CN113878610B - 一种用于智能机器人的工件夹持工具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及夹持装置，特别涉及一种用于智能机器人的工件夹持工具。包括横梁、转接件、左连杆、右连杆、夹爪机构及挂钩机构，其中夹爪机构包括通过挂载芯轴铰接的左夹爪和右夹爪，左夹爪和右夹爪之间通过拉簧拉紧；转接件与横梁连接，左连杆和右连杆的上端均与转接件铰接，左连杆的下端与右夹爪的上端铰接，右连杆的下端与左夹爪的上端铰接；挂钩机构设置于转接件上，通过钩住挂载芯轴，使左夹爪和右夹爪保持张开状态。本发明采用简捷的夹爪机构机构实现夹爪收、张自如，无需人扶，方便取放，能大幅提高各工序间搬运效率；夹持工具体积小巧、运行灵活，能满足棒状工件的吊运夹取要求。

Description

一种用于智能机器人的工件夹持工具

技术领域

本发明涉及夹持装置，特别涉及一种用于智能机器人的工件夹持工具。

背景技术

目前，建筑结构件的吊装作业中，摘挂吊钩通常由人工完成，由于构件尺寸较大，需要爬梯登高作业，安全保障差且效率低。使用自动摘挂钩吊装作业，可以有效提升构件吊装作业的安全度。尤其适合20#矩形螺纹钢。智能机器人随着智能技术的提升，已经应用到建筑行业的构件吊装中，有些位置人工作业不符合工艺，因此需要智能机器人自动摘挂吊具形式。现有的摘挂吊具需要人工辅助完成摘挂，吊运频繁，劳动强度大，效率低下，且吊装过程不稳定，容易造成砸伤，存在安全隐忧的问题。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种用于智能机器人的工件夹持工具，以解决现有吊具摘挂还需要人工辅助，吊运频繁，劳动强度大，效率低下，且存在安全隐患的问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供的一种用于智能机器人的工件夹持工具，设置于智能机器人的执行末端，所述工件夹持工具包括横梁、转接件、左连杆、右连杆、夹爪机构及挂钩机构，其中夹爪机构包括通过挂载芯轴铰接的左夹爪和右夹爪，左夹爪和右夹爪之间通过拉簧拉紧；

转接件与横梁连接，左连杆和右连杆的上端均与转接件铰接，左连杆的下端与右夹爪的上端铰接，右连杆的下端与左夹爪的上端铰接；

挂钩机构设置于转接件上，通过钩住挂载芯轴，使左夹爪和右夹爪保持张开状态。

在一种可能的实现方式中，所述挂钩机构包括把手和随动摆杆，把手和随动摆杆通过转轴安装在所述转接件上，且同步转动，随动摆杆的下端设有随动挂钩。

在一种可能的实现方式中，所述把手的前端设有位于转动轴两侧且偏下方的左侧销和右侧销，所述随动摆杆位于左侧销和右侧销之间；所述把手的末端靠重力可绕转动轴转动。

在一种可能的实现方式中，所述左连杆和所述右连杆长度相等，且与所述左夹爪和所述右夹爪的上部形成平行四边形连杆机构。

在一种可能的实现方式中，所述挂载芯轴位于所述左夹爪和所述右夹爪上端与所述左连杆和所述右连杆等长的位置处。

在一种可能的实现方式中，所述左夹爪和所述右夹爪的端部均为钩状结构；

所述左夹爪的钩状结构端部设有左边配合面；所述右夹爪的钩状结构端部设有右边配合面；当所述左夹爪和所述右夹爪夹紧工件时，左边配合面和右边配合面贴合。

在一种可能的实现方式中，所述左夹爪的钩状结构底部外侧设有左边轮子，内侧设有左边工作面；所述右夹爪的钩状结构底部外侧设有右边轮子，内侧设有右边工作面；

当所述智能机器人带动所述夹爪机构下移，且使所述左边轮子和所述右边轮子与工位平面接触时，所述左边轮子和所述右边轮子会在所述智能机器人提供的压力下在工位平面上反向滑动，从而实现所述左夹爪和所述右夹爪的张开动作。

在一种可能的实现方式中，所述左夹爪和所述右夹爪上分别设有左边拉簧轴和右边拉簧轴，所述拉簧的两端分别钩挂于左边拉簧轴和右边拉簧轴上。

在一种可能的实现方式中，所述转接件上设有位于所述把手上方的限位销，限位销用于限制所述把手的转动角度。

在一种可能的实现方式中，所述夹爪机构为两组，且分别设置于所述横梁的两端。

本发明的优点及有益效果是：本发明采用简捷的夹爪机构机构实现夹爪收、张自如，无需人扶，方便取放，能大幅提高各工序间搬运效率；夹持工具体积小巧、运行灵活，能满足棒状工件的吊运夹取要求。

本发明通过机器人驱动夹爪张开，夹爪机构机构靠自重驱动夹爪闭合，夹爪的钩上具有轮可以快速张开，夹紧工件后防止虚挂、意外脱钩，安全可靠。同时挂钩机构靠重力自锁，简单可靠。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中

图1为本发明一种用于智能机器人的工件夹持工具的结构示意图；

图2为图1中Ⅰ处放大图；

图3为本发明一种用于智能机器人的工件夹持工具夹持前的等轴测图；

图4为图3中Ⅱ处放大图；

图5为本发明一种用于智能机器人的工件夹持工具在夹持中等的轴测图；

图6为图5中Ⅲ处放大图；

图7为本发明一种用于智能机器人的工件夹持工具夹持释放的等轴测图；

图8为图7中Ⅳ处放大图；

图中：1为智能机器人，2为夹持前工位，3为夹持后工位，4为横梁，5为支架，6为工件，7为转接件，701为限位销，8为左连杆，9为右连杆，10为把手，1001为右侧销，1002为左侧销，11为随动摆杆，1101为随动挂钩，1102为随动挂钩下弧线，12为挂载芯轴，13为左夹爪，1301为左边轮子，1302为左边拉簧轴，1303为左边工作面，1304为左边配合面，14为右夹爪，1401为右边轮子，1402为右边拉簧轴，1403为右边工作面，1404为右边配合面，15为拉簧，16为中心线。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，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，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供的一种用于智能机器人的工件夹持工具，实现夹爪收、张自如，勿需人扶，方便取放，能大幅提高各工序间搬运效率。参见图1-2所示，该用于智能机器人的工件夹持工具设置于智能机器人1的执行末端，工件夹持工具包括横梁4、转接件7、左连杆8、右连杆9、夹爪机构及挂钩机构，其中夹爪机构包括通过挂载芯轴12铰接的左夹爪13和右夹爪14，左夹爪13和右夹爪14之间通过拉簧15拉紧；转接件7与横梁4连接，左连杆8和右连杆9的上端均与转接件7铰接，左连杆8的下端与右夹爪14的上端铰接，右连杆9的下端与左夹爪13的上端铰接；挂钩机构设置于转接件7上，挂钩机构通过钩住挂载芯轴12，使左夹爪13和右夹爪14保持张开锁紧状态。

参见图1-2所示，本发明的实施例中，挂钩机构包括把手10和随动摆杆11，把手10和随动摆杆11同轴安装在转接件7上，且可同步转动，随动摆杆11的下端设有随动挂钩1101。当左夹爪13和右夹爪14处于张开状态时，随动挂钩1101可钩住挂载芯轴12，从而使左夹爪13和右夹爪14保持张开状态，挂钩机构保证夹爪张开时的安全性。

进一步地，随动挂钩1101的外侧为随动挂钩下弧线1102。

参见图1-2所示，本发明的实施例中，把手10的前端设有位于转动轴两侧且偏下方的左侧销1002和右侧销1001，随动摆杆11位于左侧销1002和右侧销1001之间，把手10沿周向转动时，通过左侧销1002或右侧销1001驱动随动摆杆11一同转动。把手10的末端靠重力可绕转动轴转动，具体地，把手10的长度可保证在把手10的末端位于上方高度位置时，能靠自重向下转动，且能驱动随动摆杆11一同转动，使随动摆杆11下端的随动挂钩1101自动勾住挂载芯轴12，实现自动锁紧夹爪的目的，提高工作效率及安全度。

进一步地，转接件7上设有位于把手10上方的限位销701，限位销701用于限制把手10向上转动的角度。

本发明的实施例中，左连杆8和右连杆9长度相等，且与左夹爪13和右夹爪14的上部形成平行四边形连杆机构。具体地，挂载芯轴12位于左夹爪13和右夹爪14上端与左连杆8和右连杆9等长的位置处。当左夹爪13和右夹爪14进行闭合夹持工件的过程中，使工件始终保持水平状态。

参见图2所示，本发明的实施例中，左夹爪13和右夹爪14的端部均为钩状结构，在夹紧工件的同时，在工件的底部进行限位，保证夹紧的可靠性。

进一步地，左夹爪13的钩状结构端部设有左边配合面1304，右夹爪14的钩状结构端部设有右边配合面1404；当左夹爪13和右夹爪14夹紧工件时，左边配合面1304和右边配合面1404贴合。

进一步地，左夹爪13的钩状结构底部外侧设有左边轮子1301，底部内侧设有左边工作面1303；右夹爪14的钩状结构底部外侧设有右边轮子1401，底部内侧设有右边工作面1403。当左夹爪13和右夹爪14夹紧工件时，左边工作面1303和右边工作面1403与工件的底部接触限位。智能机器人1带动夹爪机构下移，且使左边轮子1301和右边轮子1401与工位平面接触时，左边轮子1301和右边轮子1401会在智能机器人1提供的压力下在工位平面上反向滑动，从而实现左夹爪13和右夹爪14的快速打开。

本实施例中，左夹爪13的端部外侧设有两个左边轮子1301，右夹爪14的端部外侧设有两个右边轮子1401，以便提高左夹爪13和右夹爪14开启的速度。

进一步地，左夹爪13和右夹爪14上分别设有左边拉簧轴1302和右边拉簧轴1402，拉簧15的两端分别钩挂于左边拉簧轴1302和右边拉簧轴1402上。当挂载芯轴12与随动摆杆11下端的随动挂钩1101脱离时，左夹爪13和右夹爪14靠自重实现闭合，同时拉簧15辅助左夹爪13和右夹爪14闭合，提高闭合的速度，且为左夹爪13和右夹爪14夹紧工件提供一定的夹紧力。

本发明的实施例中，夹爪机构为两组，且分别设置于横梁4的两端，以便适应棒状工件的夹取和吊运。智能机器人1静止端安置于地面，智能机器人1运动端连接于横梁4中部，横梁4的两端分别连连一个夹持工具。智能机器人1优选垂直多关节型六个自由度机器人。夹持前工位2和夹持后工位3下面固定于地面，夹持前工位2上设有支架5，支架5用于放置工件6。本实施例中，工件6为矩形螺纹钢，其长度截面约20mm。

本发明提供的一种用于智能机器人的工件夹持工具，其工作模式如下：

工件夹持前工作模式；

参见图3-4所示，人工手动向上提起把手10，把手10通过左侧销1002驱动随动摆杆11一起摆动，随动摆杆11下端的随动挂钩1101与挂载芯轴12脱离，拉簧15内的弹性势能释放，左夹爪13和右夹爪14闭合，左夹爪13的左边配合面1304和右夹爪14的右边配合面1404贴合，实现工件6的夹取。

工件夹持工作模式；

参见图5-6所示，工件6的重力分解给左夹爪13的左边工作面1303和右夹爪14的右边工作面1403。通过工件6的重力使工件6夹持产生重力闭锁的效应。即工件6越重，左夹爪13的左边配合面1304和右夹爪14的右边配合面1404贴合压力越大，空间机构系统越稳定。

工件夹持释放工作模式；

参见图7-8所示，智能机器人1让左夹爪13的左边轮子1301和右夹爪14的右边轮子1301与夹持后工位3的上面贴合，智能机器人1带动夹持工具继续下移，使左边轮子1301和右边轮子1301在夹持后工位3的上表面反向水平滚动。此时，拉簧15内的弹性势能存储，左夹爪13和右夹爪14打开，左夹爪13的左边配合面1304和右夹爪14的右边配合面1404离开，左夹爪13的左边工作面1303和右夹爪14的右边工作面1403脱离工件6，使工件6掉落在夹持后工位3的上面。此时，挂载芯轴12推动随动摆杆11的随动挂钩下弧线1102，使随动摆杆11逆时针转动，随动摆杆11通过右侧销1001将动力传递给把手10，让把手10和随动摆杆11一起逆时针转动。当随动摆杆11转动至挂载芯轴12一侧时（此时随动摆杆11的随动挂钩下弧线1102脱离挂载芯轴12的限制），把手10通过重力和夹持工具向下运动的共同作用下顺时针转动，使随动挂钩1101钩住挂载芯轴12，这样挂载芯轴12挂载到随动摆杆11的随动挂钩1101上，此时，智能机器人1使夹持工具停止下移。

智能机器人1带动夹持工具向上运动，由于挂载芯轴12挂载到随动摆杆11的随动挂钩1101上，左夹爪13和右夹爪14保持打开状态，左夹爪13的左边配合面1304和右夹爪14的右边配合面1404保持一定的打开距离。

智能机器人1带动夹持工具向上运动，工件6放置在夹持后工位3上面，工件6不与夹持工具接触，实现工件的释放。

本发明中的夹爪机构通过重力自锁，简单可靠；通过智能机器人驱动左夹爪和右夹爪张开，通过夹爪上设置轮提高夹爪的张开顺畅及速度；把手通过自重实现挂载芯轴的挂载，无需人工辅助，安全可靠，避免了虚挂、意外脱钩的现象；本发明能大幅提高各工序间搬运效率，且夹持工具体积小巧、运行灵活，能满足棒状工件的吊运夹取要求。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种用于智能机器人的工件夹持工具，设置于智能机器人（1）的执行末端，其特征在于，所述工件夹持工具包括横梁（4）、转接件（7）、左连杆（8）、右连杆（9）、夹爪机构及挂钩机构，其中夹爪机构包括通过挂载芯轴（12）铰接的左夹爪（13）和右夹爪（14），左夹爪（13）和右夹爪（14）之间通过拉簧（15）拉紧；

转接件（7）与横梁（4）连接，左连杆（8）和右连杆（9）的上端均与转接件（7）铰接，左连杆（8）的下端与右夹爪（14）的上端铰接，右连杆（9）的下端与左夹爪（13）的上端铰接；

挂钩机构设置于转接件（7）上，挂钩机构通过钩住挂载芯轴（12），使左夹爪（13）和右夹爪（14）保持张开状态；

所述挂钩机构包括把手（10）和随动摆杆（11），把手（10）和随动摆杆（11）同轴安装在所述转接件（7）上，且可同步转动，随动摆杆（11）的下端设有随动挂钩（1101）；

所述把手（10）的前端设有位于转动轴两侧且偏下方的左侧销（1002）和右侧销（1001），所述随动摆杆（11）位于左侧销（1002）和右侧销（1001）之间；所述把手（10）的末端靠重力可绕转动轴转动。

2.根据权利要求1所述的用于智能机器人的工件夹持工具，其特征在于，所述左连杆（8）和所述右连杆（9）长度相等，且与所述左夹爪（13）和所述右夹爪（14）的上部形成平行四边形连杆机构。

3.根据权利要求2所述的用于智能机器人的工件夹持工具，其特征在于，所述挂载芯轴（12）位于所述左夹爪（13）和所述右夹爪（14）上端与所述左连杆（8）和所述右连杆（9）等长的位置处。

4.根据权利要求1所述的用于智能机器人的工件夹持工具，其特征在于，所述左夹爪（13）和所述右夹爪（14）的端部均为钩状结构；

所述左夹爪（13）的钩状结构端部设有左边配合面（1304），所述右夹爪（14）的钩状结构端部设有右边配合面（1404）；

当所述左夹爪（13）和所述右夹爪（14）夹紧工件时，左边配合面（1304）和右边配合面（1404）贴合。

5.根据权利要求4所述的用于智能机器人的工件夹持工具，其特征在于，所述左夹爪（13）的钩状结构底部外侧设有左边轮子（1301），内侧设有左边工作面（1303）；所述右夹爪（14）的钩状结构底部外侧设有右边轮子（1401），内侧设有右边工作面（1403）；

当所述智能机器人（1）带动所述夹爪机构下移，且使所述左边轮子（1301）和所述右边轮子（1401）与工位平面接触时，所述左边轮子（1301）和所述右边轮子（1401）会在所述智能机器人（1）提供的压力下在工位平面上反向滑动，从而实现所述左夹爪（13）和所述右夹爪（14）的张开动作。

6.根据权利要求1所述的用于智能机器人的工件夹持工具，其特征在于，所述左夹爪（13）和所述右夹爪（14）上分别设有左边拉簧轴（1302）和右边拉簧轴（1402），所述拉簧（15）的两端分别钩挂于左边拉簧轴（1302）和右边拉簧轴（1402）上。

7.根据权利要求1所述的用于智能机器人的工件夹持工具，其特征在于，所述转接件（7）上设有位于所述把手（10）上方的限位销（701），限位销（701）用于限制所述把手（10）的转动角度。

8.根据权利要求1所述的用于智能机器人的工件夹持工具，其特征在于，所述夹爪机构为两组，且分别设置于所述横梁（4）的两端。

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