CN112223331A - 一种用于机械加工的机械手 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于机械加工的机械手，涉及机械手臂装置技术领域，包括主体，以及设在主体上方的抓手和安装在机械手上的缓冲机构，所述主体和抓手之间设有机械臂，所述抓手远离机械臂的一侧设有机械爪；所述机械爪包括有第一爪体和第二爪体，所述第一爪体和第二爪体交错分布，所述抓手内部设有与第一爪体固定连接的第一转轴，所述抓手内部还设有与第二爪体固定连接的第二转轴。本发明通过设有缓冲机构，气泵会将压缩后的气体输送到气囊中，气囊会发生形变并向外膨胀，膨胀后的气囊会将器件夹紧固定，起到柔性固定作用，避免机械爪与器件发生刚性接触导致损坏。

Description

一种用于机械加工的机械手

技术领域

本发明涉及机械手臂装置技术领域，更具体地说，本发明涉及一种用于机械加工的机械手。

背景技术

机械加工是指通过一种机械设备对工件的外形尺寸或性能进行改变的过程；按加工方式上的差别可分为切削加工和压力加工；机械手臂是机械技术领域中得到最广泛实际应用的自动化机械装置，在工业制造、医学治疗、娱乐服务、军事、半导体制造以及太空探索等领域都能见到它的身影；尽管它们的形态各有不同，但它们都有一个共同的特点，就是能够接受指令，精确地定位到三维或二维空间上的某一点进行作业；手臂一般有3个运动：伸缩、旋转和升降；实现旋转、升降运动是由横臂和产柱去完成；手臂的基本作用是将手爪移动到所需位置，承受爪抓取工件的最大重量，以及手臂本身的重量等。

但是其在实际使用时，现有技术的机械手，大多是将产品夹起，若是材质较脆或是软的器件，就容易被夹坏或是变形，适用性低，使用起来较为不便。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明提供一种用于机械加工的机械手，本发明所要解决的技术问题是：如何避免将夹起的器件损坏。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于机械加工的机械手，包括主体，以及设在主体上方的抓手和安装在抓手上的缓冲机构，所述主体和抓手之间设有机械臂，所述抓手远离机械臂的一侧设有机械爪；

所述机械爪包括有第一爪体和第二爪体，所述第一爪体和第二爪体交错分布，所述抓手内部设有与第一爪体固定连接的第一转轴，所述抓手内部还设有与第二爪体固定连接的第二转轴，所述第一转轴和第二转轴两端均固定连接有第一连杆，所述第一连杆另一端转动连接有第二连杆，所述抓手内部设有与第二连杆转动连接的调节杆，所述调节杆中部传动连接有减速电机；

所述缓冲机构包括有气囊，所述第一爪体和第二爪体相邻面均开设有容纳气囊的开槽，所述气囊外侧包裹有弹性层，所述弹性层表面设有向内凹陷的吸盘口。

进一步，所述主体内部设有空腔，所述空腔底部设有缓冲垫，所述缓冲垫由弹性橡胶材料制成，所述缓冲垫上方设有重力调节机构。

进一步，所述重力调节机构包括有重力球，所述重力球外侧套接有环体，所述环体两侧均固定设有牵引绳，所述空腔内部设有与牵引绳缠绕的收缩轮，所述主体内部设有与收缩轮传动连接的驱动电机，所述重力球由金属材料制成。

进一步，所述主体中部设有陀螺仪，所述陀螺仪与驱动电机电性连接，所述主体外侧设有与陀螺仪电性连接的警示灯。

进一步，所述抓手和机械臂之间设有旋转机构，所述旋转机构包括有与机械臂固定连接的旋转电机，所述旋转电机输出轴设有减速器，所述减速器输出轴与抓手传动连接。

进一步，所述主体底部设有底座，所述底座内部设有滑槽，所述滑槽内部滑动连接有滑板，所述滑板和底座底部均设有电动滚轮，所述底座内部设有传动机构。

进一步，所述传动机构包括有对称分布在底座内部的伺服电机，所述伺服电机输出轴传动连接有螺杆，所述螺杆另一端贯穿滑板并与所述滑板螺纹连接。

进一步，所述弹性层由丁腈橡胶材料制成，所述气囊与开槽粘接固定，所述主体外侧固定设有气泵，所述气泵通过管道与气囊连通。

实施方式具体为：使用时，工作人员可启动减速电机，减速电机输出轴与调节杆固定连接，故可带动调节杆逆时针转动，调节杆两端均转动连接有第二连杆，且第二连杆转动连接有第一连杆，故调节杆通过第二连杆可带动第一连杆发生运动，由于两个第一连杆分别与第一转轴和第二转轴固定连接，故与第一转轴连接的第一连杆会带动第一转轴逆时针转动，与第二转轴连接的第一连杆会带动第二转轴顺时针转动，固定在第一转轴和第二转轴上的第一爪体和第二爪体会相互靠近，从而将器件夹起运输，采用机械传动结构，使机械爪运行更加稳定，故障率大大降低，当要夹起较脆或较软时，工作人员可启动气泵，气泵会将压缩后的气体输送到气囊中，气囊会发生形变并向外膨胀，膨胀后的气囊会将器件夹紧固定，起到柔性固定作用，避免机械爪与器件发生刚性接触导致损坏，工作人员通过调整气囊膨胀大小，从而可根据实际情况固定不同大小的器件，适用性高，使用灵活方便，并且通过气囊上的弹性层可将气囊与器件隔离，避免气囊长时间使用后发生磨损破裂，提高自身使用寿命，当弹性层与器件相贴时，弹性层上的吸盘口进而会与器件发生吸附连接。

本发明的有益效果在于：

1、本发明通过设有缓冲机构，气泵会将压缩后的气体输送到气囊中，气囊会发生形变并向外膨胀，膨胀后的气囊会将器件夹紧固定，起到柔性固定作用，避免机械爪与器件发生刚性接触导致损坏，工作人员通过调整气囊膨胀大小，从而可根据实际情况固定不同大小的器件，适用性高，使用灵活方便，并且通过气囊上的弹性层可将气囊与器件隔离，避免气囊长时间使用后发生磨损破裂，提高自身使用寿命，弹性层上的吸盘口进而会与器件发生吸附连接，多个吸盘口与器件吸附连接，从而对器件形成多触点稳定吸附，固定更加牢靠，器件不易从机器爪中脱落，保证运输时的安全性；

2、本发明通过设有重力调节机构，当陀螺仪检测到主体发生歪斜，此时陀螺仪会启动驱动电机，从而控制重力球朝着主体歪斜方向相反的位置移动，通过重力球使主体重心发生偏移，从而避免主体发生侧翻，提高安全性，当主体歪斜程度超过陀螺仪阈值时，陀螺仪会启动警示灯，从而及时提醒工作人员；

3、本发明通过设有旋转机构，旋转电机会带动抓手发生转动，能够使得抓手能够灵活的进行转向操作，抓取器件更加方便，通过启动伺服电机，伺服电机输出轴会带动螺杆转动，螺杆转动时可控制滑板向外滑动，滑板会带动电动滚轮同步移动，通过移动的滑板从而增大底座自身的稳定性，有效保障自身稳固的作用。

附图说明

图1为本发明整体结构立体图。

图2为本发明整体结构俯视图。

图3为本发明第一转轴和第二转轴结构俯视图。

图4为本发明气囊结构立体图。

图5为本发明第一爪体结构立体图。

图6为本发明整体结构剖视图。

图7为本发明整体结构仰视图。

附图标记为：1、主体；101、抓手；2、机械臂；3、第一爪体；4、第二爪体；5、第一转轴；6、第二转轴；7、第一连杆；8、第二连杆；9、调节杆；10、减速电机；11、气囊；12、开槽；13、弹性层；14、吸盘口；15、空腔；16、缓冲垫；17、重力球；18、环体；19、牵引绳；20、收缩轮；21、驱动电机；22、陀螺仪；23、警示灯；24、旋转电机；25、底座；26、滑槽；27、滑板；28、电动滚轮；29、伺服电机；30、螺杆；31、气泵。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，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。

如图1-5所示，本发明提供了一种用于机械加工的机械手，包括主体1，以及设在主体1上方的抓手101和安装在抓手101上的缓冲机构，所述主体1和抓手101之间设有机械臂2，所述抓手101远离机械臂2的一侧设有机械爪，便于爪取器件；

所述机械爪包括有第一爪体3和第二爪体4，所述第一爪体3和第二爪体4交错分布，所述抓手101内部设有与第一爪体3固定连接的第一转轴5，所述抓手101内部还设有与第二爪体4固定连接的第二转轴6，所述第一转轴5和第二转轴6两端均固定连接有第一连杆7，所述第一连杆7另一端转动连接有第二连杆8，所述抓手101内部设有与第二连杆8转动连接的调节杆9，所述调节杆9中部传动连接有减速电机10；

所述缓冲机构包括有气囊11，膨胀后的气囊11会将器件夹紧固定，起到柔性固定作用，避免机械爪与器件发生刚性接触导致损坏，所述第一爪体3和第二爪体4相邻面均开设有容纳气囊11的开槽12，气囊11在不使用时会回缩到开槽12中，避免气囊11与外界器件发生接触，从而保证气囊11自身完整性，所述气囊11外侧包裹有弹性层13，所述弹性层13表面设有向内凹陷的吸盘口14，弹性层13上的吸盘口14进而会与器件发生吸附连接，多个吸盘口14与器件吸附连接，从而对器件形成多触点稳定吸附。

所述弹性层13由丁腈橡胶材料制成，所述气囊11与开槽12粘接固定，所述主体1外侧固定设有气泵31，所述气泵31通过管道与气囊11连通，为气囊11提供压缩气体使其碰撞。

实施方式具体为：使用时，工作人员可启动减速电机10，减速电机10输出轴与调节杆9固定连接，故可带动调节杆9逆时针转动，调节杆9两端均转动连接有第二连杆8，且第二连杆8转动连接有第一连杆7，故调节杆9通过第二连杆8可带动第一连杆7发生运动，由于两个第一连杆7分别与第一转轴5和第二转轴6固定连接，故与第一转轴5连接的第一连杆7会带动第一转轴5逆时针转动，与第二转轴6连接的第一连杆7会带动第二转轴6顺时针转动，固定在第一转轴5和第二转轴6上的第一爪体3和第二爪体4会相互靠近，从而将器件夹起运输，采用机械传动结构，使机械爪运行更加稳定，故障率大大降低，当要夹起较脆或较软时，工作人员可启动气泵31，气泵31会将压缩后的气体输送到气囊11中，气囊11会发生形变并向外膨胀，膨胀后的气囊11会将器件夹紧固定，起到柔性固定作用，避免机械爪与器件发生刚性接触导致损坏，工作人员通过调整气囊11膨胀大小，从而可根据实际情况固定不同大小的器件，适用性高，使用灵活方便，并且通过气囊11上的弹性层13可将气囊11与器件隔离，避免气囊11长时间使用后发生磨损破裂，提高自身使用寿命，当弹性层13与器件相贴时，弹性层13上的吸盘口14进而会与器件发生吸附连接，多个吸盘口14与器件吸附连接，从而对器件形成多触点稳定吸附，固定更加牢靠，器件不易从机器爪中脱落，保证运输时的安全性，气囊11在不使用时会回缩到开槽12中，避免气囊11与外界器件发生接触，从而保证气囊11自身完整性。

所述主体1内部设有空腔15，所述空腔15底部设有缓冲垫16，所述缓冲垫16由弹性橡胶材料制成，所述缓冲垫16上方设有重力调节机构，所述重力调节机构包括有重力球17，通过重力球17使主体1重心发生偏移，从而避免主体1发生侧翻，提高安全性，所述重力球17外侧套接有环体18，所述环体18两侧均固定设有牵引绳19，所述空腔15内部设有与牵引绳19缠绕的收缩轮20，所述主体1内部设有与收缩轮20传动连接的驱动电机21，所述重力球17由金属材料制成，所述主体1中部设有陀螺仪22，所述陀螺仪22与驱动电机21电性连接，所述主体1外侧设有与陀螺仪22电性连接的警示灯23，陀螺仪22会启动警示灯23，从而及时提醒工作人员。

陀螺仪22型号为GPXTJ9000，其原理为“陀螺仪主要是由一个位于轴心且可旋转的转子构成，陀螺仪一旦开始旋转，由于转子角动量，陀螺仪有抗拒方向改变的趋向，螺旋仪是一种用来传感与维持方向平衡的装置。

如图6所示，实施方式具体为：使用时，当抓手101夹取的器件重量大于主体1时，主体1会发生倾斜，此时陀螺仪22会检测到主体1发生歪斜，此时陀螺仪22会启动驱动电机21，两个驱动电机21通过陀螺仪22联动设置，故一个驱动电机21通过收缩轮20收缩牵引绳19时，另一个驱动电机21通过收缩轮20会缓慢释放牵引绳19，从而控制重力球17朝着主体1歪斜方向相反的位置移动，通过重力球17使主体1重心发生偏移，从而避免主体1发生侧翻，提高安全性，当主体1歪斜程度超过陀螺仪22阈值时，陀螺仪22会启动警示灯23，从而及时提醒工作人员。

所述抓手101和机械臂2之间设有旋转机构，所述旋转机构包括有与机械臂2固定连接的旋转电机24，所述旋转电机24输出轴设有减速器，所述减速器输出轴与抓手101传动连接，旋转电机24输出轴通过减速器会带动抓手101发生转动，能够使得抓手101能够灵活的进行转向操作，抓取器件更加方便，所述主体1底部设有底座25，所述底座25内部设有滑槽26，所述滑槽26内部滑动连接有滑板27，所述滑板27和底座25底部均设有电动滚轮28，滑板27会带动电动滚轮28同步移动，通过移动的滑板27从而增大底座25自身的稳定性，有效保障自身稳固的作用，所述底座25内部设有传动机构，所述传动机构包括有对称分布在底座25内部的伺服电机29，所述伺服电机29输出轴传动连接有螺杆30，所述螺杆30另一端贯穿滑板27并与所述滑板27螺纹连接。

如图7所示，实施方式具体为：使用时，工作人员通过启动旋转电机24，旋转电机24输出轴通过减速器会带动抓手101发生转动，能够使得抓手101能够灵活的进行转向操作，抓取器件更加方便，通过启动伺服电机29，伺服电机29输出轴会带动螺杆30转动，螺杆30转动时可控制滑板27向外滑动，滑板27会带动电动滚轮28同步移动，通过移动的滑板27从而增大底座25自身的稳定性，有效保障自身稳固的作用。

本发明工作原理：

参照说明书附图1-5，工作人员可启动减速电机10，减速电机10输出轴与调节杆9固定连接，故可带动调节杆9逆时针转动，调节杆9两端均转动连接有第二连杆8，且第二连杆8转动连接有第一连杆7，故调节杆9通过第二连杆8可带动第一连杆7发生运动，由于两个第一连杆7分别与第一转轴5和第二转轴6固定连接，故与第一转轴5连接的第一连杆7会带动第一转轴5逆时针转动，与第二转轴6连接的第一连杆7会带动第二转轴6顺时针转动，固定在第一转轴5和第二转轴6上的第一爪体3和第二爪体4会相互靠近，从而将器件夹起运输，当要夹起较脆或较软时，工作人员可启动气泵31，气泵31会将压缩后的气体输送到气囊11中，气囊11会发生形变并向外膨胀，膨胀后的气囊11会将器件夹紧固定；

参照说明书附图6，当抓手101夹取的器件重量大于主体1时，主体1会发生倾斜，此时陀螺仪22会检测到主体1发生歪斜，此时陀螺仪22会启动驱动电机21，两个驱动电机21通过陀螺仪22联动设置，故一个驱动电机21通过收缩轮20收缩牵引绳19时，另一个驱动电机21通过收缩轮20会缓慢释放牵引绳19，从而控制重力球17朝着主体1歪斜方向相反的位置移动；

参照说明书附图7，旋转电机24输出轴通过减速器会带动抓手101发生转动，能够使得抓手101能够灵活的进行转向操作，通过启动伺服电机29，伺服电机29输出轴会带动螺杆30转动，螺杆30转动时可控制滑板27向外滑动，滑板27会带动电动滚轮28同步移动，通过移动的滑板27从而增大底座25自身的稳定性。

最后应说明的几点是：首先，在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变，则相对位置关系可能发生改变；

其次：本发明公开实施例附图中，只涉及到与本公开实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计，在不冲突情况下，本发明同一实施例及不同实施例可以相互组合；

最后：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于机械加工的机械手，包括主体（1），以及设在主体（1）上方的抓手（101）和安装在抓手（101）上的缓冲机构，其特征在于：所述主体（1）和抓手（101）之间设有机械臂（2），所述抓手（101）远离机械臂（2）的一侧设有机械爪；

所述机械爪包括有第一爪体（3）和第二爪体（4），所述第一爪体（3）和第二爪体（4）交错分布，所述抓手（101）内部设有与第一爪体（3）固定连接的第一转轴（5），所述抓手（101）内部还设有与第二爪体（4）固定连接的第二转轴（6），所述第一转轴（5）和第二转轴（6）两端均固定连接有第一连杆（7），所述第一连杆（7）另一端转动连接有第二连杆（8），所述抓手（101）内部设有与第二连杆（8）转动连接的调节杆（9），所述调节杆（9）中部传动连接有减速电机（10）；

所述缓冲机构包括有气囊（11），所述第一爪体（3）和第二爪体（4）相邻面均开设有容纳气囊（11）的开槽（12），所述气囊（11）外侧包裹有弹性层（13），所述弹性层（13）表面设有向内凹陷的吸盘口（14）。

2.根据权利要求1所述的用于机械加工的机械手，其特征在于：所述主体（1）内部设有空腔（15），所述空腔（15）底部设有缓冲垫（16），所述缓冲垫（16）由弹性橡胶材料制成，所述缓冲垫（16）上方设有重力调节机构。

3.根据权利要求2所述的用于机械加工的机械手，其特征在于：所述重力调节机构包括有重力球（17），所述重力球（17）外侧套接有环体（18），所述环体（18）两侧均固定设有牵引绳（19），所述空腔（15）内部设有与牵引绳（19）缠绕的收缩轮（20），所述主体（1）内部设有与收缩轮（20）传动连接的驱动电机（21），所述重力球（17）由金属材料制成。

4.根据权利要求3所述的用于机械加工的机械手，其特征在于：所述主体（1）中部设有陀螺仪（22），所述陀螺仪（22）与驱动电机（21）电性连接，所述主体（1）外侧设有与陀螺仪（22）电性连接的警示灯（23）。

5.根据权利要求1所述的用于机械加工的机械手，其特征在于：所述抓手（101）和机械臂（2）之间设有旋转机构，所述旋转机构包括有与机械臂（2）固定连接的旋转电机（24），所述旋转电机（24）输出轴设有减速器，所述减速器输出轴与抓手（101）传动连接。

6.根据权利要求1所述的用于机械加工的机械手，其特征在于：所述主体（1）底部设有底座（25），所述底座（25）内部设有滑槽（26），所述滑槽（26）内部滑动连接有滑板（27），所述滑板（27）和底座（25）底部均设有电动滚轮（28），所述底座（25）内部设有传动机构。

7.根据权利要求6所述的用于机械加工的机械手，其特征在于：所述传动机构包括有对称分布在底座（25）内部的伺服电机（29），所述伺服电机（29）输出轴传动连接有螺杆（30），所述螺杆（30）另一端贯穿滑板（27）并与所述滑板（27）螺纹连接。

8.根据权利要求1所述的用于机械加工的机械手，其特征在于：所述弹性层（13）由丁腈橡胶材料制成，所述气囊（11）与开槽（12）粘接固定，所述主体（1）外侧固定设有气泵（31），所述气泵（31）通过管道与气囊（11）连通。

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