CN113084853B - 一种机器人末端柔性抓持器 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种机器人末端柔性抓持器，其伺服电机处于第一从动轴和第二从动轴之间，伺服电机的驱动端上依次间隔地传动连接有第一主动带轮和第二主动带轮；两个固定座处于伺服电机和第二从动轴之间，两个固定座之间可转动地连接有相平行的第一中间轴和第二中间轴；第一中间轴上固定套接有第一中间轮和第一中间齿轮，且第二中间轴上固定套接有第二中间轮和第二中间齿轮，第二中间齿轮与第一中间齿轮啮合；第一主动带轮与第一中间轮之间通过第一传动带相连接，第二主动带轮与第一从动带轮之间通过第二传动带相连接，第二中间轮与第二从动带轮之间通过第三传动带相连接。该装置用于工件整形，并用于主动抑制工件不必要的振动。

Description

一种机器人末端柔性抓持器

技术领域

本申请涉及汽车工业领域，尤其涉及一种机器人末端柔性抓持器。

背景技术

在汽车工业中，汽车制造对生产率的要求不断提高，传统的夹持器类似于模具，柔性不足，对于不同的钣金件需要不同的夹持器，这样不仅提高了成本，而且也会降低生产效率，越来越不能满足生产率的要求。而且目前的机器人设备在运输和调正过程中对对准精度和稳定性问题要求很高，并且机器人装配柔性薄壁钣金件和组件是受阻的，因为这些零件在重力作用下会变形，导致零件的配合点错位，并且在安装时由于惯性力作用会产生振动。这种结构的灵活性使得成功装配的表面和接触点的正确对准和配合变得复杂。此外，装配操作被推迟，直到不想要的振动衰减，这样都会极大降低汽车生产速率。

发明内容

本申请的目的之一在于提供一种机器人末端柔性抓持器，旨在改善现有的钣金件夹持器使用不便捷的问题。

本申请的技术方案是：

一种机器人末端柔性抓持器，包括基座，所述基座的底部上间隔地固定有两个第一轴承座、伺服电机、两个相平行的固定座以及两个第二轴承座；两个所述第一轴承座之间可转动地连接有第一从动轴，所述第一从动轴的两端上分别固定安装有第一机械手爪，且中部上套接有第一从动带轮；两个所述第二轴承座之间可转动地连接有第二从动轴，所述第二从动轴的两端上分别固定安装有第二机械手爪，且所述第二从动轴的中部上套接有第二从动带轮；所述伺服电机处于所述第一从动轴和所述第二从动轴之间，所述伺服电机的驱动端上依次间隔地传动连接有第一主动带轮和第二主动带轮；两个所述固定座处于所述伺服电机和所述第二从动轴之间，两个所述固定座之间可转动地连接有相平行的第一中间轴和第二中间轴；所述第一中间轴与所述第一从动轴相平行，且所述第一中间轴上固定套接有第一中间轮和第一中间齿轮；所述第二中间轴与所述第二从动轴相平行，且所述第二中间轴上固定套接有第二中间轮和第二中间齿轮，所述第二中间齿轮与所述第一中间齿轮啮合；所述第一主动带轮与所述第一中间轮之间通过第一传动带相连接，所述第二主动带轮与所述第一从动带轮之间通过第二传动带相连接，所述第二中间轮与所述第二从动带轮之间通过第三传动带相连接；所述伺服电机用于驱动所述第一机械手爪与所述第二机械手爪朝相互靠近或者相互远离的方向进行旋转，且第一机械手爪与所述第二机械手爪的旋转方向相反，用于对钣金件进行抓取。

作为本申请的一种技术方案，所述第一主动带轮靠近所述伺服电机。

作为本申请的一种技术方案，所述基座的顶面上固定有法兰，所述法兰用于与工业机器人相连接。

作为本申请的一种技术方案，所述基座上还间隔固定地安装有多个连接座，每个所述连接座的底部上铰接有气缸，所述气缸处于所述基座的下方，且所述气缸的活塞输出端上螺纹连接有真空吸盘，所述真空吸盘用于吸附于所述钣金件的表面上，通过所述活塞输出端的运动带动所述真空吸盘上下运动。

作为本申请的一种技术方案，所述基座的底部上固定有非接触式位移传感器上，所述非接触式位移传感器用于监测所述钣金件的变形及振动。

作为本申请的一种技术方案，所述第一从动轴通过第一轴承可转动地连接于两个所述第一轴承座之间，且所述第一从动轴的两端处通过花键固定套接有第一旋转盘，所述第一机械手爪的一端固定在所述第一旋转盘上；所述第二从动轴通过第二轴承可转动地连接于两个所述第二轴承座之间，且所述第二从动轴的两端通过花键固定套接有第二旋转盘，所述第二机械手爪的一端固定在所述第二旋转盘上。

作为本申请的一种技术方案，所述伺服电机的输出轴与所述第一主动带轮、所述第二主动带轮之间均采用平键连接；所述第一从动带轮通过胀紧套固定在所述第一从动轴上，所述第二从动带轮通过胀紧套固定在所述第二从动轴上。

作为本申请的一种技术方案，所述第一中间齿轮采用平键固定在所述第一中间轴上，所述第二中间齿轮采用平键固定在所述第二中间轴上。

作为本申请的一种技术方案，所述第一机械手爪包括第一连接段和第一抓取段，所述第一连接段的一端固定于所述第一从动轴的一端上，另一端呈角度地铰接于所述第一抓取段；所述第二机械手爪包括第二连接段和第二抓取段，所述第二连接段的一端固定于所述第二从动轴的一端上，另一端呈角度地铰接于所述第二抓取段。

本申请的有益效果：

本申请的机器人末端柔性抓持器中，其能代替传统的夹持器，既可以进行零件整形，也可以主动抑制零件的不需要的振动。本装置采用皮带传动机构驱动四个机械手爪进行车身钣金件的定位抓取，传动方式简单，减轻机构质量；具体地，其主要是通过伺服电机驱动第一主动带轮和第二主动带轮进行旋转，并经由第一传动带带动第一中间轴上的第一中间齿轮和第二中间齿轮旋转、第二传动带带动第一从动带轮旋转、第三传动带带动第二从动带轮进行旋转，从而使第一从动带轮带动第一从动轴旋转、第二从动带轮带动第二从动轴旋转，进而带动第一机械手爪和第二机械手爪对柔性薄壁钣金件进行抓取。并且，该多个抓手的工作空间大，可以抓取不同大小的薄壁钣金件，灵活性极高。同时，其上的非接触式位移传感器收集柔性薄壁钣金件变形和振动信息，从而实时控制真空吸盘的运动，可迅速抑制钣金件的振动，缩短部件配合时间；具体地，非接触式位移传感器将柔性钣金件的变形和振动转换成电信号，经过电脑处理驱动气缸内的活塞，活塞带动真空吸盘进行上下运动，从而实现实时的部件重塑和振动抑制。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例提供的机器人末端柔性抓持器结构示意图；

图2为本申请实施例提供的机器人末端柔性抓持器第一角度结构示意图；

图3为本申请实施例提供的第一传动轴与第一机械手爪连接示意图；

图4为本申请实施例提供的机器人末端柔性抓持器局部分解示意图；

图5为本申请实施例提供的第一传动带、第二传动带以及第三传动带传动连接示意图；

图6为本申请实施例提供的气缸与真空吸盘连接示意图。

图标：1-基座；2-第一轴承座；3-伺服电机；4-固定座；5-第二轴承座；6-第一从动轴；7-第一机械手爪；8-第一从动带轮；9-第二从动轴；10-第二机械手爪；11-第二从动带轮；12-第二主动带轮；13-第一中间轴；14-第二中间轴；15-第一中间轮；16-第一中间齿轮；17-第二中间轮；18-第二中间齿轮；19-第一传动带；20-第二传动带；21-第三传动带；24-法兰；25-连接座；26-气缸；27-活塞输出端；28-真空吸盘；29-非接触式位移传感器；30-第一连接段；31-第一抓取段。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和展示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之上或之下可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征之上、上方和上面包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征之下、下方和下面包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

实施例：

请参照图1，配合参照图2至图6，本申请提供一种机器人末端柔性抓持器，包括基座1，该基座1呈长方形的框架结构，在其框架结构的空腔中固定有多根平行间隔设置的支撑板；支撑板的顶面上通过螺栓固定安装有法兰24，该法兰24用于与工业机器人相连接。

同时，在支撑板的底部上间隔地固定有两个第一轴承座2、伺服电机3、两个相平行的固定座4以及两个第二轴承座5；其中，两个第一轴承座2之间可转动地连接有第一从动轴6，第一从动轴6的两端上分别固定安装有第一机械手爪7，且中部上套接有第一从动带轮8；两个第二轴承座5之间可转动地连接有第二从动轴9，第二从动轴9的两端上分别固定安装有第二机械手爪10，且第二从动轴9的中部上套接有第二从动带轮11。同时，伺服电机3处于第一从动轴6和第二从动轴9之间，伺服电机3的驱动端上依次间隔地传动连接有第一主动带轮和第二主动带轮12；两个固定座4处于伺服电机3和第二从动轴9之间，两个固定座4之间可转动地连接有相平行的第一中间轴13和第二中间轴14；此外，第一中间轴13与第一从动轴6相平行，且第一中间轴13上固定套接有第一中间轮15和第一中间齿轮16；第二中间轴14与第二从动轴9相平行，且第二中间轴14上固定套接有第二中间轮17和第二中间齿轮18，第二中间齿轮18与第一中间齿轮16啮合；第一主动带轮与第一中间轮15之间通过第一传动带19相连接，第二主动带轮12与第一从动带轮8之间通过第二传动带20相连接，第二中间轮17与第二从动带轮11之间通过第三传动带21相连接。伺服电机3用于驱动第一机械手爪7与第二机械手爪10朝相互靠近或者相互远离的方向进行旋转，且第一机械手爪7与第二机械手爪10的旋转方向相反，用于对钣金件进行抓取。

需要说明的是，在本实施例中，第一主动带轮靠近伺服电机3，其处于伺服电机3和第二主动带轮12之间。

当启动伺服电机3时，当其驱动端进行逆时针旋转时，其分别驱动第一主动带轮和第二主动带轮12进行逆时针旋转；第一主动带轮通过第一传动带19带动第一中间轮15进行逆时针旋转，从而带动第一中间轴13上的第一中间齿轮16旋转，第一中间齿轮16带动第二中间齿轮18进行顺时针旋转，进而第二中间齿轮18带动第二中间轴14进行顺时针旋转，从而带动第二中间轴14上的第二中间轮17进行顺时针旋转，第二中间轮17通过第三传动带21带动第二从动带轮11进行顺时针旋转；由此，第二从动带轮11带动第二从动轴9进行顺时针旋转，进行带动第二从动轴9两端上的第二机械手爪10进行顺时针旋转。同时，第二主动带轮12通过第二传动带20带动第一从动带轮8进行逆时针旋转，进而带动第一从动轴6两端上的第一机械手爪7进行逆时针旋转。由此，第一机械手爪7和第二机械手爪10对车身钣金件进行定位抓取。

同时，基座1上还间隔固定地安装有多个连接座25，每个连接座25的底部上铰接有气缸26，气缸26处于基座1的下方，且气缸26的活塞输出端27上螺纹连接有真空吸盘28，多个真空吸盘28分别吸附于钣金件的表面上，通过活塞输出端27的运动带动真空吸盘28上下运动，从而通过真空吸盘28可迅速抑制钣金件的振动，缩短部件配合时间。

需要说明的是，在本实施例中，连接座25为四个，其呈H型，并通过螺钉固定在支撑板与框架结构的顶面上。同时，在活塞输出端27丧设有外螺纹，真空吸盘28内设有内螺纹，活塞输出端27与真空吸盘28采用螺纹配合，从而活塞带动真空吸盘28运动。

此外，在基座1的支撑板的底部上固定有非接触式位移传感器29上，该非接触式位移传感器29采用现有的结构，其用于监测钣金件的变形及振动。具体地，非接触式位移传感器29将柔性钣金件的变形和振动转换成电信号，经过电脑处理驱动气缸26内的活塞，活塞带动真空吸盘28进行上下运动，从而实现实时的部件重塑和振动抑制。

进一步地，在本实施例中，第一从动轴6通过第一轴承可转动地连接于两个第一轴承座2之间，且第一从动轴6的两端处通过花键固定套接有第一旋转盘，第一机械手爪7的一端固定在第一旋转盘上，三者之间没有相对运动；第二从动轴9通过第二轴承可转动地连接于两个第二轴承座5之间，且第二从动轴9的两端通过花键固定套接有第二旋转盘，第二机械手爪10的一端固定在第二旋转盘上，三者之间没有相对运动。

同时，伺服电机3的输出轴与第一主动带轮、第二主动带轮12之间均采用平键连接；第一从动带轮8通过胀紧套固定在第一从动轴6上，第二从动带轮11通过胀紧套固定在第二从动轴9上。每个胀紧套上均安装有6个螺钉。

此外，第一中间齿轮16采用平键固定在第一中间轴13上，第二中间齿轮18采用平键固定在第二中间轴14上。

进一步地，在本实施例中，第一机械手爪7包括第一连接段30和第一抓取段31，第一连接段30的一端固定于第一从动轴6的一端上，另一端呈角度地铰接于第一抓取段31；第二机械手爪10包括第二连接段和第二抓取段，第二连接段的一端固定于第二从动轴9的一端上，另一端呈角度地铰接于第二抓取段。

综上可知，本申请的机器人末端柔性抓持器能代替传统的夹持器，既可以进行零件整形，也可以主动抑制零件的不需要的振动。本装置采用皮带传动机构驱动四个机械手爪进行车身钣金件的定位抓取，传动方式简单，减轻机构质量；具体地，其主要是通过伺服电机3驱动第一主动带轮和第二主动带轮12进行旋转，并经由第一传动带19带动第一中间轴13上的第一中间齿轮16和第二中间齿轮18旋转、第二传动带20带动第一从动带轮8旋转、第三传动带21带动第二从动带轮11进行旋转，从而使第一从动带轮8带动第一从动轴6旋转、第二从动带轮11带动第二从动轴9旋转，进而带动第一机械手爪7和第二机械手爪10对柔性薄壁钣金件进行抓取。并且，该多个抓手的工作空间大，可以抓取不同大小的薄壁钣金件，灵活性极高。同时，其上的非接触式位移传感器29收集柔性薄壁钣金件变形和振动信息，从而实时控制真空吸盘28的运动，可迅速抑制钣金件的振动，缩短部件配合时间；具体地，非接触式位移传感器29将柔性钣金件的变形和振动转换成电信号，经过电脑处理驱动气缸26内的活塞，活塞带动真空吸盘28进行上下运动，从而实现实时的部件重塑和振动抑制。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种机器人末端柔性抓持器，其特征在于，包括基座，所述基座的底部上间隔地固定有两个第一轴承座、伺服电机、两个相平行的固定座以及两个第二轴承座；两个所述第一轴承座之间可转动地连接有第一从动轴，所述第一从动轴的两端上分别固定安装有第一机械手爪，且中部上套接有第一从动带轮；两个所述第二轴承座之间可转动地连接有第二从动轴，所述第二从动轴的两端上分别固定安装有第二机械手爪，且所述第二从动轴的中部上套接有第二从动带轮；所述伺服电机处于所述第一从动轴和所述第二从动轴之间，所述伺服电机的驱动端上依次间隔地传动连接有第一主动带轮和第二主动带轮；两个所述固定座处于所述伺服电机和所述第二从动轴之间，两个所述固定座之间可转动地连接有相平行的第一中间轴和第二中间轴；所述第一中间轴与所述第一从动轴相平行，且所述第一中间轴上固定套接有第一中间轮和第一中间齿轮；所述第二中间轴与所述第二从动轴相平行，且所述第二中间轴上固定套接有第二中间轮和第二中间齿轮，所述第二中间齿轮与所述第一中间齿轮啮合；所述第一主动带轮与所述第一中间轮之间通过第一传动带相连接，所述第二主动带轮与所述第一从动带轮之间通过第二传动带相连接，所述第二中间轮与所述第二从动带轮之间通过第三传动带相连接；所述伺服电机用于驱动所述第一机械手爪与所述第二机械手爪朝相互靠近或者相互远离的方向进行旋转，且第一机械手爪与所述第二机械手爪的旋转方向相反，用于对钣金件进行抓取；

所述基座上还间隔固定地安装有多个连接座，每个所述连接座的底部上铰接有气缸，所述气缸处于所述基座的下方，且所述气缸的活塞输出端上螺纹连接有真空吸盘，所述真空吸盘用于吸附于所述钣金件的表面上，通过所述活塞输出端的运动带动所述真空吸盘上下运动；

所述基座的底部上固定有非接触式位移传感器，所述非接触式位移传感器用于监测所述钣金件的变形及振动，且所述非接触式位移传感器将柔性的所述钣金件的变形和振动转换成电信号，经过电脑处理驱动所述气缸内的活塞，所述活塞带动所述真空吸盘上下运动，以实现实时的部件重塑和振动抑制。

2.根据权利要求1所述的机器人末端柔性抓持器，其特征在于，所述第一主动带轮靠近所述伺服电机。

3.根据权利要求1所述的机器人末端柔性抓持器，其特征在于，所述基座的顶面上固定有法兰，所述法兰用于与工业机器人相连接。

4.根据权利要求1所述的机器人末端柔性抓持器，其特征在于，所述第一从动轴通过第一轴承可转动地连接于两个所述第一轴承座之间，且所述第一从动轴的两端处通过花键固定套接有第一旋转盘，所述第一机械手爪的一端固定在所述第一旋转盘上；所述第二从动轴通过第二轴承可转动地连接于两个所述第二轴承座之间，且所述第二从动轴的两端通过花键固定套接有第二旋转盘，所述第二机械手爪的一端固定在所述第二旋转盘上。

5.根据权利要求1所述的机器人末端柔性抓持器，其特征在于，所述伺服电机的输出轴与所述第一主动带轮、所述第二主动带轮之间均采用平键连接；所述第一从动带轮通过胀紧套固定在所述第一从动轴上，所述第二从动带轮通过胀紧套固定在所述第二从动轴上。

6.根据权利要求1所述的机器人末端柔性抓持器，其特征在于，所述第一中间齿轮采用平键固定在所述第一中间轴上，所述第二中间齿轮采用平键固定在所述第二中间轴上。

7.根据权利要求1所述的机器人末端柔性抓持器，其特征在于，所述第一机械手爪包括第一连接段和第一抓取段，所述第一连接段的一端固定于所述第一从动轴的一端上，另一端呈角度地铰接于所述第一抓取段；所述第二机械手爪包括第二连接段和第二抓取段，所述第二连接段的一端固定于所述第二从动轴的一端上，另一端呈角度地铰接于所述第二抓取段。