CN113021388B - 一种气磁切换的多功能柔性卡爪机械臂 - Google Patents

一种气磁切换的多功能柔性卡爪机械臂 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种气磁切换的多功能柔性卡爪机械臂。现有传统机械臂的稳定性不高。本发明的上关节与中间关节一、中间关节一与中间关节二、中间关节二与中间关节三通过气动控制,中间关节三与下关节通过齿轮传动控制,各个关节单独收缩,且下关节能独立大角度弯折,使得抓取变得更加牢固。本发明的各关节通过滑轮和线绳连接,在气压装置出现问题时保持张紧,从而保持机械爪抓取物体的状态,增加了整体的稳定性和安全性。本发明的中间关节一、中间关节二、中间关节三和下关节均设有转换装置,针对所抓取物体的材质进行吸盘和电磁铁之间的切换,适用于一些表面较为平滑的物体抓取。

Description

一种气磁切换的多功能柔性卡爪机械臂
技术领域
本发明属于机械臂技术领域,具体涉及一种气磁切换的多功能柔性卡爪机械臂。
背景技术
近年来机械臂已经广泛地使用于工业领域,尤其是在各种自动化生产线上,其应用大大降低了工人工作的劳动强度,并且提高了工业生产的效率和安全系数。传统机械臂对于高精度要求的抓取和结构设计有一定的缺陷,并且传统机械臂需要配合多组传感器检测来完成任务。柔性机械臂通过模仿人类手臂的功能和结构,可以实现动作更为灵活和多样化,并且由于其结构紧凑、占用空间比较小,成为研究的热点并广泛应用。但是,目前依照传统机械臂设计出来的仿生机械臂本体控制系统比较复杂,采用绳驱动相对的负载也比较小,稳定性不高,且质量大,结构臃肿。因此,需要一种结构简单,质量较轻,运行精度高且稳定的仿生机械臂来满足于其在工业领域的应用。
发明内容
本发明目的在于提供一种结构简单,能够在一定范围内自由抓取物体的气磁切换的多功能柔性卡爪机械臂,通过气压传动和滑轮传动实现较为高精度的抓取,针对所抓取物体的材质进行吸盘和电磁铁之间的切换,且滑轮装置在气压装置出现问题时保持机械爪抓取物体的状态,增加了整体的稳定性和安全性。
本发明包括臂组件、手指组件和机械爪。所述的机械爪包括上关节、中间关节一、中间关节二、中间关节三、下关节、传动装置一、传动装置二、传动装置三和转换装置。上关节的底部与中间关节一顶部铰接;中间关节一的底部与中间关节二顶部铰接;中间关节二的底部与中间关节三顶部铰接;下关节顶部与中间关节三的底部铰接。所述的传动装置一包括气压装置一、气压装置二、换向阀、滑轮装置一和滑轮装置电机;所述的气压装置一和气压装置二均包括气压缸一、气压杆连接件一、气压杆连接件二和销子一;气压缸一的缸体固定在上关节内,气压缸一的推杆与气压杆连接件一的一端固定;气压杆连接件一的另一端与气压杆连接件二一端通过销子一铰接;气压装置一和气压装置二的气压杆连接件二间距设置,且气压装置一和气压装置二的气压杆连接件二另一端分别与一根圆弧杆一的一端通过螺栓固定;圆弧杆一与上关节构成滑动副;两根圆弧杆一的另一端与固定在中间关节一内部的两个滑道分别固定;气压装置一和气压装置二的气压缸一分别通过一个换向阀与气泵连接;所述的滑轮装置一包括滑轮一、滑轮二、连杆一和连杆二;连杆一和连杆二均置于上关节内,且均与上关节构成转动副;滑轮一固定在连杆一上,滑轮二固定在连杆二上;滑轮装置电机的壳体通过螺栓固定在上关节外侧,滑轮装置电机的输出轴与连杆一固定。所述的传动装置二包括气压装置三、气压装置四和滑轮装置二;所述的气压装置三和气压装置四均包括气压缸二、气压杆连接件三、气压杆连接件四和销子二;气压缸二的推杆与气压杆连接件三一端固定,气压杆连接件三的另一端与气压杆连接件四一端通过销子二铰接;气压装置三和气压装置四的气压杆连接件四间距设置;气压装置三和气压装置四的气压缸二分别通过一个换向阀与气泵连接;所述的滑轮装置二包括滑轮三和连杆三;滑轮三固定在连杆三上;传动装置二设有两个;其中一个传动装置二中,气压缸二的缸体与中间关节一通过螺钉固定,连杆三与中间关节一构成转动副,气压装置三和气压装置四的气压杆连接件四与固定在中间关节二内部的两个滑道分别通过一根圆弧杆二固定,圆弧杆二与中间关节一构成滑动副;另一个传动装置二中,气压缸二的缸体与中间关节二通过螺钉固定,连杆三与中间关节二构成转动副,气压装置三和气压装置四的气压杆连接件四与固定在中间关节三内部的两个滑道分别通过一根圆弧杆三固定,圆弧杆三与中间关节二构成滑动副。所述的中间关节三内也设有滑轮装置二,该滑轮装置二的滑轮三固定在该滑轮装置二的连杆三上;该滑轮装置二的连杆三与中间关节三构成转动副。所述的传动装置三包括直齿轮一、直齿轮二、滑轮装置三和齿轮装置电机;所述的直齿轮一固定在下关节与中间关节三铰接的销轴上;齿轮装置电机的壳体固定在下关节上,安装轴与下关节构成转动副,并与轮装置电机输出轴固定;直齿轮二固定在安装轴上,并与直齿轮一啮合;所述的滑轮装置三包括滑轮三和连杆三;滑轮装置三的连杆三与下关节构成转动副,滑轮装置三的滑轮三固定在滑轮装置三的连杆三上。线绳一端固定在滑轮一上,另一端固定在下关节内的滑轮三上;线绳绕过滑轮二,穿出上关节,穿入中间关节一并绕过中间关节一内的滑轮三,穿出中间关节一,穿入中间关节二并绕过中间关节二内的滑轮三,穿出中间关节二,穿入中间关节三并绕过中间关节三内的滑轮三,穿出中间关节三,穿入下关节。所述的转换装置包括吸盘组件、电磁铁组件、杆件和供电源;所述的吸盘组件由吸盘支架和固定在吸盘支架上的四个吸盘组成,电磁铁组件由电磁铁支架和固定在电磁铁支架上的四个电磁铁组成;吸盘支架与电磁铁支架通过杆件连接;四个电磁铁均通过电磁开关与供电源连接,四个吸盘均与真空泵连接;中间关节一、中间关节二、中间关节三和下关节内均设有转换装置,转换装置的吸盘支架和电磁铁支架均固定在中间关节一内,或均固定在中间关节二内,或均固定中间关节三内,或均固定下关节内。
所述的机械爪设有沿周向均布的三个;臂组件驱动手指组件,三个机械爪的上关节由手指组件驱动同步摆动或旋转;各机械爪的滑轮装置电机、换向阀、齿轮装置电机、真空泵和电磁开关均由控制器控制。
优选地,还包括机架组件;所述的机架组件包括底座、旋转关节和旋转电机;旋转关节的底端通过轴承一支承在底座上,并与旋转电机的输出轴固定;旋转电机的壳体固定在底座上;旋转电机的输出轴竖直设置;所述的臂组件包括大臂组件和小臂组件;所述的大臂组件包括大臂、大臂驱动电机、销子三和销子四;大臂的一端通过轴承二支承在销子三上,另一端固定有销子四;销子三固定在旋转关节顶端;大臂驱动电机的壳体通过螺栓固定在大臂上;大臂驱动电机的输出轴水平设置,并与销子三固定;所述的小臂组件包括后小臂、前小臂、前小臂驱动电机、轴承三和圆柱销;所述的后小臂与销子四固定;前小臂驱动电机的壳体通过螺栓固定在后小臂上;前小臂驱动电机的输出轴与旋转电机的输出轴垂直,并与大臂驱动电机的输出轴垂直;前小臂的后端通过轴承三支承在后小臂上,前端固定有圆柱销;前小臂驱动电机的输出轴与前小臂后端固定。旋转电机、大臂驱动电机和前小臂驱动电机均由控制器控制。
更优选地,所述的手指组件包括手腕、手指、电主轴、爪子架、手腕驱动电机和电主轴驱动电机。手腕的后端与圆柱销固定,手指通过一个轴承四支承在手腕的前端;手腕驱动电机的壳体通过螺栓固定在手腕上,手腕驱动电机的输出轴与主动锥齿轮固定;从动锥齿轮与手指固定,并与主动锥齿轮啮合;手腕驱动电机的输出轴与前小臂驱动电机的输出轴垂直且共面;电主轴的顶端通过一个轴承四支承在手指内,底端与爪子架固定;三个机械爪的上关节顶部均与爪子架固定;电主轴驱动电机的壳体固定在位于手指上,电主轴驱动电机的输出轴与电主轴固定;所述的手腕驱动电机和电主轴驱动电机均由控制器控制。
更优选地,所述的底座开设有四个安装孔。
更优选地,所述旋转关节的底部设有一体成型的凸台,轴承一为推力球轴承,轴承一的轴圈支承旋转关节的凸台。
优选地,所述的上关节与中间关节一、中间关节一与中间关节二、中间关节二与中间关节三以及中间关节三与下关节均通过铰接件铰接,铰接件由销轴和通过销轴铰接的两个连接板组成;上关节底部和中间关节一的顶部与一个铰接件的两个连接板分别固定,中间关节一底部和中间关节二的顶部与一个铰接件的两个连接板分别固定,中间关节二底部和中间关节三的顶部与一个铰接件的两个连接板分别固定,中间关节三底部和下关节的顶部与一个铰接件的两个连接板分别固定。
本发明具有以下有益效果:
1、本发明各关节之间通过铰接完成,前几级关节通过气动实现伸张和收缩,最后一级关节通过齿轮传动来实现伸张和收缩,各个关节单独收缩,且最后一级独立大角度弯折使得抓取变得更加牢固。
2、本发明针对所抓取物体的材质进行吸盘和电磁铁之间的切换,适用于一些表面较为平滑的物体抓取。
3、本发明设有滑轮装置,在气压装置出现问题时保持张紧,从而保持机械爪抓取物体的状态,增加了整体的稳定性和安全性。
4、本发明机械爪是仿生结构,可以对不同形状、大小的物体进行抓取,各个关节之间可以自由伸张,尤其适用于一些比较易碎的物体。
5、本发明整体结构简单,各部件易于装卸,维修方便。
附图说明
图1是本发明的整体结构立体图。
图2是本发明中机架组件的结构立体图。
图3是本发明中臂组件的结构立体图。
图4是本发明中手指组件的结构立体图。
图5是本发明中机械爪的结构立体图。
图6是本发明中上关节与传动装置一的装配立体图。
图7是本发明中上关节的外形结构立体图。
图8是本发明的中间关节一或中间关节二与传动装置二的装配关系顶部视图。
图9是本发明的中间关节一或中间关节二与传动装置二的装配关系底部视图。
图10是本发明的中间关节三与滑轮装置二的装配立体图。
图11是本发明的下关节与传动装置三的装配立体图。
图12是本发明的中间关节一、中间关节二、中间关节三或下关节内转换装置的结构立体图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
结合图1,一种气磁切换的多功能柔性卡爪机械臂,包括臂组件2、手指组件3和机械爪4。
结合图5,机械爪4包括上关节4-1、中间关节一4-2、中间关节二4-3、中间关节三4-4、下关节4-5、传动装置一4-6、传动装置二4-7、传动装置三4-8和转换装置4-9。上关节4-1的底部与中间关节一4-2顶部铰接;中间关节一4-2的底部与中间关节二4-3顶部铰接;中间关节二4-3的底部与中间关节三4-4顶部铰接;下关节4-5顶部与中间关节三4-4的底部铰接。结合图6和图7,传动装置一4-6包括气压装置一5-1、气压装置二5-2、换向阀5-3、滑轮装置一6-1和滑轮装置电机6-2;气压装置一5-1和气压装置二5-2均包括气压缸一5-1-1、气压杆连接件一5-1-2、气压杆连接件二5-1-3和销子一5-1-4;气压缸一5-1-1的缸体固定在上关节4-1内,气压缸一5-1-1的推杆与气压杆连接件一5-1-2的一端固定;气压杆连接件一5-1-2的另一端与气压杆连接件二5-1-3一端通过销子一5-1-4铰接;气压装置一5-1和气压装置二5-2的气压杆连接件二5-1-3间距设置,且气压装置一5-1和气压装置二5-2的气压杆连接件二5-1-3另一端分别与一根圆弧杆一4-10的一端通过螺栓固定;圆弧杆一4-10与上关节4-1构成滑动副;两根圆弧杆一4-10的另一端与固定在中间关节一4-2内部的两个滑道6-4分别固定;气压装置一5-1和气压装置二5-2的气压缸一5-1-1分别通过一个换向阀5-3与气泵连接;滑轮装置一6-1包括滑轮一6-1-1、滑轮二6-1-2、连杆一6-1-3和连杆二6-1-4;连杆一6-1-3和连杆二6-1-4均置于上关节4-1内,且均与上关节4-1构成转动副;滑轮一6-1-1固定在连杆一6-1-3上,滑轮二6-1-2固定在连杆二6-1-4上;滑轮装置电机6-2的壳体通过螺栓固定在上关节4-1外侧,滑轮装置电机6-2的输出轴与连杆一6-1-3固定。结合图8和图9,传动装置二4-7包括气压装置三5-4、气压装置四5-5和滑轮装置二6-3;气压装置三5-4和气压装置四5-5均包括气压缸二5-4-1、气压杆连接件三5-4-2、气压杆连接件四5-4-3和销子二5-4-4;气压缸二5-4-1的推杆与气压杆连接件三5-4-2一端固定,气压杆连接件三5-4-2的另一端与气压杆连接件四5-4-3一端通过销子二5-4-4铰接;气压装置三5-4和气压装置四5-5的气压杆连接件四5-4-3间距设置;气压装置三5-4和气压装置四5-5的气压缸二5-4-1分别通过一个换向阀5-3与气泵连接;滑轮装置二6-3包括滑轮三6-3-1和连杆三6-3-2;滑轮三6-3-1固定在连杆三6-3-2上;传动装置二4-7设有两个;其中一个传动装置二4-7中,气压缸二5-4-1的缸体与中间关节一4-2通过螺钉固定,连杆三6-3-2与中间关节一4-2构成转动副,气压装置三5-4和气压装置四5-5的气压杆连接件四5-4-3与固定在中间关节二4-3内部的两个滑道6-4分别通过一根圆弧杆二固定,圆弧杆二与中间关节一4-2构成滑动副;另一个传动装置二4-7中,气压缸二5-4-1的缸体与中间关节二4-3通过螺钉固定,连杆三6-3-2与中间关节二4-3构成转动副,气压装置三5-4和气压装置四5-5的气压杆连接件四5-4-3与固定在中间关节三4-4内部的两个滑道6-4分别通过一根圆弧杆三固定,圆弧杆三与中间关节二4-3构成滑动副。结合图10,中间关节三4-4内也设有滑轮装置二6-3,该滑轮装置二6-3的滑轮三6-3-1固定在该滑轮装置二6-3的连杆三6-3-2上;该滑轮装置二6-3的连杆三6-3-2与中间关节三4-4构成转动副。结合图11,传动装置三4-8包括直齿轮一4-11、直齿轮二4-12、滑轮装置三6-5和齿轮装置电机6-6;直齿轮一4-11固定在下关节4-5与中间关节三4-4铰接的销轴4-13上;齿轮装置电机6-6的壳体固定在下关节4-5上,安装轴与下关节4-5构成转动副,并与轮装置电机6-6输出轴固定;直齿轮二4-12固定在安装轴上,并与直齿轮一4-11啮合;滑轮装置三6-5包括滑轮三6-3-1和连杆三6-3-2;滑轮装置三6-5的连杆三6-3-2与下关节4-5构成转动副,滑轮装置三6-5的滑轮三6-3-1固定在滑轮装置三6-5的连杆三6-3-2上。线绳一端固定在滑轮一6-1-1上,另一端固定在下关节4-5内的滑轮三6-3-1上;线绳绕过滑轮二6-1-2,穿出上关节4-1,穿入中间关节一4-2并绕过中间关节一4-2内的滑轮三6-3-1,穿出中间关节一4-2,穿入中间关节二4-3并绕过中间关节二4-3内的滑轮三6-3-1,穿出中间关节二4-3,穿入中间关节三4-4并绕过中间关节三4-4内的滑轮三6-3-1,穿出中间关节三4-4,穿入下关节4-5。结合图12,转换装置4-9包括吸盘组件4-9-1、电磁铁组件4-9-2、杆件4-9-3和供电源4-9-4;吸盘组件4-9-1由吸盘支架和固定在吸盘支架上的四个吸盘组成,电磁铁组件4-9-2由电磁铁支架和固定在电磁铁支架上的四个电磁铁组成;吸盘支架与电磁铁支架通过杆件4-9-3连接;四个电磁铁均通过电磁开关与供电源4-9-4连接,四个吸盘均与真空泵连接;中间关节一4-2、中间关节二4-3、中间关节三4-4和下关节4-5内均设有转换装置4-9,转换装置4-9的吸盘支架和电磁铁支架均固定在中间关节一4-2内,或均固定在中间关节二4-3内,或均固定中间关节三4-4内,或均固定下关节4-5内。
机械爪4设有沿周向均布的三个;臂组件2驱动手指组件,用于调整机械爪的大致位置;三个机械爪4的上关节4-1由手指组件3驱动同步摆动或旋转,用于进一步精确调整机械爪4的位置。各机械爪4的滑轮装置电机6-2、换向阀5-3、齿轮装置电机6-6、真空泵和电磁开关均由控制器控制。
作为一个优选实施例,还包括机架组件1;结合图2,机架组件1包括底座1-1、旋转关节1-3和旋转电机;旋转关节1-3的底端通过轴承一支承在底座1-1上(与底座1-1构成转动副),并与旋转电机的输出轴固定;旋转电机的壳体固定在底座1-1上;旋转电机的输出轴竖直设置;旋转电机驱动旋转关节1-3做圆周运动。结合图3,臂组件2包括大臂组件和小臂组件;大臂组件包括大臂2-1-1、大臂驱动电机2-1-2、销子三2-1-3和销子四2-1-4;大臂2-1-1的一端通过轴承二支承在销子三2-1-3上,另一端固定有销子四2-1-4;销子三2-1-3固定在旋转关节顶端;大臂驱动电机2-1-2的壳体通过螺栓固定在大臂2-1-1上;大臂驱动电机2-1-2的输出轴水平设置,并与销子三2-1-3固定;大臂驱动电机2-1-2驱动大臂做俯仰运动;小臂组件包括后小臂2-2-1、前小臂2-2-2、前小臂驱动电机2-2-3、轴承三2-2-4和圆柱销2-2-5;后小臂2-2-1与销子四2-1-4固定;前小臂驱动电机2-2-3的壳体通过螺栓固定在后小臂2-2-1上;前小臂驱动电机2-2-3的输出轴与旋转电机的输出轴垂直,并与大臂驱动电机2-1-2的输出轴垂直;前小臂2-2-2的后端通过轴承三2-2-4支承在后小臂2-2-1上,前端固定有圆柱销2-2-5;前小臂驱动电机2-2-3的输出轴与前小臂2-2-2后端固定。旋转电机、大臂驱动电机2-1-2和前小臂驱动电机2-2-3均由控制器控制。
作为一个更优选实施例,结合图4,手指组件3包括手腕3-1、手指3-2、电主轴3-3、爪子架3-4、手腕驱动电机3-5和电主轴驱动电机3-6。手腕3-1的后端与圆柱销2-2-5固定,手指3-2通过一个轴承四3-7支承在手腕3-1的前端;手腕驱动电机3-5的壳体通过螺栓固定在手腕3-1上,手腕驱动电机3-5的输出轴与主动锥齿轮固定;从动锥齿轮与手指3-2固定,并与主动锥齿轮啮合;手腕驱动电机3-5的输出轴与前小臂驱动电机2-2-3的输出轴垂直且共面;电主轴3-3的顶端通过一个轴承四3-7支承在手指3-2内,底端与爪子架3-4固定;三个机械爪4的上关节4-1顶部均与爪子架3-4固定;电主轴驱动电机3-6的壳体固定在位于手指3-2上,电主轴驱动电机3-6的输出轴与电主轴3-3固定;电主轴驱动电机3-6驱动电主轴3-3旋转。手腕驱动电机3-5和电主轴驱动电机3-6均由控制器控制。
作为一个更优选实施例,底座1-1开设有四个安装孔,可以通过螺栓(地脚螺栓)固定在地面上。
作为一个更优选实施例,旋转关节1-3的底部设有一体成型的凸台1-2,轴承一为推力球轴承,轴承一的轴圈支承旋转关节1-3的凸台1-2。
作为一个优选实施例,上关节4-1与中间关节一4-2、中间关节一4-2与中间关节二4-3、中间关节二4-3与中间关节三4-4以及中间关节三4-4与下关节4-5均通过铰接件铰接,铰接件由销轴4-13和通过销轴4-13铰接的两个连接板4-14组成;上关节4-1底部和中间关节一4-2的顶部与一个铰接件的两个连接板4-14分别固定,中间关节一4-2底部和中间关节二4-3的顶部与一个铰接件的两个连接板4-14分别固定,中间关节二4-3底部和中间关节三4-4的顶部与一个铰接件的两个连接板4-14分别固定,中间关节三4-4底部和下关节4-5的顶部与一个铰接件的两个连接板4-14分别固定。
该气磁切换的多功能柔性卡爪机械臂,工作原理如下:
控制器控制机架组件1的旋转电机以及臂组件2调整机械爪进行粗定位;然后,控制手指组件进行精定位;接着,控制机械爪4对物体进行精准抓取,且根据待抓取物体的材质进行吸盘和电磁铁之间的切换,若物体是金属材质,真空泵不启动,通过控制器控制各电磁开关闭合,电磁铁通电对物体产生吸附力,若是非金属材质,则各电磁开关打开,通过控制器控制真空泵启动,吸盘对物体产生吸附力;再接着,控制器控制机架组件1的旋转电机以及臂组件2和手指组件调整机械爪位置,实现物体的搬运;最后,控制机械爪4释放物体,且通过控制器控制各电磁开关打开以及真空泵关闭。
机械爪4抓取物体的过程如下:上关节4-1中气压缸一5-1-1的推杆推出,中间关节一4-2和中间关节二4-3中气压缸二5-4-1的推杆推出,齿轮装置电机6-6驱动直齿轮二4-12,且滑轮装置电机6-2驱动滑轮一6-1-1;气压缸一5-1-1的推杆经气压杆连接件一5-1-2、气压杆连接件二5-1-3和圆弧杆一4-10带动中间关节一4-2收缩;中间关节一4-2中气压缸二5-4-1的推杆经气压杆连接件三5-4-2、气压杆连接件四5-4-3和圆弧杆二带动中间关节二4-3收缩;中间关节二4-3中气压缸二5-4-1的推杆经气压杆连接件三5-4-2、气压杆连接件四5-4-3和圆弧杆三带动中间关节三4-4收缩;直齿轮二4-12与直齿轮一4-11啮合带动下关节4-5收缩;滑轮一6-1-1带动线绳张紧;当中间关节一4-2、中间关节二4-3、中间关节三4-4和下关节4-5均接触物体时,便实现抓取物体的动作;其中,各个关节单独收缩,且下关节4-5独立大角度弯折使得抓取变得更加牢固。
机械爪4释放物体的过程如下:上关节4-1中气压缸一5-1-1的推杆缩回,经气压杆连接件一5-1-2、气压杆连接件二5-1-3和圆弧杆一4-10带动中间关节一4-2展开;中间关节一4-2中气压缸二5-4-1的推杆缩回,经气压杆连接件三5-4-2、气压杆连接件四5-4-3和圆弧杆二带动中间关节二4-3展开;中间关节二4-3中气压缸二5-4-1的推杆缩回,经气压杆连接件三5-4-2、气压杆连接件四5-4-3和圆弧杆三带动中间关节三4-4展开;齿轮装置电机6-6驱动直齿轮二4-12,直齿轮二4-12与直齿轮一4-11啮合带动下关节4-5展开;滑轮装置电机6-2驱动滑轮一6-1-1带动线绳放松;实现释放物体的动作。

Claims (6)

1.一种气磁切换的多功能柔性卡爪机械臂,包括臂组件、手指组件和机械爪,其特征在于:所述的机械爪包括上关节、中间关节一、中间关节二、中间关节三、下关节、传动装置一、传动装置二、传动装置三和转换装置;上关节的底部与中间关节一顶部铰接;中间关节一的底部与中间关节二顶部铰接;中间关节二的底部与中间关节三顶部铰接;下关节顶部与中间关节三的底部铰接;所述的传动装置一包括气压装置一、气压装置二、换向阀、滑轮装置一和滑轮装置电机;所述的气压装置一和气压装置二均包括气压缸一、气压杆连接件一、气压杆连接件二和销子一;气压缸一的缸体固定在上关节内,气压缸一的推杆与气压杆连接件一的一端固定;气压杆连接件一的另一端与气压杆连接件二一端通过销子一铰接;气压装置一和气压装置二的气压杆连接件二间距设置,且气压装置一和气压装置二的气压杆连接件二另一端分别与一根圆弧杆一的一端通过螺栓固定;圆弧杆一与上关节构成滑动副;两根圆弧杆一的另一端与固定在中间关节一内部的两个滑道分别固定;气压装置一和气压装置二的气压缸一分别通过一个换向阀与气泵连接;所述的滑轮装置一包括滑轮一、滑轮二、连杆一和连杆二;连杆一和连杆二均置于上关节内,且均与上关节构成转动副;滑轮一固定在连杆一上,滑轮二固定在连杆二上;滑轮装置电机的壳体通过螺栓固定在上关节外侧,滑轮装置电机的输出轴与连杆一固定;所述的传动装置二包括气压装置三、气压装置四和滑轮装置二;所述的气压装置三和气压装置四均包括气压缸二、气压杆连接件三、气压杆连接件四和销子二;气压缸二的推杆与气压杆连接件三一端固定,气压杆连接件三的另一端与气压杆连接件四一端通过销子二铰接;气压装置三和气压装置四的气压杆连接件四间距设置;气压装置三和气压装置四的气压缸二分别通过一个换向阀与气泵连接;所述的滑轮装置二包括滑轮三和连杆三;滑轮三固定在连杆三上;传动装置二设有两个;其中一个传动装置二中,气压缸二的缸体与中间关节一通过螺钉固定,连杆三与中间关节一构成转动副,气压装置三和气压装置四的气压杆连接件四与固定在中间关节二内部的两个滑道分别通过一根圆弧杆二固定,圆弧杆二与中间关节一构成滑动副;另一个传动装置二中,气压缸二的缸体与中间关节二通过螺钉固定,连杆三与中间关节二构成转动副,气压装置三和气压装置四的气压杆连接件四与固定在中间关节三内部的两个滑道分别通过一根圆弧杆三固定,圆弧杆三与中间关节二构成滑动副;所述的中间关节三内也设有滑轮装置二,该滑轮装置二的滑轮三固定在该滑轮装置二的连杆三上;该滑轮装置二的连杆三与中间关节三构成转动副;所述的传动装置三包括直齿轮一、直齿轮二、滑轮装置三和齿轮装置电机;所述的直齿轮一固定在下关节与中间关节三铰接的销轴上;齿轮装置电机的壳体固定在下关节上,安装轴与下关节构成转动副,并与轮装置电机输出轴固定;直齿轮二固定在安装轴上,并与直齿轮一啮合;所述的滑轮装置三包括滑轮三和连杆三;滑轮装置三的连杆三与下关节构成转动副,滑轮装置三的滑轮三固定在滑轮装置三的连杆三上;线绳一端固定在滑轮一上,另一端固定在下关节内的滑轮三上;线绳绕过滑轮二,穿出上关节,穿入中间关节一并绕过中间关节一内的滑轮三,穿出中间关节一,穿入中间关节二并绕过中间关节二内的滑轮三,穿出中间关节二,穿入中间关节三并绕过中间关节三内的滑轮三,穿出中间关节三,穿入下关节;所述的转换装置包括吸盘组件、电磁铁组件、杆件和供电源;所述的吸盘组件由吸盘支架和固定在吸盘支架上的四个吸盘组成,电磁铁组件由电磁铁支架和固定在电磁铁支架上的四个电磁铁组成;吸盘支架与电磁铁支架通过杆件连接;四个电磁铁均通过电磁开关与供电源连接,四个吸盘均与真空泵连接;中间关节一、中间关节二、中间关节三和下关节内均设有转换装置,转换装置的吸盘支架和电磁铁支架均固定在中间关节一内,或均固定在中间关节二内,或均固定中间关节三内,或均固定下关节内;
所述的机械爪设有沿周向均布的三个;臂组件驱动手指组件,三个机械爪的上关节由手指组件驱动同步摆动或旋转;各机械爪的滑轮装置电机、换向阀、齿轮装置电机、真空泵和电磁开关均由控制器控制。
2.根据权利要求1所述的一种气磁切换的多功能柔性卡爪机械臂,其特征在于:还包括机架组件;所述的机架组件包括底座、旋转关节和旋转电机;旋转关节的底端通过轴承一支承在底座上,并与旋转电机的输出轴固定;旋转电机的壳体固定在底座上;旋转电机的输出轴竖直设置;所述的臂组件包括大臂组件和小臂组件;所述的大臂组件包括大臂、大臂驱动电机、销子三和销子四;大臂的一端通过轴承二支承在销子三上,另一端固定有销子四;销子三固定在旋转关节顶端;大臂驱动电机的壳体通过螺栓固定在大臂上;大臂驱动电机的输出轴水平设置,并与销子三固定;所述的小臂组件包括后小臂、前小臂、前小臂驱动电机、轴承三和圆柱销;所述的后小臂与销子四固定;前小臂驱动电机的壳体通过螺栓固定在后小臂上;前小臂驱动电机的输出轴与旋转电机的输出轴垂直,并与大臂驱动电机的输出轴垂直;前小臂的后端通过轴承三支承在后小臂上,前端固定有圆柱销;前小臂驱动电机的输出轴与前小臂后端固定;旋转电机、大臂驱动电机和前小臂驱动电机均由控制器控制。
3.根据权利要求2所述的一种气磁切换的多功能柔性卡爪机械臂,其特征在于:所述的手指组件包括手腕、手指、电主轴、爪子架、手腕驱动电机和电主轴驱动电机;手腕的后端与圆柱销固定,手指通过一个轴承四支承在手腕的前端;手腕驱动电机的壳体通过螺栓固定在手腕上,手腕驱动电机的输出轴与主动锥齿轮固定;从动锥齿轮与手指固定,并与主动锥齿轮啮合;手腕驱动电机的输出轴与前小臂驱动电机的输出轴垂直且共面;电主轴的顶端通过一个轴承四支承在手指内,底端与爪子架固定;三个机械爪的上关节顶部均与爪子架固定;电主轴驱动电机的壳体固定在位于手指上,电主轴驱动电机的输出轴与电主轴固定;所述的手腕驱动电机和电主轴驱动电机均由控制器控制。
4.根据权利要求2所述的一种气磁切换的多功能柔性卡爪机械臂,其特征在于:所述的底座开设有四个安装孔。
5.根据权利要求2所述的一种气磁切换的多功能柔性卡爪机械臂,其特征在于:所述旋转关节的底部设有一体成型的凸台,轴承一为推力球轴承,轴承一的轴圈支承旋转关节的凸台。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的一种气磁切换的多功能柔性卡爪机械臂,其特征在于:所述的上关节与中间关节一、中间关节一与中间关节二、中间关节二与中间关节三以及中间关节三与下关节均通过铰接件铰接,铰接件由销轴和通过销轴铰接的两个连接板组成;上关节底部和中间关节一的顶部与一个铰接件的两个连接板分别固定,中间关节一底部和中间关节二的顶部与一个铰接件的两个连接板分别固定,中间关节二底部和中间关节三的顶部与一个铰接件的两个连接板分别固定,中间关节三底部和下关节的顶部与一个铰接件的两个连接板分别固定。
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