CN113815005A - 一种可转换的机械臂末端夹具及机械臂 - Google Patents

Abstract

本发明属于机械手领域，具体公开一种可转换的机械臂末端夹具及机械臂，其中的末端夹具包括架体、吸附组件以及夹紧组件；所述吸附组件包括吸盘以及升降连杆，所述吸盘固定连接在所述升降连杆的下端，所述升降连杆可升降移动设置在所述架体上，所述吸盘与真空设备连接；所述夹紧组件包括两个夹紧件，该两个夹紧件相对设置，且每个夹紧件均通过摆动连杆与所述架体下端转动连接；所述吸盘和升降连杆位于两个所述夹紧件之间；所述架体上设有用于带动两个所述夹紧件抓取或松开目标物体且用于切换夹具工作模式的联动液压组件，该联动液压组件包括第一液压模块和第二液压模块。本发明可对不同类型的目标物体进行夹持，灵活性好，且夹持稳定性好。

Description

一种可转换的机械臂末端夹具及机械臂

技术领域

本发明涉及一种机械手，具体涉及一种可转换的机械臂末端夹具及机械臂。

背景技术

工业场景中抓取任务是机械臂的一种重要应用，能有效提高抓取作业效率，减少劳动力。但是，传统机械臂的末端一般只搭配单一夹具，导致抓取种类受限，通用性差。若在作业过程中需要抓取不同类型的目标物体，则需要停机更换末端夹具，过程繁琐，且影响流水线的连续作业，严重延误工程进度，增加人力成本等。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术的不足，提供一种可转换的机械臂末端夹具，该末端夹具可对不同类型的目标物体进行夹持，灵活性好，且夹持稳定性好。

本发明的另一目的在于提供一种包含上述末端夹具的机械臂。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种可转换的机械臂末端夹具，包括架体、设置在架体上的吸附组件以及夹紧组件；其中，所述吸附组件包括吸盘以及升降连杆，所述吸盘固定连接在所述升降连杆的下端，所述升降连杆可升降移动设置在所述架体上，所述吸盘与真空设备连接；所述夹紧组件包括两个夹紧件，该两个夹紧件相对设置，且每个夹紧件均通过摆动连杆与所述架体下端转动连接；所述吸盘和升降连杆位于两个所述夹紧件之间；

所述架体上设有用于带动两个所述夹紧件抓取或松开目标物体且用于切换夹具工作模式的联动液压组件，该联动液压组件包括第一液压模块和第二液压模块；所述第一液压模块包括第一缸体和第一活塞，所述第一活塞与所述升降连杆连接；所述第二液压模块包括第二缸体和第二活塞，所述第二活塞与两个所述夹紧件连接；所述第一缸体和第二缸体之间设有上过液通道和下过液通道，所述上过液通道设置在所述下过液通道的上方，且所述上过液通道和下过液通道均连通所述第一缸体的内腔和第二缸体的内腔，所述第一活塞和第二活塞位于所述上过液通道和下过液通道之间。

上述可转换的机械臂末端夹具的工作原理是：

当需要采用夹持的方式对目标物体进行搬运作业时，通过外部动力源驱动升降连杆向上移动，使得与升降连杆连接的第一活塞也向上移动，促使第一缸体中上方的液体从上过液通道流动至第二缸体中，并由此带动第二活塞向下移动，最终带动两个夹紧件以所述摆动连杆为导向进行向下收缩摆动运动，两个夹紧件在向下摆动的同时，不断相互靠近，最终将目标物体夹住，此时在机械臂的带动下，将目标物体搬运至指定位置；随后，外部动力源驱动升降连杆向下移动，利用第一活塞也向下移动，促使第一缸体中下方的液体从下过液通道流动至第二缸体中，并由此带动第二活塞向上移动，最终带动两个夹紧件以所述摆动连杆为导向进行向上展开摆动运动，两个夹紧件在向上摆动的同时，相互背向远离，最终将目标物体松开，完成夹持搬运作业。

当需要采用吸附的方式对目标物体进行搬运作业时，外部动力源驱动升降连杆向下移动，利用第一活塞也向下移动，促使第一缸体中下方的液体从下过液通道流动至第二缸体中，并由此带动第二活塞向上移动，最终带动两个夹紧件以所述摆动连杆为导向进行向上展开摆动运动，两个夹紧件在向上摆动的同时，相互背向远离，并且让升降连杆下端的吸盘向下伸出，直至吸盘下降至两个夹紧件以下，吸盘位置比夹紧件低，从而实现末端夹具的转换，从夹持式的夹具转换为吸附式的夹具；此时，两个夹紧件向上运动至较高处，避免对吸盘的工作产生干涉；在机械臂的带动下，促使架体下方的吸盘对准目标物体，结合真空设备的工作，实现对目标物体的吸附搬运。当需要重新转换为夹持式夹具时，外部动力源驱动升降连杆向上移动，带动吸盘向上缩回，并通过联动液压组件带动两个夹紧件向下收缩摆动运动，即可完成夹具类型的转换。

另外，外部动力源也可通过对两个夹紧件的升降驱动，以带动升降连杆运动，从而实现夹紧件的抓取或松开以及夹具工作模式的切换。

本发明的一个优选方案，所述联动液压组件还包括升降驱动机构，该升降驱动机构的动力输出件与所述升降连杆连接。

优选地，所述第二液压模块设有两个，分别设置在第一缸体的两侧，且两个第二液压模块的第二缸体与所述第一缸体之间均设有所述上过液通道和下过液通道，两个第二液压模块的第二活塞分别与两个所述夹紧件连接。

优选地，所述第二活塞与夹紧件之间通过连杆机构实现连接；其中，所述连杆机构包括第一连接块和第二连接块；所述第一连接块的一端与所述第二活塞固定连接，所述第一连接块的另一端与所述第二连接块的一端转动连接，所述第二连接块的另一端与所述夹紧件的顶部转动连接。

优选地，所述第一连接块通过连接杆与所述第二活塞连接；所述架体上设有竖向导向机构，该竖向导向机构包括导轨和滑块，所述导轨固定设置在架体外侧，所述滑块与所述导轨配合连接且固定连接在所述第一连接块上。

优选地，所述夹紧件的顶部设有连接安装块，所述第二连接块以及所述摆动连杆均与所述连接安装块转动连接；所述连接安装块上设有用于驱动所述夹紧件旋转的旋转驱动机构。

本发明的一个优选方案，所述架体呈圆柱形设置，所述第一缸体和第二缸体设置在所述架体的顶部，所述夹紧组件与所述架体的下端连接。

优选地，所述架体上设有过渡内腔，所述升降连杆穿设在所述过渡内腔中，所述过渡内腔比所述吸盘大。

本发明的一个优选方案，所述升降连杆中空设置。

一种机械臂，包括底座、多轴关节臂以及上述可转换的机械臂末端夹具，所述可转换的机械臂末端夹具设置在多轴关节臂的末端处。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

1、本发明的末端夹具包括吸盘和夹紧组件两种夹取方式，有利于实现机械臂的多样化夹取搬运作业；同时，两者夹取方式的转换灵活，且结构简单稳定，具有良好的灵活性和适应性。

2、本发明通过联动液压组件的设置，一方面利用液压联动的方式实现夹紧组件的运动，从而实现对目标物体的夹持，另一方面实现吸附与夹持的方式转换，有效减少动力源，且结构简单可靠，尤其是夹持目标物体时，液压驱动的方式具有良好的可靠性。

附图说明

图1为本发明的可转换的机械臂末端夹具的第一种具体实施方式的主视图（夹紧组件工作时的状态）。

图2为本发明的可转换的机械臂末端夹具的第一种具体实施方式的立体图。

图3为本发明的可转换的机械臂末端夹具的第一种具体实施方式的主视图（吸附组件工作时的状态）。

图4为本发明的可转换的机械臂末端夹具的第一种具体实施方式的剖视图。

图5为图4的局部剖视图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明作进一步描述，但本发明的实施方式不仅限于此。

实施例1

参见图1-图5，本实施例的可转换的机械臂末端夹具，包括架体4、设置在架体4上的吸附组件以及夹紧组件；其中，所述吸附组件包括吸盘14以及升降连杆1，所述吸盘14固定连接在所述升降连杆1的下端，所述升降连杆1可升降移动设置在所述架体4上，所述吸盘14与真空设备连接；所述夹紧组件包括两个夹紧件6，该两个夹紧件6相对设置，且每个夹紧件6均通过摆动连杆8与所述架体4下端转动连接，本实施例中，所述摆动连杆8的一端与所述架体4转动连接，摆动连杆8的另一端与所述夹紧件6的顶部转动连接；所述吸盘14和升降连杆1位于两个所述夹紧件6之间。

所述架体4上设有用于带动两个所述夹紧件6抓取或松开目标物体且用于切换夹具工作模式的联动液压组件，该联动液压组件包括第一液压模块、第二液压模块以及升降驱动机构。所述第一液压模块包括第一缸体2和第一活塞15，所述第一活塞15与所述升降连杆1连接；所述第二液压模块包括第二缸体3和第二活塞16，所述第二活塞16与两个所述夹紧件6连接；所述第一缸体2和第二缸体3之间设有上过液通道11和下过液通道12，所述上过液通道11设置在所述下过液通道12的上方，所述上过液通道11和下过液通道12均连通所述第一缸体2的内腔和第二缸体3的内腔，所述第一活塞15和第二活塞16位于所述上过液通道11和下过液通道12之间。

本实施例中，所述升降驱动机构的动力输出件与所述升降连杆1连接，用于驱动所述升降连杆1上下移动，同时利用升降驱动机构对升降连杆1的驱动实现第一活塞15的移动，以实现联动液压组件中的第一液压模块和第二液压模块之间的联动，最终实现升降连杆1和两个夹紧件6的联动。在升降驱动机构的驱动下，当所述升降连杆1向上移动时，两个所述夹紧件6同步向下收缩运动，实现对目标物体的夹紧，当所述升降连杆1向下移动时，两个所述夹紧件6同步向上展开运动，实现对目标物体的松开。

工作时，在升降驱动机构的驱动下，升降连杆1上下升降移动，带动吸盘14伸缩的同时，带动第一活塞15在第一缸体2内上下移动，促使第一缸体2内的液体通过上过液通道11和下过液通道12对第二缸体3内的第二活塞16产生联动效果，从而带动两个夹紧件6联动，设计巧妙；进一步地，采用一个动力源，通过对升降连杆1进行升降驱动，一方面利用液压联动的方式实现夹紧组件的运动，从而实现对目标物体的夹持，另一方面也能够实现吸附与夹持的方式转换，有效减少动力源，且结构简单可靠，尤其是夹持目标物体时，液压驱动的方式具有良好的可靠性。

参见图4-图5，具体地，本实施例中的升降连杆1穿插在所述第一缸体2上，第一活塞15与升降连杆1为一体式结构。当升降连杆1向下移动时，第一活塞15促使第一缸体2下方的液体通过下过液通道12向第二缸体3内移动，从而促使第二缸体3内的第二活塞16向上移动（此时第二缸体3内上方的液体通过所述上过液通道11向第一缸体2的内腔上半部移动，维持两者的平衡），并带动与第二活塞16连接的夹紧件6向上移动，实现两个夹紧件6的向上且相互展开运动；同理，当升降连杆1向上移动时，第一活塞15促使第一缸体2上方的液体通过上过液通道11向第二缸体3内移动，从而促使第二缸体3内的第二活塞16向下移动（此时第二缸体3内下方的液体通过所述下过液通道12向第一缸体2的内腔下半部移动，维持两者的平衡），并带动与第二活塞16连接的夹紧件6向下移动，实现两个夹紧件6的向下且相互收缩运动。

参见图4-图5，所述第二液压模块设有两个，分别设置在第一缸体2的两侧，且两个第二液压模块的第二缸体3与所述第一缸体2之间均设有所述上过液通道11和下过液通道12，两个第二液压模块的两个第二活塞16分别与两个所述夹紧件6连接。通过设置两个第二液压模块，以便单独地与两个夹紧件6连接，使得两个夹紧件6的运动具有更好的可靠性，从而有利于对目标物体进行夹取。

参见图1-图4，所述第二活塞16与夹紧件6之间通过连杆机构实现连接；其中，所述连杆机构包括第一连接块9和第二连接块7；所述第一连接块9的一端与所述第二活塞16固定连接，所述第一连接块9的另一端与所述第二连接块7的一端转动连接，所述第二连接块7的另一端与所述夹紧件6的顶部转动连接。本实施例中，所述第二连接块7呈拐角状设置，且与摆动连杆8配合设置，以便带动夹紧件6上下移动，且能够更好的实现连接。

参见图1-图5，所述第一连接块9通过连接杆5与所述第二活塞16连接；所述架体4上设有竖向导向机构，该竖向导向机构包括导轨10和滑块17，所述导轨10固定设置在架体4外侧，所述滑块17与所述导轨10配合连接且固定连接在所述第一连接块9上。通过竖向导向机构的设置，有利于提高第一连接块9随第二活塞16竖向移动的稳定性和精度，并且使得第一连接块9具有一个连接支撑，有利于提高第一连接块9和第二连接块7运动时的稳定性。

本实施例中，所述第二活塞16设置在所述连接杆5的顶部，第二活塞16与连接杆5为一体式结构。

参见图3-图5，所述夹紧件6的顶部设有连接安装块13，所述第二连接块7以及所述摆动连杆8均与所述连接安装块13转动连接；所述连接安装块13上设有用于驱动所述夹紧件6旋转的旋转驱动机构。进一步地，所述旋转驱动机构可选用迷你型旋转气缸。通过旋转驱动机构的设置，实现对夹紧件6的旋转驱动，使得采用夹持的方式夹取目标物体时，具有更好的灵活性；同时，可将夹紧件6的内外两侧设置不同的夹紧面结构，以进一步提高夹紧件6的夹持多样性，从而有利于更加适应不同的目标物体。

参见图2，所述架体4呈圆柱形设置，所述第一缸体2和第二缸体3设置在所述架体4的顶部，所述夹紧组件与所述架体4的下端连接。

参见图4，所述架体4上设有过渡内腔18，所述升降连杆1穿设在所述过渡内腔18中，所述过渡内腔18比所述吸盘14大。通过设置这样的架体4，结构简单，便于与第一缸体2连接，从而形成一个外形整体为圆柱体的夹具，以便与机械臂安装连接以及作业时的运动。设置过渡内腔18，便于升降连杆1的安装，并且能够容纳吸盘14，在采用夹紧组件进行夹持式作业时，吸盘14能够隐藏在过渡内腔18中，以腾出足够的空间以便夹紧组件进行夹持动作。

参见图4-图5，所述升降连杆1中空设置。这样，有利于减轻夹具整体重量，并且更重要的是，便于通过中空结构实现吸盘14与真空设备的连接，以实现真空吸附作用，有利于连接管及电路等安装隐藏。本实施例中，所述升降连杆1的上端穿过第一缸体2顶部后向上延伸设置，以便与真空设备或升降驱动机构连接，以实现升降运动；其中的升降驱动机构，可采用气缸、电机等。另外，本实施例的夹紧件6，一侧为平齐结构，另一侧设有斜面台阶，以结合旋转驱动机构的使用，针对不同类型的目标物体提供最佳的夹持效果。

参见图1-图5，本实施例的可转换的机械臂末端夹具的工作原理是：

当需要采用夹持的方式对目标物体进行搬运作业时，升降驱动机构驱动升降连杆1向上移动，利用联动液压组件的第一液压模块和第二液压模块之间的联动，带动两个夹紧件6以所述摆动连杆8为导向进行向下收缩摆动运动，两个夹紧件6在向下摆动的同时，不断相互靠近，最终将目标物体夹住，此时在机械臂的带动下，将目标物体搬运至指定位置；随后，升降驱动机构驱动升降连杆1向下移动，利用联动液压组件的第一液压模块和第二液压模块之间的联动，带动两个夹紧件6以所述摆动连杆8为导向进行向上展开摆动运动，两个夹紧件6在向上摆动的同时，相互背向远离，最终将目标物体松开，完成夹持搬运作业。

当需要采用吸附的方式对目标物体进行搬运作业时，升降驱动机构驱动升降连杆1向下移动，利用联动液压组件的第一液压模块和第二液压模块之间的联动，带动两个夹紧件6以所述摆动连杆8为导向进行向上展开摆动运动，两个夹紧件6在向上摆动的同时，相互背向远离，并且让升降连杆1下端的吸盘14向下伸出，直至吸盘14下降至两个夹紧件6以下，吸盘14位置比夹紧件6低，从而实现末端夹具的转换，从夹持式的夹具转换为吸附式的夹具；此时，两个夹紧件6向上运动至较高处，避免对吸盘14的工作产生干涉；在机械臂的带动下，促使架体4下方的吸盘14对准目标物体，结合真空设备的工作，实现对目标物体的吸附搬运。当需要重新转换为夹持式夹具时，升降驱动机构驱动升降连杆1向上移动，带动吸盘14向上缩回，并通过联动液压组件的第一液压模块和第二液压模块之间的联动，带动两个夹紧件6向下收缩摆动运动，即可完成夹具类型的转换。

进一步地，本实施例的末端夹具，可结合图像识别以及视觉等功能一起使用，在夹取目标物体前，先对目标物体进行图像识别或扫描，判断目标物体结构外形等，再根据识别结果选择对应合适的吸附式夹具或夹持式夹具进行夹取搬运作业。

本实施还公开一种机械臂，包括底座、多轴关节臂以及上述可转换的机械臂末端夹具，所述可转换的机械臂末端夹具设置在多轴关节臂的末端处。

实施例2

本实施例与实施例1的不同之处在于，所述升降驱动机构与两个夹紧件连接，通过对夹紧件的升降驱动，实现联动液压组件的联动运动。

实施例3

本实施例与实施例1和实施例2的不同之处在于，所述升降驱动机构与第一活塞或第二活塞连接，通过直接对第一活塞或第二活塞的驱动，实现联动液压组件的联动运动。

Claims (10)

1.一种可转换的机械臂末端夹具，其特征在于，包括架体、设置在架体上的吸附组件以及夹紧组件；其中，所述吸附组件包括吸盘以及升降连杆，所述吸盘固定连接在所述升降连杆的下端，所述升降连杆可升降移动设置在所述架体上，所述吸盘与真空设备连接；所述夹紧组件包括两个夹紧件，该两个夹紧件相对设置，且每个夹紧件均通过摆动连杆与所述架体下端转动连接；所述吸盘和升降连杆位于两个所述夹紧件之间；

所述架体上设有用于带动两个所述夹紧件抓取或松开目标物体且用于切换夹具工作模式的联动液压组件，该联动液压组件包括第一液压模块和第二液压模块；所述第一液压模块包括第一缸体和第一活塞，所述第一活塞与所述升降连杆连接；所述第二液压模块包括第二缸体和第二活塞，所述第二活塞与两个所述夹紧件连接；所述第一缸体和第二缸体之间设有上过液通道和下过液通道，所述上过液通道设置在所述下过液通道的上方，且所述上过液通道和下过液通道均连通所述第一缸体的内腔和第二缸体的内腔，所述第一活塞和第二活塞位于所述上过液通道和下过液通道之间。

2.根据权利要求1所述的可转换的机械臂末端夹具，其特征在于，所述联动液压组件还包括升降驱动机构，该升降驱动机构的动力输出件与所述升降连杆连接。

3.根据权利要求2所述的可转换的机械臂末端夹具，其特征在于，所述第二液压模块设有两个，分别设置在第一缸体的两侧，且两个第二液压模块的第二缸体与所述第一缸体之间均设有所述上过液通道和下过液通道，两个第二液压模块的第二活塞分别与两个所述夹紧件连接。

4.根据权利要求3所述的可转换的机械臂末端夹具，其特征在于，所述第二活塞与夹紧件之间通过连杆机构实现连接；其中，所述连杆机构包括第一连接块和第二连接块；所述第一连接块的一端与所述第二活塞固定连接，所述第一连接块的另一端与所述第二连接块的一端转动连接，所述第二连接块的另一端与所述夹紧件的顶部转动连接。

5.根据权利要求4所述的可转换的机械臂末端夹具，其特征在于，所述第一连接块通过连接杆与所述第二活塞连接；所述架体上设有竖向导向机构，该竖向导向机构包括导轨和滑块，所述导轨固定设置在架体外侧，所述滑块与所述导轨配合连接且固定连接在所述第一连接块上。

6.根据权利要求5所述的可转换的机械臂末端夹具，其特征在于，所述夹紧件的顶部设有连接安装块，所述第二连接块以及所述摆动连杆均与所述连接安装块转动连接；所述连接安装块上设有用于驱动所述夹紧件旋转的旋转驱动机构。

7.根据权利要求1所述的可转换的机械臂末端夹具，其特征在于，所述架体呈圆柱形设置，所述第一缸体和第二缸体设置在所述架体的顶部，所述夹紧组件与所述架体的下端连接。

8.根据权利要求7所述的可转换的机械臂末端夹具，其特征在于，所述架体上设有过渡内腔，所述升降连杆穿设在所述过渡内腔中，所述过渡内腔比所述吸盘大。

9.根据权利要求1所述的可转换的机械臂末端夹具，其特征在于，所述升降连杆中空设置。

10.一种机械臂，其特征在于，包括底座、多轴关节臂以及权利要求1-9任一项所述的可转换的机械臂末端夹具，所述可转换的机械臂末端夹具设置在多轴关节臂的末端处。

Images