CN112811182A - 一种网格式物流搬运机械臂 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种网格式物流搬运机械臂，包括基柱、外驱管、气动驱动件、驱动带以及气动柔性爪结构，所述气动柔性爪结构包括多个气动柔性指，所述气动柔性指均与所述基柱的底部固定连接且沿远离所述基柱的方向延伸，其通过螺旋形状的气动柔性指和反向螺旋的驱动带共同组成类网格式机械爪结构，保留了气动控制的动作快捷性和方便性，同时机械臂抓手的网格式结构在不影响抓取和松放的情况下可有效防止抓取物品时的松动掉落。
Description
技术领域
本发明属于物流仓储搬运设备技术领域，具体涉及一种网格式物流搬运机械臂。
背景技术
随着社会经济发展和信息交换便捷性及范围的增大，物流行业发展速度也越来越快，通过物流搬运机器人代替人工的经济效益也相应提高，如通过电磁循迹或黑白线循迹等方式，通过搬运机器人将不同分区内的物流物品进行搬运整理。
由于柔性爪机械臂在物品搬运时不易造成货物本身及包装受损、气动驱动动作快捷方便等优点，现有的爪式搬运机械臂逐渐向气动柔性式机械臂发展，但是目前的气动柔性式机械臂依然存在诸多需要改善的地方，如CN108555958A公开了一种自适应式软体抓手，其采用气体驱动软指的收缩和伸张完成机械爪的抓取和松放动作，但是也由于其气动的驱动方式，受限于气体的易压缩性，气体力作用到软指上时软指动作刚度有限，尤其在搬运过程中产生振动时，软指容易受振松动致使物品掉落。
发明内容
基于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种网格式物流搬运机械臂，其通过螺旋形状的气动柔性指和反向螺旋的驱动带共同组成类网格式机械爪结构，保留了气动控制的动作快捷性和方便性，同时机械臂抓手的网格式结构在不影响抓取和松放的情况下可有效防止抓取物品时的松动掉落。
本发明采用的技术方案如下：一种网格式物流搬运机械臂，其特征在于，包括基柱、外驱管、气动驱动件、驱动带以及气动柔性爪结构，所述气动柔性爪结构包括多个气动柔性指，所述气动柔性指均与所述基柱的底部固定连接且沿远离所述基柱的方向延伸，所述多个气动柔性指相对于所述基柱的中轴线具备一定螺旋方向的均布在基柱中轴线延长线的外周侧，在气体驱动下，所述多个气动柔性指可收缩和伸张以完成抓取和释放动作；所述外驱管套设于所述基柱外侧，且所述外驱管与所述基柱之间无法相对转动，所述气动驱动件包括多条，所述驱动带包括多条，每条气动驱动件固定连接一条驱动带，具体的，所述气动驱动件上端与外驱管上端外周侧固定连接，所述气动驱动件沿外驱管外表面螺旋盘绕延伸至所述外驱管的下端，且每条所述气动驱动件的下端均与一条驱动带固定连接，所述驱动带沿与其连接的气动驱动件的螺旋方向向远离所述气动驱动件的方向继续螺旋延伸；所述驱动带的螺旋方向与所述气动柔性指的螺旋方向相反，且所述驱动带依次穿过与其相交的气动柔性指，使得所述驱动带和与其相交的气动柔性指之间可相对滑动的连接，所述驱动带的最末端固定连接在一个气动柔性指的末端内侧。所述气动驱动件可在气体驱动下拉扯或释放所述驱动带。
所述基柱主体为轴状结构，所述轴状结构的下端固定连接或一体式设置有连接体，所述轴状结构内部中空构成管状的气动管道，所述轴状结构外周面设置有外螺纹，且开设有多道轴向延伸的定向槽，多道定向槽呈圆周阵列式分布在轴状结构外周面；所述连接体的底端呈圆周阵列式分布有多个连接口，所述连接口用于固定连接所述气动柔性指，所述连接体的外周侧呈圆周阵列式分布有多个肋板，所述肋板使得所述连接体的结构外径大于所述轴状结构的外径，且强化了形成连接口的短管体的结构稳定性。
所述外驱管主体呈管式结构，其套设在所述基柱外侧，所述外驱管内部固定连接有多个定位环，所述定位环的内周面设置有多个定位凸起，所述外驱管通过多个定位环套设在基柱外侧，且所述定位环内周面的定位凸起与所述基柱外周面的定向槽配合，防止所述外驱管与所述基柱之间的相对转动，所述外驱管上方的基柱上螺纹旋拧有限位螺母，所述限位螺母用于锁定所述外驱管沿基柱的轴向滑动；所述外驱管外周面均布多道导向螺旋槽，每道所述导向螺旋槽内部设置有一条螺旋式的气动驱动件，所述气动驱动件上端固定销接在外驱管上，所述气动驱动件的下端固定连接一条驱动带，所述驱动带沿着所述气动驱动件的螺旋方向继续螺旋延伸至驱动带的末端与一个气动柔性指的末端固定连接，所述驱动带可相对滑动的穿设在驱动带螺旋延伸路径中与其相交的其他气动柔性指上。多条驱动带沿相同的螺旋方向延伸，形成基柱下方的包覆所搬运物品的包覆结构，所述驱动带可选用挠性可弯曲的金属材料或塑料材质。
所述气动柔性指上端通过连接头与所述连接体的连接口固定连接在一起，所述基柱内部的气动通道、所述连接口的短管、所述连接头和所述气动柔性指内部组成供驱动气体输送的通道；所述气动柔性指的背面间隔设置有若干气腔，所述气腔在充气时的膨胀和收缩使得气动柔性指具备收缩抓取和外张释放物品的功能，所述气动柔性指的腹面均匀排列设置有多个搬运接触扣，所述搬运接触扣呈圆盘状，其内部具有可供驱动带穿过的通孔，且所述搬运接触扣相对于气动柔性指腹面可相对转动；所述搬运接触扣的圆盘表面设置为类吸盘结构或者设置凹槽、凹坑、凸起等增大摩擦力的表面结构。
本发明的机械臂的作用原理如下：
抓取操作时，通过气动通道供入高压气体，气体经连接口输送至各气动柔性指中，所述气动柔性指背部的气腔膨胀促使气动柔性指向腹部弯曲，多个气动柔性指共同组成爪结构；同步向气动驱动件内部供入高压气体，气动驱动件在供气时收缩，从而向上提拉驱动带，在气动驱动件和气动柔性指的共同带动作用下，驱动带随气动柔性指一起进行向内包覆的动作，由于气动柔性指的螺旋方向与驱动带的螺旋方向相反，因此气动柔性指和驱动带彼此交错形成网格式结构，将抓取的物品包覆在内部；
在搬运过程中发生振动时，由于驱动带受气动驱动件的提拉力作用，驱动带会施加给与其末端固定连接的气动柔性指向内提拉的力，阻止气动柔性指受振时因背部气腔压缩导致的外张动作，另外多个气动柔性指经由驱动带串接在一起，彼此关联性也阻滞了气动柔性指的外张动作；
释放操作时，抽出气动柔性指和气动驱动件内部的高压气体，气腔的收缩使得气动柔性指向外侧弯曲从而释放所搬运的物品。
本发明的优点如下：螺旋形的气动柔性指和反向螺旋形的驱动带彼此交错组成网格式结构，在抓取物品时更牢固，不易掉落，且使机械爪对搬运物品的最小尺寸适应范围更大；抓取搬运状态时，气动柔性指的动作和气动驱动件带动的驱动带发生协同动作，可有效防止振动时，气动柔性指因受振松动对搬运物品的抓取力。
附图说明
图1是本发明机械臂整体结构示意图；
图2是本发明机械臂基柱结构示意图；
图3是本发明机械臂外驱管结构示意图；
图4是本发明机械臂驱动带分布示意图；
图5是本发明机械臂气动柔性指结构示意图，其中a是气动柔性指背面视图，b是气动柔性指腹面视图；
图中：1、基柱，2、气动通道，3、定向槽，4、连接体，5、连接口，6、外驱管，7、导向螺旋槽，8、定位环，9、气动驱动件，10、驱动带，11、气动柔性指，12、连接头，13、搬运接触扣，14、限位螺母。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方法，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
参阅附图，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的位置限定用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
如图1所示，是本发明机械臂整体结构示意图，本发明的网格式物流搬运机械臂，包括基柱1、外驱管6、气动驱动件9、驱动带10以及气动柔性爪结构，所述气动柔性爪结构包括多个气动柔性指11，所述气动柔性指11均与所述基柱1的底部固定连接且沿远离所述基柱1的方向延伸，所述多个气动柔性指11相对于所述基柱1的中轴线具备一定螺旋方向的均布在基柱1中轴线延长线的外周侧，在气体驱动下，所述多个气动柔性指11可收缩和伸张以完成抓取和释放动作；所述外驱管6套设于所述基柱1外侧，且所述外驱管6与所述基柱1之间无法相对转动，所述气动驱动件9包括多条，所述驱动带10包括多条，每条气动驱动件9固定连接一条驱动带10，具体的，所述气动驱动件9上端与外驱管6上端外周侧固定连接，所述气动驱动件9沿外驱管6外表面螺旋盘绕延伸至所述外驱管6的下端，且每条所述气动驱动件9的下端均与一条驱动带10固定连接，所述驱动带10沿与其连接的气动驱动件9的螺旋方向向远离所述气动驱动件9的方向继续螺旋延伸；所述驱动带10的螺旋方向与所述气动柔性指11的螺旋方向相反，且所述驱动带10依次穿过与其相交的气动柔性指11，使得所述驱动带10和与其相交的气动柔性指11之间可相对滑动的连接，所述驱动带10的最末端固定连接在一个气动柔性指11的末端内侧。所述气动驱动件9可在气体驱动下拉扯或释放所述驱动带10。
图2是本发明机械臂基柱结构示意图，如图所示，所述基柱1主体为轴状结构，所述轴状结构的下端固定连接或一体式设置有连接体4，所述轴状结构内部中空构成管状的气动管道2，所述轴状结构外周面设置有外螺纹，且开设有多道轴向延伸的定向槽3，多道定向槽3呈圆周阵列式分布在轴状结构外周面；所述连接体4的底端呈圆周阵列式分布有多个连接口5，所述连接口5用于固定连接所述气动柔性指11，所述连接体4的外周侧呈圆周阵列式分布有多个肋板，所述肋板使得所述连接体4的结构外径大于所述轴状结构的外径，且强化了形成连接口5的短管体的结构稳定性。
图3是本发明机械臂外驱管结构示意图，如图所示，所述外驱管6主体呈管式结构，其套设在所述基柱1外侧，所述外驱管6内部固定连接有多个定位环8，所述定位环8的内周面设置有多个定位凸起，所述外驱管6通过多个定位环8套设在基柱1外侧，且所述定位环8内周面的定位凸起与所述基柱1外周面的定向槽3配合，防止所述外驱管6与所述基柱1之间的相对转动，所述外驱管6上方的基柱1上螺纹旋拧有限位螺母14，所述限位螺母14用于锁定所述外驱管6沿基柱1的轴向滑动；所述外驱管6外周面均布多道导向螺旋槽7，结合图4，图4是本发明机械臂驱动带分布示意图，每道所述导向螺旋槽7内部设置有一条螺旋式的气动驱动件9，所述气动驱动件9上端固定销接在外驱管6上，所述气动驱动件9的下端固定连接一条驱动带10，所述驱动带10沿着所述气动驱动件9的螺旋方向继续螺旋延伸至驱动带10的末端与一个气动柔性指11的末端固定连接，所述驱动带10可相对滑动的穿设在驱动带10螺旋延伸路径中与其相交的其他气动柔性指11上。如图4所示，多条驱动带10沿相同的螺旋方向延伸，形成基柱1下方的包覆所搬运物品的包覆结构，所述驱动带10可选用挠性可弯曲的金属材料或塑料材质。
如图5所示，是本发明机械臂气动柔性指结构示意图，其中a是气动柔性指背面视图，b是气动柔性指腹面视图；本发明的气动柔性指11上端通过连接头12与所述连接体4的连接口5固定连接在一起，所述基柱1内部的气动通道2、所述连接口5的短管、所述连接头12和所述气动柔性指11内部组成供驱动气体输送的通道；所述气动柔性指11的背面间隔设置有若干气腔，所述气腔在充气时的膨胀和收缩使得气动柔性指11具备收缩抓取和外张释放物品的功能，所述气动柔性指11的腹面均匀排列设置有多个搬运接触扣13，所述搬运接触扣13呈圆盘状，其内部具有可供驱动带10穿过的通孔，且所述搬运接触扣13相对于气动柔性指11腹面可相对转动；所述搬运接触扣13的圆盘表面设置为类吸盘结构或者设置凹槽、凹坑、凸起等增大摩擦力的表面结构。
本具体实施方式中，所述气动柔性指11、所述气动驱动件9、所述驱动带10的数量均为六个。
下面结合图1-5对本发明机械臂的工作原理简要介绍如下：抓取操作时，通过气动通道2供入高压气体，气体经连接口5输送至各气动柔性指11中，所述气动柔性指11背部的气腔膨胀促使气动柔性指11向腹部弯曲，多个气动柔性指11共同组成爪结构；同步向气动驱动件9内部供入高压气体，气动驱动件9在供气时收缩，从而向上提拉驱动带10，在气动驱动件9和气动柔性指11的共同带动作用下，驱动带10随气动柔性指11一起进行向内包覆的动作，由于气动柔性指11的螺旋方向与驱动带10的螺旋方向相反，因此气动柔性指11和驱动带10彼此交错形成网格式结构，将抓取的物品包覆在内部；
在搬运过程中发生振动时，由于驱动带10受气动驱动件9的提拉力作用，驱动带10会施加给与其末端固定连接的气动柔性指11向内提拉的力，阻止气动柔性指11受振时因背部气腔压缩导致的外张动作，另外多个气动柔性指11经由驱动带10串接在一起，彼此关联性也阻滞了气动柔性指11的外张动作；
释放操作时，抽出气动柔性指11和气动驱动件9内部的高压气体，气腔的收缩使得气动柔性指11向外侧弯曲从而释放所搬运的物品。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可作出的各种等效结构或等效流程的修改或变形，或直接或间接运用到其他相关的技术领域，仍在本发明的保护范围以内。
Claims (6)
1.一种网格式物流搬运机械臂，其特征在于，包括基柱、外驱管、气动驱动件、驱动带以及气动柔性爪结构，所述气动柔性爪结构包括多个气动柔性指，所述气动柔性指均与所述基柱的底部固定连接且沿远离所述基柱的方向延伸，所述多个气动柔性指相对于所述基柱的中轴线具备一定螺旋方向的均布在基柱中轴线延长线的外周侧，在气体驱动下，所述多个气动柔性指可收缩和伸张以完成抓取和释放动作；所述外驱管套设于所述基柱外侧，且所述外驱管与所述基柱之间无法相对转动，所述气动驱动件包括多条，所述驱动带包括多条，所述气动驱动件上端与外驱管上端外周侧固定连接，所述气动驱动件沿外驱管外表面螺旋盘绕延伸至所述外驱管的下端，且每条所述气动驱动件的下端均与一条驱动带固定连接，所述驱动带沿与其连接的气动驱动件的螺旋方向向远离所述气动驱动件的方向继续螺旋延伸；所述驱动带的螺旋方向与所述气动柔性指的螺旋方向相反，且所述驱动带依次穿过与其相交的气动柔性指，使得所述驱动带和与其相交的气动柔性指之间可相对滑动的连接，所述驱动带的最末端固定连接在一个气动柔性指的末端内侧。所述气动驱动件可在气体驱动下拉扯或释放所述驱动带。
2.根据权利要求1所述的网格式物流搬运机械臂，其特征还在于，所述基柱主体为轴状结构，所述轴状结构的下端固定连接或一体式设置有连接体，所述轴状结构内部中空构成管状的气动管道，所述轴状结构外周面设置有外螺纹，且开设有多道轴向延伸的定向槽，多道定向槽呈圆周阵列式分布在轴状结构外周面；所述连接体的底端呈圆周阵列式分布有多个连接口，所述连接口用于固定连接所述气动柔性指，所述连接体的外周侧呈圆周阵列式分布有多个肋板，所述肋板使得所述连接体的结构外径大于所述轴状结构的外径；
所述外驱管主体呈管式结构，其套设在所述基柱外侧，所述外驱管内部固定连接有多个定位环，所述定位环的内周面设置有多个定位凸起，所述外驱管通过多个定位环套设在基柱外侧，且所述定位环内周面的定位凸起与所述基柱外周面的定向槽配合，防止所述外驱管与所述基柱之间的相对转动，所述外驱管上方的基柱上螺纹旋拧有限位螺母，所述限位螺母用于锁定所述外驱管沿基柱的轴向滑动；所述外驱管外周面均布多道导向螺旋槽，所述气动驱动件设置在所述导向螺旋槽内部，所述气动驱动件上端固定销接在外驱管上。
3.根据权利要求2所述的网格式物流搬运机械臂，其特征还在于，所述驱动带为挠性可弯曲的金属材料或塑料材质。
4.根据权利要求1或2所述的网格式物流搬运机械臂，其特征还在于，所述气动柔性指上端通过连接头与所述连接体的连接口固定连接在一起；所述气动柔性指的背面间隔设置有若干气腔，所述气腔在充气时的膨胀和收缩使得气动柔性指具备收缩抓取和外张释放物品的功能，所述气动柔性指的腹面均匀排列设置有多个搬运接触扣，所述搬运接触扣呈圆盘状，其内部具有可供驱动带穿过的通孔，且所述搬运接触扣相对于气动柔性指腹面可相对转动。
5.根据权利要求4所述的网格式物流搬运机械臂，其特征还在于，所述基柱内部的气动通道、所述连接口的短管、所述连接头和所述气动柔性指内部组成供驱动气体输送的通道。
6.根据权利要求4所述的网格式物流搬运机械臂，其特征还在于，所述搬运接触扣的圆盘表面设置有凹槽、凹坑或凸起。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20220520 |