CN113478510B - 一种机械抓手 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种机械抓手，包括驱动臂以及与驱动臂连接的抓手；驱动臂包括基础臂以及伸缩臂，伸缩臂在驱动力作用下相对基础臂进行轴向伸缩；抓手包括与所述伸缩臂连接的抓手支架，通过回位弹簧连接在所述抓手支架下方的多个指杆，设置在指杆端头的单向滚轮；所述指杆以及单向滚轮在回位弹簧的作用力下实现向所述抓手支架中心靠拢。本发明中提供的机械抓手通过设置单向滚轮，在驱动臂的作用下单向滚轮与台面抵靠时实现向外滚动，从而张开抓手的张合角度，并且随驱动臂的驱动作用下实现机械抓手上移，单向滚轮实现复位聚拢抓取，在抓取形状不确定，且材质偏软的产品时，能够很高效的完成抓取工作，具有意想不到的良好效果，提升生产效率。

Description

一种机械抓手

技术领域

本发明涉及工程机械抓手技术领域，特别涉及一种机械抓手。

背景技术

在现代化的工业生产、仓储和物流等领域，有各种各样的传送物品的方式，在连续输送中大多采取的是皮带输送、链输送、棍子输送、轨道输送和料斗提升输送等方式，在间断工作且从一个位置到另一位置的空间变化较大情况下，利用机械手来实现则较为多见。机械手的发展在现代化生产领域已经升级成了工业机器人，工业机器人的机械手臂已经发展到多轴了，随着机械手臂轴数的增加，可控制的动作就越多越复杂，完成复杂的动作全靠控制器的运算速度和算法。但是不论控制器发展有多快，最终实现动作的还是要靠机械抓手来完成，机械抓手结构的设计还有很多工作要做。

现有的机械抓手多种多样，规格不同，从而满足不同产品的抓取工作，机械抓手的抓取方式主要是真空吸取和夹钳夹持。这两种抓取方式对物件外形相对要求较高，一般要求物件的形状一致性较好，不易变形，特别是真空吸取方式还要求有较好的平面。

然而，在生产实践中，塑料袋封装的软包装物品比比皆是，用塑料袋封装的软包装物品中有大量的是液态的或固态的随机块状、粒状、粉状等，虽然塑料袋本身是有长宽标准尺寸的，但物品经塑料袋封装后，塑料袋的不同部位厚度并不一致，而且塑料袋封装物品是随时可以发生袋内位置变化。因此现有的机械抓手难以实现该类软包产品的抓取工作。

发明内容

基于此，本发明的目的是提供一种机械抓手，解决现有机械抓手不便于抓取塑料袋封装的软包装物品的问题。本机械抓手包括驱动臂以及与所述驱动臂连接的抓手；所述驱动臂包括基础臂以及伸缩臂，所述伸缩臂在驱动力作用下相对基础臂进行轴向伸缩；所述抓手包括与所述伸缩臂连接的抓手支架，通过回位弹簧连接在所述抓手支架下方的多个指杆，设置在指杆端头仅可向所述抓手支架中心外部转动的单向滚轮；所述指杆以及单向滚轮在回位弹簧的作用力下实现向所述抓手支架中心靠拢。

进一步的，所述机械抓手还包括固定框架；所述固定框架包括轴孔以及导槽，所述基础臂的顶部设有第一转轴与所述轴孔转动连接，所述伸缩臂上设有第二转轴与所述导槽滑动连接；当所述第二转轴在导槽上滑动，由第一位置滑动至第二位置时，所述伸缩臂由伸出极限状态逐步转换为压缩极限状态。

进一步的，所述固定框架上设有凸块，当所述第二转轴在导槽上滑动，由第一位置滑动至第二位置时，所述凸块与所述指杆的端头抵触，并克服回位弹簧的作用力，从而将所述指杆和单向滚轮由所述抓手支架中心向外张开。

进一步的，所述固定框架上设有卡槽，当所述第二转轴在导槽上滑动，由第一位置滑动至第二位置时，所述指杆和单向滚轮抓取的物品被所述卡槽隔挡，所述指杆和单向滚轮收容至所述卡槽内。

进一步的，所述导槽包括导槽一段、导槽二段和导槽三段，所述导槽一段、所述导槽二段以及导槽三段贯穿相通成为一个整体，所述导槽一段为直线段，其延长线通过第一销轴中心，所述导槽三段为直线段，其延长线通过第一销轴中心，所述导槽一段与所述导槽三段成一定夹角。

进一步的，所述导槽二段为直线段，所述导槽的各个分段平滑过渡设置。

进一步的，所述导槽二段为曲线段，所述导槽的各个分段平滑过渡设置。

进一步的，所述指杆之间设有位置传感器，用以判断所述指杆的位置，用于确定所述机械抓手是否正常抓取到物品以及是否正常释放物品。

进一步的，单向滚轮包括滚轮本体、设置在滚轮本体一侧的棘轮，以及设置在指杆上的棘爪，棘爪通过弹簧与指杆连接，弹簧迫使棘爪和棘轮保持接触。

进一步的，所述滚轮本体的外轮面设有防滑垫。

与现有技术相比，本发明中提供的机械抓手通过设置驱动臂以及抓手，抓手上设有单向滚轮，在驱动臂的作用下单向滚轮与台面抵靠时实现向外滚动，从而张开抓手的张合角度，并且随驱动臂的驱动作用下实现机械抓手上移，单向滚轮实现复位聚拢抓取，在抓取形状不确定，且材质偏软的产品时，能够很高效的完成抓取工作，具有意想不到的良好效果，提升生产效率。

附图说明

图1为本发明第一实施例中的机械抓手结构示意图；

图2为本发明第一实施例中的抓手轴测示意图；

图3为本发明第一实施例中的抓手正视图；

图4为图2中G处的局部放大示意图；

图5为本发明第二实施例中的机械抓手结构示意图；

图6为本发明第二实施例中的固定框架的结构示意图；

图7为本发明第二实施例中的导槽的结构示意图；

图8为本发明第二实施例中的位置传感器布置示意图；

主要元件符号说明：

驱动臂	10	抓手	20
				固定框架	30	位置传感器	40
基础臂	11	伸缩臂	12
				抓手支架	21	指杆	22
单向滚轮	23	转动销轴	210
				回位弹簧	211	滚轮本体	230
棘轮	231	棘爪	232
				防滑垫	2301	轴孔	31
导槽	32	凸块	33
				第一转轴	110	第二转轴	120
导槽一段	320	导槽二段	321
				导槽三段	322	卡槽	34

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的若干实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本发明旨在提供一种机械抓手，现有的机械抓手主要用于固定大小及形状的物品，但是面对逐件抓取塑料袋软包装物品时，普通的机械手难以适用。可以理解的，塑料袋软包装物件的特点是：塑料袋表面较为光滑，塑料袋在包装了物品后没有特定的统一形状，而且受力后容易产生形变。

综上，本发明提供的机械抓手使用单一动力驱动，通过简单的机构，实现定位抓取、快速移位输送和到位自动释放等功能。可用于不同流水线间进行物品逐件转运，便于对抓取物品进行计数。

实施例一：

请参阅图1至图4，所示为本发明第一实施例中的一种机械抓手20，机械抓手20包括驱动臂10，连接在驱动臂10下端的抓手20，驱动臂10包括基础臂11以及伸缩臂12，其中伸缩臂12在驱动力作用下能够相对基础臂11进行轴向的伸缩，另外抓手20包括抓手支架21、指杆22以及单向滚轮23，具体的，在本实施例中，抓手支架21上端与伸缩臂12的底部连接，抓手支架21下端设有两个指杆22，其中，抓手支架21下端设有转动销轴210，转动销轴210套设有回位弹簧211，该回位弹簧211的一端与抓手支架21固定，回位弹簧211的另外一端与指杆22固定，在回位弹簧211的作用力下，实现两个指杆22向所述抓手支架21中心靠拢。另外，指杆22的底部还设置有单向滚轮23，单向滚轮23仅可向所述抓手支架21中心外部转动。

具体的，单向滚轮23包括滚轮本体230、设置在滚轮本体230一侧的棘轮231，以及设置在指杆22上的棘爪232，棘爪232通过弹簧与指杆22连接，弹簧迫使棘爪232和棘轮231保持接触，当滚轮由抓手支架21中心向外部转动时，棘爪232可沿棘轮231的齿背上滑动，从而不会限制滚轮转动，当滚轮向抓手支架21中心转动时，棘爪232卡入棘轮231的齿底部，从而限制了滚轮的转动。

进一步的，为了增加单向滚轮23与物品的摩擦力，提升机械抓手20的抓取效果以稳定性，避免抓取的物品轻易松脱，滚轮本体230的外轮面设有防滑垫2301包覆。

当需要抓取物品时，机械抓手20定位至需抓取物品的正上方，在驱动力作用下所述驱动臂10向下移动。具体的，其中伸缩臂12相对固定臂向下伸出，当滚轮抵触台面时，滚轮在受伸缩臂12向下的压力作用下，滚轮由抓手支架21中心向外部转动，从而克服回位弹簧211的弹性作用力，实现指杆22的张开动作，在本实施例中，两个指杆22张开形成的角度为a，物品进入到指杆22张开形成的空腔内，随即伸缩臂12缓慢向上复位，滚轮以及指杆22在受回位弹簧211的回位作用力下，向抓手支架21中心聚拢，两个指杆22张开的角度a逐渐减小，从而减小指杆22与滚轮形成的空腔体积，完成抓取物品动作。

实施例二：

请参阅图5至图8，所示为本发明第二实施例当中的一种机械抓手20，本实施例当中的机械抓手20与第一实施例当中的机械抓手20不同之处在于：

在本实施例中，机械抓手20还包括固定框架30，具体的，固定框架30包括轴孔31以及导槽32，基础臂11的顶部设有第一转轴110与所述轴孔31转动连接，所述伸缩臂12上设有第二转轴120与所述导槽32滑动连接。

具体的，当第二转轴120与所述导槽32滑动过程中，第一转轴110与所述轴孔31进行转动，且伸缩臂12相对基础臂11进行伸缩。其中导槽32包括导槽一段320、导槽二段321和导槽三段322，所述导槽一段320、所述导槽二段321以及导槽三段322贯穿相通成为一个整体，所述导槽一段320为直线段，其延长线通过第一销轴中心，所述导槽三段322为直线段，其延长线通过第一销轴中心，所述导槽一段320与所述导槽三段322成夹角b，夹角b的大小可以根据需要抓手20释放物品的位置进行设定。

在本实施例中，导槽32A点至B点为导槽一段320，导槽32B点至C点为导槽二段321，导槽32C点至D点为导槽三段322，当第二转轴120置于B点位置时，驱动臂10处于中位状态，当第二转轴120在导槽一段320运动时，伸缩臂12处于拉伸状态，例如：第二转轴120由B点滑动至A点时，伸缩臂12逐渐拉伸，当第二转轴120在导槽二段321以及导槽三段322上运动时，伸缩臂12处于压缩状态，例如：当第二转轴120由B点出发经C点滑动至D点时，伸缩臂12逐渐压缩，可以理解的，当第二转轴120由A点经过B点、C点至D点时，伸缩臂12由伸出极限状态逐步转换为压缩极限状态。在此设定，当第二转轴120置于A点时，驱动臂10处于第一位置，当第二转轴120置于D点时，驱动臂10处于第二位置。

优选的，在本实施例中，导槽二段321设置为直线段，为了便于第二转轴120在导槽32内滑动时能够平滑过渡，并且第二转轴120在滑动时不给抓手20带来颠簸以及冲击，导槽32的各个分段上都进行倒圆处理。另外，可以理解的是导槽二端设置为曲线段可以增加滑动的连贯性，例如：当导槽二段321设置为渐开线轨迹曲线时，第二转轴120在导槽32内的滑动具备更好的滑动连贯性。

优选的，为了使机械抓手20抓取物品移动至指定位置时能够自动释放物品，在固定框架30上设有凸块33，具体的，在本实施例中，固定框架30大致呈三角形框体，第二转轴120滑动路径靠近C点位置处设置凸块33，凸块33设置为弹性片状，使用时，第二转轴120逐渐靠近C点，其与指杆22的上端头发生抵靠。可以理解的，指杆22的下端头以及单向滚轮23处于夹紧状态，在凸块33与指杆22的上端头进行抵靠挤压过程中，克服了回位弹簧211的作用力，从而将指杆22的下端头以及单向滚轮23进行展开，由抓手支架21中心向外张开，单向滚轮23失去对物品的抓取力，从而实现物品释放至指定位置，在本实施例中，凸块33进行弹性处理，是为了当指杆22的上端与凸块33抵靠时能够起到缓冲作用，防止指杆22的上端与凸块33抵靠的冲击力过大导致抓取的物品释放时出现惯性过大，物品飞料的情况，即解决物品释放掉落的位置不可控的问题。

优选的，为了使机械抓手20抓取物品移动至指定位置时能够更加进一步方便释放物品，在固定框架30上设有卡槽34，具体的，在本实施例中，第二转轴120滑动路径靠近C点位置处设置卡槽34，卡槽34形成容置腔，当所述第二转轴120在导槽32上滑动，由第一位置滑动至第二位置时，所述指杆22和单向滚轮23抓取的物品被所述卡槽34隔挡，物品掉落至指定位置，此时指杆22和单向滚轮23收容至容置腔内。

进一步的，在本实施例中，为了更好的判断物品是否被机械抓手20成功抓取或是释放，在指杆22之间设有位置传感器40，用以判断所述指杆22的位置，实施过程中，当机械抓手20处于自由状态时以及未抓取物品时，指杆22之间的距离相对较近，然而当机械抓手20成功抓取了物品，指杆22之间的距离相对较远，因此可以通过识别指杆22之间的距离，判断指杆22是否处于抓取物品状态。并向外发发出信号，当机械抓手20没有成功抓取到物品时，系统能够安排其再次进行抓取，而不是进行一轮无效的释放物品的完整动作，从而提升机械抓手20的工作效率，降低能耗。

本发明的使用方法：

当机械抓手20收到抓取工作任务时，机械抓手20定位至需抓取物品的正上方，驱动装置对驱动臂10进行驱动，伸缩臂12相对固定臂向下伸出，其中单向滚轮23通过挤压被抓取的物品，使对开的单向滚轮23滚动张开，让物品进入对开的单向滚轮23夹角a之间，此时，驱动装置施加驱动力回收伸缩臂12，单向滚轮23在回位弹簧211的作用下夹紧物品，虽然塑料袋容易变形，但单向滚轮23的夹紧角度是具有自适应的，因此可牢固地抓取物品。与此同时，驱动装置施加驱动力将伸缩臂12继续压缩，第二销轴沿着导槽32滑动，经导槽二段321滑动时，第一转轴110在所述轴孔31上进行转动，当第二销轴移动到接近导槽三段322时，抓手支架21进入到凸块33所在的区域，指杆22的上端与凸块33发生抵靠，凸块33挤压指杆22的上端使指杆22的下端以及单向滚轮23张开角度a，从而释放被夹紧的物品，同时，固定框架30上设置的卡槽34能让指杆22以及单向滚轮23通过，而被夹持的物品则被挡在卡槽34外部，使其落到预设的位置，从而完成一次转运物品的动作，在此之后，又可以开始下一次抓取，在机械抓手20工作的全过程中，位置传感器40始终在判断所述指杆22的位置，以确认物品是否抓用成功或者是否中途掉落，保障机械抓手20的抓取效率，降低能耗。

综上，机械抓手20通过设置驱动臂10以及抓手20，抓手20上设有单向滚轮23，在驱动臂10的作用下单向滚轮23与台面抵靠时实现向外滚动，从而张开抓手20的张合角度，并且随驱动臂10的驱动作用下实现机械抓手20上移，单向滚轮23实现复位聚拢抓取，在抓取形状不确定，且材质偏软的产品时，能够很高效的完成抓取工作，具有意想不到的良好效果，提升生产效率。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (5)

1.一种机械抓手，其特征在于，包括驱动臂以及与所述驱动臂连接的抓手；

所述驱动臂包括基础臂以及伸缩臂，所述伸缩臂在驱动力作用下相对基础臂进行轴向伸缩；

所述抓手包括与所述伸缩臂连接的抓手支架，通过回位弹簧连接在所述抓手支架下方的多个指杆，设置在指杆端头仅可向所述抓手支架中心外部转动的单向滚轮，单向滚轮包括滚轮本体、设置在滚轮本体一侧的棘轮，以及设置在指杆上的棘爪，棘爪通过弹簧与指杆连接，弹簧迫使棘爪和棘轮保持接触；

所述指杆以及单向滚轮在回位弹簧的作用力下实现向所述抓手支架中心靠拢；所述机械抓手还包括固定框架；

所述固定框架包括轴孔以及导槽，所述基础臂的顶部设有第一转轴与所述轴孔转动连接，所述伸缩臂上设有第二转轴与所述导槽滑动连接；

当所述第二转轴在导槽上滑动，由第一位置滑动至第二位置时，所述伸缩臂由伸出极限状态逐步转换为压缩极限状态；

其中，当所述第二转轴在导槽上滑动，由第一位置滑动至第二位置时，所述伸缩臂由伸出极限状态逐步转换为压缩极限状态的步骤包括：

所述固定框架上设有凸块，当所述第二转轴在导槽上滑动，由第一位置滑动至第二位置时，所述凸块与所述指杆的端头抵触，并克服回位弹簧的作用力，从而将所述指杆和单向滚轮由所述抓手支架中心向外张开；

所述固定框架上设有卡槽，当所述第二转轴在导槽上滑动，由第一位置滑动至第二位置时，所述指杆和单向滚轮抓取的物品被所述卡槽隔挡，所述指杆和单向滚轮收容至所述卡槽内；

所述导槽包括导槽一段、导槽二段和导槽三段，所述导槽一段、所述导槽二段以及导槽三段贯穿相通成为一个整体，所述导槽一段为直线段，其延长线通过第一销轴中心，所述导槽三段为直线段，其延长线通过第一销轴中心，所述导槽一段与所述导槽三段成一定夹角。

2.根据权利要求1所述的机械抓手，其特征在于，所述导槽二段为直线段，所述导槽的各个分段平滑过渡设置。

3.根据权利要求1所述的机械抓手，其特征在于，所述导槽二段为曲线段，所述导槽的各个分段平滑过渡设置。

4.根据权利要求1所述的机械抓手，其特征在于，所述指杆之间设有位置传感器，用以判断所述指杆的位置，用于确定所述机械抓手是否正常抓取到物品以及是否正常释放物品。

5.根据权利要求1所述的机械抓手，其特征在于，所述滚轮本体的外轮面设有防滑垫。

Images