CN113561210A - 一种基于导管搬运用的机械手系统及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于导管搬运用的机械手系统及其使用方法，该系统包括紧固组件、夹紧组件、旋转组件，夹紧组件包括至少设置一个第三齿轮，第三齿轮的一端与弧形齿条进行齿间配合，弧形齿条内设置有第一凹槽且弧形齿条之间通过导向杆在第一凹槽内进行变换长度，弧形齿条的齿均位于弧形齿条的外侧。通过夹紧组件将导管夹紧搬运至货车上，利用夹紧组件的齿轮与弧形齿条之间的啮合根据导管的形成体积进行变换，利用弧形齿条上的压力传感器获取到导管与弧形齿条第一压合点，从紧固组件上获取到压带与导管的第二压合位置点，一方面进行联动加固，另一方面通过利用紧固组件加固进行稳固导管的重心，以防在搬运的过程中导管因为晃动而导致危险产生。

Description

一种基于导管搬运用的机械手系统及其使用方法

技术领域

本发明涉及搬运领域，尤其涉及一种基于导管搬运用的机械手系统及其使用方法。

背景技术

在搬运机械手的自动化生产过程中，机械手掉件故障是常见故障。机械手搬运过程的掉件是指机械手机器人在搬运零件过程中，尤其是在导管的搬运过程中，由于机械手异常导致零件掉落的现象，而且当机械手以不同的角度来进行搬运时，往往导管容易受到重心的改变而导致掉落。掉件不仅造成危险因素、材料浪费等，还可能导致设备本体和模具损坏。现有的技术中，对于上述提到的问题还未解决，因此就此问题来进行展开阐述。

发明内容

本发明克服了现有技术的不足，提供了一种基于导管搬运用的机械手系统及其使用方法。

为达上述目的，本发明采用的技术方案为：

本发明第一方面提供了一种基于导管搬运用的机械手系统，包括紧固组件、夹紧组件、旋转组件、控制终端；

所述旋转组件包括缓冲顶板，所述缓冲顶板的四周均设置有缓冲导杆，所述缓冲导杆上均包覆压力弹簧且所述缓冲导杆的另一端设置缓冲底板，所述缓冲底板上设置有第一齿轮，所述第一齿轮连接支撑杆；

所述控制终端用于控制弧形齿条和电机的运行速度；

所述夹紧组件设置于所述旋转组件的两端；

所述夹紧组件包括第三齿轮，所述第三齿轮的一端与弧形齿条进行齿间配合，所述第三齿轮的另一端与第二电机的输出端连接，所述弧形齿条内设置有第一凹槽且所述第一凹槽的一端设置有导向杆，所述导向杆固定于所述支撑杆上，所述导向杆在所述弧形齿条的第一凹槽进行活动，所述弧形齿条的齿均位于所述弧形齿条的外侧，所述夹紧组件分别设置在支撑杆的两端，从而同时夹紧实现导管搬运。

进一步地，本发明的一个较佳实施例中，所述弧形齿条上设置多个压力传感器，所述压力传感器用于所述弧形齿条内的压力测量。

进一步地，本发明的一个较佳实施例中，所述第二电机的运行速度根据预设时间内的弧形齿条内受到的压力值变化值进行调整。

进一步地，本发明的一个较佳实施例中，所述弧形齿条在接触件内运动，所述接触件与所述支撑杆连接，所述接触件固定于所述支撑杆上。

进一步地，本发明的一个较佳实施例中，所述紧固组件包括电机固定件，所述电机固定件上设置第三电机，所述第三电机的输出端连接驱动轴，所述驱动轴的两端均设置第二齿轮，每个所述第二齿轮的一侧均设置有相互配合的线型齿条。

进一步地，本发明的一个较佳实施例中，所述线型齿条上设置有第二凹槽，在第二凹槽内与线型移动块进行配合，所述线型齿条上设置压紧带，所述压紧带设在所述线型齿条之间，所述线型移动块用于限定线型齿条的移动方向。

进一步地，本发明的一个较佳实施例中，所述第一齿轮与第四齿轮进行啮合传动，所述第四齿轮连接第一电机，所述第一齿轮固定于所述支撑杆上。

本发明第二方面提供了一种基于导管搬运用的机械手系统的使用方法，应用于所述的一种基于导管搬运用的机械手系统，包括以下步骤：

获取压力传感器在预设时间内的压力变化值；

根据所述压力变化值计算所夹取的导管的体积，得到体积信息；

通过分析所述体积信息确定线型移动块的移动位移，得到位移信息；

根据所述的位移信息确定第三电机的转动圈数以及转动速度，得到第三电机信息。

将所述的第三电机信息传输至控制终端；

进一步地，本发明的一个较佳实施例中，还包括以下步骤：

获取当前弧形齿条之间贴合时的极限位置点；

根据所述的极限位置点建立三维体积模型，得到体积模型信息；

将所述体积信息与所述的体积模型信息对比，得出偏差体积；

根据所述的偏差体积确定弧形齿条与导管的第一压合位置点，得到第一压合点信息；

通过所述第一压合点信息确定压紧带与导管的第二压合位置点，生成压合点信息；

将所述第二压合点信息传输至控制终端。

本发明解决了背景技术中存在的缺陷，本发明具备以下有益效果：本发明设置于机械手的末端，通过夹紧组件将导管夹紧搬运至货车上，利用夹紧组件的齿轮与弧形齿条之间的啮合根据导管的形成体积进行变换，从而对导管夹紧，利用弧形齿条上的压力传感器获取到导管与弧形齿条第一压合点，从紧固组件上获取到压带与导管的第二压合位置点，一方面进行联动加固，另一方面通过利用紧固组件加固进行稳固导管的重心，以防在搬运的过程中导管因为晃动或者由于机械手的工作角度导致导管掉落，从而提高安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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实施例的附图。

图1示出了装置的整体结构示意图；

图2示出了夹紧组件的结构示意图；

图3示出了紧固组件的结构示意图；

图4示出了夹持导管时的示意图；

图5示出了弧形齿条与导向杆的局部示意图；

图6示出了导管搬运用机械手系统的使用方法流程图；

图7示出了确定压合位置点的具体方法流程图；

图中：

1、紧固组件，2、夹紧组件，3、旋转组件，101.电机固定件，102.第三电机，103.驱动轴，104.第四齿轮，105.线型齿条，106.线型移动块，107.压紧带，201.第三齿轮，202.弧形齿条，203.第二电机，204.导向杆，205.接触件，301.缓冲顶板，302.缓冲导杆，303.压力弹簧，304.缓冲底板，305.第一齿轮，306.第二齿轮，307.第一电机。

具体实施方式

为了能够更加清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述，这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成，需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“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，可以通过具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

实施例一：

图1示出了装置的整体结构示意图；

图2示出了夹紧组件的结构示意图；

图3示出了紧固组件的结构示意图；

图4示出了夹持导管时的示意图；

本发明第一方面提供了一种基于导管搬运用的机械手系统，包括紧固组件1、夹紧组件2、旋转组件3；

所述旋转组件3设置于机械手末端，所述旋转组件3包括缓冲顶板301，所述缓冲顶板301的四周均设置有缓冲导杆302，所述缓冲导杆302上均包覆压力弹簧303且所述缓冲导杆302的另一端设置缓冲底板304，所述缓冲底板304上设置有第一齿轮305，所述第一齿轮305连接支撑杆306；所述第一齿轮305与第二齿轮306进行啮合传动，所述第二齿轮306连接第一电机307。需要说明的是，在搬运的过程中，机械手驱动本系统，在机械手的末端连接缓冲底板301，而且四周设置的缓冲导杆在本系统运动的过程中，一方面增加本系统的稳定性，在搬运导管的上升过程中避免导管在空中由于轻微的倾斜而整个系统产生晃动，而且缓冲导杆内设置的压力弹簧303，由于分布于四周，即使在产生一定的倾斜时，另外一侧的压力弹簧303及时补充其所需要平衡的弹力，使得这个系统始终维持在一个特定的倾斜度的范围之内。而且，在搬运的过程之中，利用第一电机307带动第一齿轮305，进而驱动第二齿轮306，从而驱动缓冲底板以下的零部件，以适应在搬运过程中需要的调整角度。

所述控制终端用于控制弧形齿条和电机的运行速度；所述夹紧组件设置于所述旋转组件的两端；所述夹紧组件2包括第三齿轮201，所述第三齿轮201的一端与弧形齿条202进行齿间配合，所述第三齿轮201的另一端与第二电机203的输出端连接，所述弧形齿条202内设置有第一凹槽且所述第一凹槽的一端设置有导向杆204，所述导向杆204固定于所述支撑杆306上，所述导向杆204在所述弧形齿条202的第一凹槽进行活动，所述弧形齿条202的齿均位于所述弧形齿条202的外侧，所述夹紧组件2分别设置在支撑杆306的两端，从而同时夹紧实现导管搬运。需要说明的是，在搬运的之前过程中，接触件205的开口处的弧形齿条202之间产生一个空间，当机械手移动至导管料的区域时，夹紧组件2移动至导管的两端，第二电机203进行驱动第三齿轮201，从而第三齿轮201与弧形齿条202外侧的齿进行啮合，在啮合的情况下，运动到一定位置，接触件205的开口位置被弧形齿条由于产生的相对位移而闭合，从而将该类导管移至或者的顶部，从而进行放置于货车箱的内部。在放置货物与货车的过程中，利用第二电机203驱动第三齿轮，从而驱动弧形齿条202，接触件205下端的开口由于弧形齿条202的相对位移，从闭合状态装换为开口状态，导管从接触件205开口处滑落至货车中，利用本系统代替人工进行搬运各种直径的导管，利用机械代替人工搬运，杜绝搬运过程中的产生危险事件。另一方面，利用弧形齿条202的相对移动位置，自由改变可容纳的体积，适应不同总体积的导管，而且能够在搬运过程中始终保持稳定的状态。

进一步地，本发明的一个较佳实施例中，所述弧形齿条202上设置多个压力传感器，所述压力传感器用于所述弧形齿条202内的压力测量，本系统通过压力变化值改变所述弧形齿条202的位置。需要说明的是，在弧形齿条202上设置了多个压力传感器，在预设的时间内，受到压力传感器的压力变化，相当于在各个方向上的压力受力情况，从而得到其体积，进而对利用第二电机203对弧形齿条202的位置进行改变，以适应其体积，将导管放置于接触件205以内的空间处。

进一步地，本发明的一个较佳实施例中，所述第二电机203的运行速度根据预设时间内的弧形齿条内受到的压力值变化值进行调整。需要说明的是，在压力传感器获取到导管的总体积时，此时根据总体积对当前弧形齿条202的位置进行核算，从而计算出一个合适的调整范围，根据此调整范围得到第二电机203的合理的转动速度以及转动的时间。

进一步地，本发明的一个较佳实施例中，所述紧固组件1包括电机固定件101，所述电机固定件101上设置第三电机102，所述第三电机102的输出端连接驱动轴103，所述驱动轴103的两端均设置第四齿轮104，所述第四齿轮104与线型齿条105配合。所述线型齿条105上设置有第二凹槽，在第二凹槽内与线型移动块106进行配合，所述线型齿条105上设置压紧带107，所述压紧带107设在所述线型齿条之间。需要说明的是，在导管与弧形齿条202的内侧接触以后，在弧形齿条202所受到的压力时，计算出整组导管的重心位置，而在夹紧组件3的内侧设置有紧固组件1，在上升的过程中，始终存在轻微的晃动现象，此时整组的导管的重心位置有了轻微的偏移。此时，紧固组件1根据其重心的位置，通过第三电机102带动驱动轴103，从而带动两侧的第四齿轮104，从而第四齿轮104驱动线型齿条105，在线型移动块的导引下，进行有规律的运动，压紧带107从导管的顶部对导管由上而下地进行压紧，此时形成了弧形齿条202与压紧带107之间的封闭区域。因此，通过该方式来增强在搬运过程中的稳定性，使得整个搬运的过程，安全性更好，能够适应搬运不同体积的导管、不同数量的导管或者其他类型的货物。

总体而言，首先，利用第一电机307带动第一齿轮305，进而驱动第二齿轮306，从而驱动缓冲底板以下的零部件，以适应在搬运过程中需要的调整角度。进一步地，接触件205的开口处的弧形齿条202之间产生一个空间，当机械手移动至导管料的区域时，夹紧组件2移动至导管的两端，第二电机203进行驱动第三齿轮201，从而第三齿轮201与弧形齿条202外侧的齿进行啮合，在啮合的情况下，运动到一定位置，接触件205的开口位置被弧形齿条由于产生的相对位移而闭合，从而将该类导管移至或者的顶部，。进而，通过第三电机102带动驱动轴103，从而带动两侧的第四齿轮104，从而第四齿轮104驱动线型齿条105，在线型移动块的导引下，进行有规律的运动，压紧带107从导管的顶部对导管由上而下地进行压紧，此时形成了弧形齿条202与压紧带107之间的封闭区域。最后，在放置货物与货车的过程中，利用第二电机203驱动第三齿轮，从而驱动弧形齿条202，接触件205下端的开口由于弧形齿条202的相对位移，从闭合状态装换为开口状态，导管从接触件205开口处滑落至货车中。

综上所述，本发明设置于机械手的末端，通过夹紧组件将导管夹紧搬运至货车上，利用夹紧组件的齿轮与弧形齿条之间的啮合根据导管的形成体积进行变换，利用弧形齿条上的压力传感器获取到导管与弧形齿条第一压合点，从紧固组件上获取到压带与导管的第二压合位置点，一方面进行联动加固，另一方面通过利用紧固组件加固进行稳固导管的重心，以防在搬运的过程中导管因为晃动而导致危险产生。

实施例二：

图6示出了整体的方法流程图；

本发明第二方面提供了一种基于导管搬运用的机械手系统的使用方法，应用于所述的一种基于导管搬运用的机械手系统，包括以下步骤：

S102:获取压力传感器在预设时间内的压力变化值；

S104:根据所述压力变化值计算所夹取的导管的体积，得到体积信息；

S106:通过分析所述体积信息确定线型移动块的移动位移，得到位移信息；

S108:根据所述的位移信息确定第三电机的转动圈数以及转动速度，得到第三电机信息；

S110:将所述的第三电机信息传输至控制终端。

需要说明的是，利用服务器(接收信息的系统，如电脑处理器、电子设备处理终端等)获取压力传感器反馈的在制定的预设时间的压力变化值，当压力传感器获取到导管对弧形齿条的压力时，此时，在多个方向上都受到一定的力，将受到的所有的力进行合成，形成一个合力，此合力的方向的反作用力即可理解为该所有导管的重力，从该合力的方向即可确定其重心的位置。从受到的压力之中，可以得到所有导管的体积，没根导管的体积与质量是确定。而在压力传感器受到的压力的位置点，确定出所有导管的体积，从而确定线型移动块需要进行移动的位移，进而确定其压紧带与导管之间的压紧力，进一步计算出第三电机在一定时间内的转动速度，做到精确控制压紧力。从而将此信息传输至控制终端(控制本系统的电机的系统)，此时通过第三电机102带动驱动轴103，从而带动两侧的第四齿轮104，从而第四齿轮104驱动线型齿条105，在线型移动块的导引下，进行有规律的运动，压紧带107从导管的顶部对导管由上而下地进行压紧，此时形成了弧形齿条202与压紧带107之间的封闭区域。

图7示出了确定压合位置点的具体方法流程图；

进一步地，本发明的一个较佳实施例中，还包括以下步骤：

S202:获取当前弧形齿条之间贴合时的极限位置点；

S204:根据所述的极限位置点建立三维体积模型，得到体积模型信息；

S206:将所述体积信息与所述的体积模型信息对比，得出偏差体积；

S208:根据所述的偏差体积确定弧形齿条与导管的第一压合位置点，得到第一压合点信息；

S210:通过所述第一压合点信息确定压紧带与导管的第二压合位置点，生成第二压合点信息；

S212:将所述第二压合信息传输至控制终端。

需要说明的是，利用本系统上的设置的测量传感器、接触传感器等获取当前的弧形齿条之间贴合时的极限位置点，该极限位置点可以理解为本系统的最大容纳体积，在获取到其导管的整体体积时，利用该导管的整体体积与最大容纳体积进行对比，从而得到一个偏差体积，根据其偏差体积首先确定弧形齿条与导管的第一压合位置点，可以理解为该第一压合位置点是可选择的提供范围，即根据其接触条的上极限位置点(即第二压合位置点而确定)，第一压合位置点与第二压合位置点之间形成的区域即可代表该所有导管形成的体积，因此控制终端启动第二电机、第三电机，控制终端用于控制弧形齿条和电机的运行速度。

此外，在搬运的过程之中，由于受到外界因素影响(如风力因素、人为因素、机械手搬运的角度影响等)，但由于本系统的的旋转组件的性质，其移动的幅度或者晃动的幅度始终在一定的范围内，该移动的幅度或者晃动的幅度有着一定的移动频率，该移动频率满足以下方程式：

其中f为移动频率，g为重力加速度，L为导管的长度，R为导管的半径。

在存在一定范围内的移动频率时，其重心发生一定的改变，其重心的偏移量满足：

其中G(f)为移动的重心偏移量的方程式，f某个时刻的移动频率，A为常数，与材料的种类有关，g为重力加速度，β为偏移角(与机械手工作时的角度有关)，f₁为初始的移动频率，一般初始值为1。

在发生轻微晃动或者移动时，根据上述偏移量来进行自动调节该压紧带与导管之间的压紧力，而因为晃动或者机械手的工作角度而产生的重心偏移，根据重心偏移的偏移量来改变该压紧带与导管之间的受力位置，从而使搬运过程中始终保持着相对平衡，从而避免在搬运的过程中导管由于晃动而倾斜滑落，一方面保护了导管不被损坏，另一方面增加安全性。

以上依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定技术。

Claims (9)

1.一种基于导管搬运用的机械手系统，包括紧固组件、夹紧组件、旋转组件、控制终端，其特征在于，

所述旋转组件包括缓冲顶板，所述缓冲顶板的四周均设置有缓冲导杆，所述缓冲导杆上均包覆压力弹簧且所述缓冲导杆的另一端设置缓冲底板，所述缓冲底板上设置有第一齿轮，所述第一齿轮连接支撑杆；

所述紧固组件设置在所述旋转组件与所述夹紧组件之间；

所述夹紧组件设置于所述旋转组件的两端；

所述控制终端用于控制弧形齿条和电机的运行速度；

所述夹紧组件包括第三齿轮，所述第三齿轮的一端与弧形齿条进行齿间配合，所述第三齿轮的另一端与第二电机的输出端连接，所述弧形齿条内设置有第一凹槽且所述第一凹槽的一端设置有导向杆，所述导向杆固定于所述支撑杆上，所述导向杆在所述弧形齿条的第一凹槽进行活动，所述弧形齿条的齿均位于所述弧形齿条的外侧，所述夹紧组件分别设置在支撑杆的两端，从而同时夹紧实现导管搬运。

2.根据权利要求1所述的一种基于导管搬运用的机械手系统，其特征在于，所述弧形齿条上设置多个压力传感器，所述压力传感器用于所述弧形齿条内的压力测量。

3.根据权利要求2所述的一种基于导管搬运用的机械手系统，其特征在于，所述第二电机的运行速度根据预设时间内的弧形齿条内受到的压力值变化值进行调整。

4.根据权利要求1所述的一种基于导管搬运用的机械手系统，其特征在于，所述弧形齿条在接触件内运动，所述接触件与所述支撑杆连接，所述接触件固定于所述支撑杆上。

5.根据权利要求1所述的一种基于导管搬运用的机械手系统，其特征在于，所述紧固组件包括电机固定件，所述电机固定件上设置第三电机，所述第三电机的输出端连接驱动轴，所述驱动轴的两端均设置第二齿轮，每个所述第二齿轮的一侧均设置有相互配合的线型齿条。

6.根据权利要求5所述的一种基于导管搬运用的机械手系统，其特征在于，所述线型齿条上设置有第二凹槽，在第二凹槽内与线型移动块进行配合，所述线型齿条上设置压紧带，所述压紧带设在所述线型齿条之间，所述线型移动块用于限定线型齿条的移动方向。

7.根据权利要求1所述的一种基于导管搬运用的机械手系统，其特征在于，所述第一齿轮与第四齿轮进行啮合传动，所述第四齿轮连接第一电机，所述第一齿轮固定于所述支撑杆上。

8.一种基于导管搬运用的机械手系统的使用方法，其特征在于，应用于权利要求1-7所述的一种基于导管搬运用的机械手系统，包括以下步骤：

获取压力传感器在预设时间内的压力变化值；

根据所述压力变化值计算所夹取的导管的体积，得到体积信息；

通过分析所述体积信息确定线型移动块的移动位移，得到位移信息；

根据所述的位移信息确定第三电机的转动圈数以及转动速度，得到第三电机信息；

将所述的第三电机信息传输至控制终端。

9.根据权利要求8所述的一种基于导管搬运用的机械手系统的使用方法，其特征在于，还包括以下步骤：

获取当前弧形齿条之间贴合时的极限位置点；

根据所述的极限位置点建立三维体积模型，得到体积模型信息；

将所述体积信息与所述的体积模型信息对比，得出偏差体积；

根据所述的偏差体积确定弧形齿条与导管的第一压合位置点，得到第一压合点信息；

通过所述第一压合点信息确定压紧带与导管的第二压合位置点，生成第二压合点信息；

将所述第二压合点信息传输至控制终端。

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