过上导柱(9)连接，且左上直线轴(25)和右上直线轴承(3)沿上导柱(9)相对运动；所述左下直线轴承(20)和右下直线轴承(8)通过下导柱(11)连接，且左下直线轴承(20)和右下直线轴承(8)沿下导柱(11)相对运动；

所述左上直线轴承(25)、左下直线轴承(20)、右上直线轴承(3)和右下直线轴承(8)都连接有所述钳爪。

2.根据权利要求1所述的机器人操作手，其特征在于：所述钳爪包括支撑杆和爪部；所述爪部与被抓物体的外侧面匹配。

3.根据权利要求2所述的机器人操作手，其特征在于：所述驱动转轴(18)、左丝杆(26)和右丝杆(10)通过轴承与操作手外壳连接。

4.根据权利要求2所述的机器人操作手，其特征在于：所述钳爪包括左钳爪(1)和右钳爪(2)。

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