CN113910277A - 一种机器人针爪 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种机器人针爪，包括针爪骨架、直插针机构和弧插针机构。针爪骨架用于与机器人本体相连。直插针机构包括直插针组和直插驱动部，直插驱动部与针爪骨架相连，直插针组通过直插连接组件与直插驱动部相连、并在直插驱动部的带动下上下移动。弧插针机构包括弧插针组和弧插驱动部，弧插驱动部与针爪骨架相连，摆杆组件连接弧插针组与弧插驱动部、并在弧插驱动部的带动下摆动。工作过程中，直插驱动部和弧插驱动部分别带动直插针组和弧插针组向下移动。当直插针组和弧插针组移动至最下端时，弧插针组与直插针组交叉，二者之间形成位于弧插针组上方的抓取空间。机器人针爪可实现物料的自动抓取和铺送，进而提高作业效率，降低人力消耗。
Description
技术领域
本发明涉及机器人技术领域，特别涉及一种机器人针爪。
背景技术
传统的农业或工业生产场景中，产品的来料一般都是尺寸比较大的料框。为对产品进行进一步加工，需要将产品定量、均匀的抓取、铺送到加工设备。现有技术通常采用人工完成抓取和铺送等作业，这导致作业人力消耗大、作业效率低。
因此，如何降低物料抓取和铺送作业的人力消耗，提高作业效率是本领域技术人员急需解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种机器人针爪，其直插针机构在直插驱动部的带动下上下移动，弧插针机构在弧插驱动部的带动下摆动。当直插针机构和弧插针机构均到达最下端时，二者下端交叉，进而在弧插驱动部的带动下摆动之间形成抓取空间，实现物料的自动抓取和铺送。
为实现上述目的，本发明提供一种机器人针爪，包括：
针爪骨架，用以与机器人本体相连；
直插针机构，包括直插针组和直插驱动部，所述直插驱动部与所述针爪骨架相连，所述直插针组包括多根沿竖直方向设置的直插针，所述直插针组通过直插连接组件与所述直插驱动部相连、并在所述直插驱动部的带动下上下移动；
弧插针机构，包括弧插针组和弧插驱动部，所述弧插驱动部与所述针爪骨架相连，所述弧插针组包括多根弧形的弧插针，摆杆组件连接所述弧插针组与所述弧插驱动部、并在所述弧插驱动部的带动下摆动，当所述摆杆组件摆动至最下端时，所述弧插针组可与所述直插针组交叉。
优选地，所述针爪骨架包括上基准板、下基准板、支撑板和拉板，所述上基准板用以与机器人本体相连，所述弧插驱动部和所述直插驱动部均与所述下基准板相连，所述支撑板的上下两端分别与且所述上基准板和所述下基准板相连，所述支撑板为两块，且分别位于所述针爪骨架相对的两侧，所述拉板的上下两端分别与且所述上基准板和所述下基准板相连，所述拉板位于所述针爪骨架远离所述支撑板的一侧。
优选地，所述直插驱动部为动力气缸，所述直插连接组件包括直插针安装板和气缸连接板，所述直插针组与所述直插针安装板的下端相连，所述直插针安装板通过所述气缸连接板与所述动力气缸的活塞相连。
优选地，所述动力气缸垂直所述下基准板，所述动力气缸的缸筒与所述下基准板相连，所述动力气缸的活塞的上端与所述气缸连接板相连。
优选地，所述直插针机构还包括平行所述动力气缸的直线导轨和导轨安装板，所述导轨安装板平行所述直插针安装板、且与所述下基准板固定连接，所述导轨安装板位于所述直插针安装板与所述动力气缸之间，所述直线导轨位于所述导轨安装板朝向所述直插针安装板的一侧，所述直插针安装板设有与所述直线导轨配合的轨道滑块。
优选地，所述摆杆组件包括弧插针安装板、摆杆和连杆，所述弧插针组安装在所述弧插针安装板的下端面，所述摆杆的一端与所述弧插针安装板固定连接，另一端与所述支撑板铰接，所述连杆的一端与所述摆杆的中部铰接，另一端与所述弧插驱动部相连。
优选地，所述弧插驱动部为动力丝杆组件，所述连杆和所述摆杆均为两根，所述摆杆机构还包括驱动板，所述驱动板通过升降滑块与所述动力丝杆组件的丝杆相连，所述驱动板的左右两端分别与一根所述连杆铰接，两根所述连杆分别与两根所述摆杆铰接。
优选地，还包括调节机构，所述调节机构包括位于所述下基准板下方的调节板，所述调节板与所述下基准板通过调节螺杆相连，所述调节板具有贯穿的直插通孔和弧插通孔，所述直插针和所述弧插针分别插入所述直插通孔和所述弧插通孔中。
优选地，还包括感应机构，所述感应机构包括安装在所述调节板上、用以检测所述调节板与物料之间压力的压力感应组。
优选地，所述感应机构还包括安装在所述下基准板上、用以检测所述下基准板与物料之间距离的距离感应组。
本发明所提供的机器人针爪，包括针爪骨架、直插针机构和弧插针机构。针爪骨架用于与机器人本体相连。直插针机构包括直插针组和直插驱动部，直插驱动部与针爪骨架相连，直插针组包括多根沿竖直方向设置的直插针，直插针组通过直插连接组件与直插驱动部相连、并在直插驱动部的带动下上下移动。弧插针机构包括弧插针组和弧插驱动部，弧插驱动部与针爪骨架相连，弧插针组包括多根弧形的弧插针，摆杆组件连接弧插针组与弧插驱动部、并在弧插驱动部的带动下摆动，当摆杆组件摆动至最下端时，弧插针组可与直插针组交叉。
工作过程中，直插驱动部和弧插驱动部分别带动直插针组和弧插针组向下移动。当直插针组和弧插针组移动至最下端时，弧插针组与直插针组交叉，二者之间形成位于弧插针组上方的抓取空间。机器人针爪可实现物料的自动抓取和铺送，进而提高作业效率，降低人力消耗。
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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明所提供的机器人针爪一侧结构示意图；
图2为本发明所提供的机器人针爪另一侧结构示意图；
图3为图1中机器人针爪的侧视图；
图4为图1中的直插针机构与针爪骨架相连的结构示意图；
图5为图1中的弧插针机构与针爪骨架相连的结构示意图。
其中，图1至图5中的附图标记为：
针爪骨架1、上基准板101、下基准板102、支撑板103、拉板104；直插针机构2、直插针组201、直插针安装板202、直线导轨203、导轨安装板204、气缸连接板205、动力气缸206；弧插针机构3、弧插针组301、弧插针安装板302、摆杆303、连杆304、驱动板305、动力丝杆组件306；调节机构4、调节螺杆401、调节板402；感应机构5、距离感应组501、压力感应组502。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
请参考图1至图5，图1为本发明所提供的机器人针爪一侧结构示意图；图2为本发明所提供的机器人针爪另一侧结构示意图；图3为图1中机器人针爪的侧视图；图4为图1中的直插针机构与针爪骨架相连的结构示意图；图5为图1中的弧插针机构与针爪骨架相连的结构示意图。
本发明所提供的机器人针爪，结构如图1至图3所示，包括针爪骨架1、直插针机构2和弧插针机构3。直插针机构2和弧插针机构3均安装在针爪骨架1中，针爪骨架1用于与机器人本体相连。直插针机构2包括直插针组201和直插驱动部。其中，直插驱动部与针爪骨架1相连，直插针组201包括多根沿竖直方向设置的直插针，直插针组201通过直插连接组件与直插驱动部相连。具体的，直插针沿竖直方向设置，直插针上端与直插连接组件相连。因而，直插驱动部的带动直插针组201向下移动，可将直插针插入物料中。弧插针机构3包括弧插针组301和弧插驱动部，弧插驱动部与针爪骨架1相连，弧插针组301包括多根弧形的弧插针，摆杆303组件将弧插针组301与弧插驱动部相连。摆杆303组件在弧插驱动部的带动下摆动，弧插针组301位于摆杆303组件的悬置端，弧插针呈圆弧状，且以摆杆303组件与弧插驱动部的连接点为圆心。弧插针组301在弧插驱动部的带动下摆动。当摆杆303组件摆动至最下端时，弧插针组301与移动至最下端的直插针组201交叉，从而完成物料的抓取。
可选的，针爪骨架1包括上基准板101、下基准板102、支撑板103和拉板104。如图2所示，上基准板101和下基准板102均呈矩形，直插驱动部、弧插驱动部、直插连接机构以及摆杆303机构均位于上基准板101和下基准板102之间。上基准板101用以与机器人本体相连。弧插驱动部和直插驱动部均与下基准板102相连。支撑板103的上下两端分别与且上基准板101和下基准板102相连。具体的，支撑板103为两块，两块支撑板103分别与下基准板102相对的左右两侧固定连接，弧插驱动部和直插驱动部位于两块支撑板103之间。两块支撑板103位于靠近直插针机构2的一侧，拉板104也为两块，且位于靠近弧插针机构3的一侧。拉板104的上下两端分别与且上基准板101和下基准板102相连。当然，用户也可根据需要采用其他结构的针爪骨架1，在此不做限定。
可选的，如图4所示，直插驱动部为动力气缸206，直插连接组件包括直插针安装板202和气缸连接板205。直插针安装板202的下端面为第一安装面，第一安装面平行下基准板102，直插针组201安装在第一安装面上。气缸连接板205连接直插针安装板202和动力气缸206的活塞。动力气缸206的活塞伸缩能够带动直插针安装板202沿竖直放向移动，进而带动直插针组201升降。另外，下基准板102具有沿厚度方向贯穿的第一过孔，直插针组201穿过第一过孔延伸至下基准板102的下方。
可选的，动力气缸206垂直下基准板102，动力气缸206的缸筒与下基准板102固定连接，动力气缸206的活塞的上端与气缸连接板205相连，气缸连接板205与直插针安装板202的上端相连。
可选的，为避免直插针组201上下移动时发生偏斜，直插针机构2还包括直线导轨203和导轨安装板204。具体的，导轨安装板204位于直插针安装板202与动力气缸206之间，并与直插针安装板202平行。导轨安装板204的上下两端分别与上基准板101和下基准板102相连，导轨安装板204中部设有气缸连接板205让位的让位口。直线导轨203位于导轨安装板204朝向直插针安装板202的一侧，且设置在让位口的两侧。直插针安装板202设有与直线导轨203配合的轨道滑块，动力气缸206通过气缸连接板205推动直插针安装板202时，直插针安装板202沿直线导轨203滑动。
可选的，如图5所示，摆杆303组件包括弧插针安装板302、摆杆303和连杆304。具体的，弧插针组301安装在弧插针安装板302的下端面。摆杆303的一端与弧插针安装板302相连，另一端与支撑板103铰接。连杆304的一端与摆杆303的中部相连，另一端与弧插驱动部相连。弧插驱动部带动连杆304上下移动，连杆304带动摆杆303绕其与支撑板103的铰接处转动，进而使弧插针组301上下摆动。
可选的，弧插驱动部为动力丝杆组件306摆杆303和连杆304均为两根，两根摆杆303分别与弧插针安装板302的两端固定连接。两根摆杆303远离弧插针安装板302的一端分别与两块支撑板103铰接。两根连杆304分别与两根摆杆303的中部铰接。摆杆303机构还包括驱动板305，两根连杆304分别与驱动板305的两端铰接。驱动板305通过升降滑块与动力丝杆组件306的丝杆相连。驱动板305通过连杆304和摆杆303同时带动弧插针安装板302的两端升降，进而使弧插针安装板302升降过程中保持平衡。另外，下基准板102具有沿厚度方向贯穿的第二过孔，弧插针组301穿过第二过孔延伸至下基准板102的下方。
可选的，抓取物料时，要定量抓取。为调整抓取量，机器人针爪还包括调节机构4。如图1所示，调节机构4包括调节板402和调节螺杆401。调节板402位于下基准板102的下方。调节螺杆401与调节螺母配合对调节板402和下基准板102进行固定。调节板402具有沿竖直方向贯穿的直插通孔和弧插通孔，直插针和弧插针分别穿过直插通孔和弧插通孔、延伸至调节板402的下方。调节螺杆401和调节螺母可改变调节板402的高度。抓取物料时，物料位于直插针、弧插针以及调节板402之间，调节板402的高度改变可物料的抓取量，进而实现定量抓取。当然，用户也可根据需要自行设置直插通孔和弧插通孔的方向，例如，弧插通孔可沿弧插针组301的摆动方向贯穿调节板402。在此不对直插通孔和弧插通孔的方向进行限定。
机器人针爪抓取物料时，先移动至物料上方，然后向下移动。在与物料接触后，直插针组201和弧插针组301伸出插入物料中，完成物料的抓取。为保证机器人针爪能够自动完成物料的抓取，机器人针爪还包括感应机构5。具体的，感应机构5包括压力感应组502，压力感应组502安装在调节板402上。调节板402还具有沿竖直方向贯穿的压力检测口，压力传感器的检测头穿过压力检测口与物料接触，进而检测检测调节板402与物料之间的压力。调节板402上可均匀的分布多个压力传感器，用于检测调节板402下方各个部位的压力。
可选的，感应机构5还包括距离感应组501。如图1所示，距离感应组501包括4个距离感应器，4个距离感应器在下基准板102上呈矩形分布，距离感应器可检测下基准板102与物料之间距离。当然，距离感应器的数量和分布方式可根据用户的需要自行设置，在此不做限定。
抓取前先通过调节螺杆401将调节板402调整至适当高度。抓取过程中，机器人针爪先快速移动至物料上方，当距离感应组501检测到机器人针爪位于物料上方一定高度后，机器人手爪向下移动。调节板402与物料接触后，压力感应组502检测到调节板402与物料之间的压力，当压力达到预设值时，直插针机构2将直插针组201插入物料中，弧插针机构3沿弧线将弧插针插入物料，并使弧插针与直插针交叉，进而使需要抓取的物料位于直插针组201、弧插针组301以及调节板402之间。完成物料的抓取。
本实施例中，机器人针爪通过直插针机构2与弧插针机构3配合完成物料的抓取。同时通过调节机构4以及感应机构5控制物料的抓取量，实现物料的定量、均匀抓取。铺送物料时，弧插针组301收回，物料可沿直插针下落至加工设备上，达到均匀铺送物料的目的。物料的抓取通过机器人针爪实现，可减少作业过程的人力消耗，提高作业效率。
需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
以上对本发明所提供的机器人针爪进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种机器人针爪，其特征在于，包括：
针爪骨架(1)，用以与机器人本体相连；
直插针机构(2)，包括直插针组(201)和直插驱动部，所述直插驱动部与所述针爪骨架(1)相连，所述直插针组(201)包括多根沿竖直方向设置的直插针，所述直插针组(201)通过直插连接组件与所述直插驱动部相连、并在所述直插驱动部的带动下上下移动；
弧插针机构(3)，包括弧插针组(301)和弧插驱动部，所述弧插驱动部与所述针爪骨架(1)相连，所述弧插针组(301)包括多根弧形的弧插针，摆杆(303)组件连接所述弧插针组(301)与所述弧插驱动部、并在所述弧插驱动部的带动下摆动，当所述摆杆(303)组件摆动至最下端时，所述弧插针组(301)可与所述直插针组(201)交叉。
2.根据权利要求1所述的机器人针爪，其特征在于，所述针爪骨架(1)包括上基准板(101)、下基准板(102)、支撑板(103)和拉板(104)，所述上基准板(101)用以与机器人本体相连，所述弧插驱动部和所述直插驱动部均与所述下基准板(102)相连，所述支撑板(103)的上下两端分别与且所述上基准板(101)和所述下基准板(102)相连，所述支撑板(103)为两块，且分别位于所述针爪骨架(1)相对的两侧，所述拉板(104)的上下两端分别与且所述上基准板(101)和所述下基准板(102)相连，所述拉板(104)位于所述针爪骨架(1)远离所述支撑板(103)的一侧。
3.根据权利要求2所述的机器人针爪，其特征在于，所述直插驱动部为动力气缸(206)，所述直插连接组件包括直插针安装板(202)和气缸连接板(205)，所述直插针组(201)与所述直插针安装板(202)的下端相连，所述直插针安装板(202)通过所述气缸连接板(205)与所述动力气缸(206)的活塞相连。
4.根据权利要求3所述的机器人针爪，其特征在于，所述动力气缸(206)垂直所述下基准板(102)，所述动力气缸(206)的缸筒与所述下基准板(102)相连，所述动力气缸(206)的活塞的上端与所述气缸连接板(205)相连。
5.根据权利要求4所述的机器人针爪，其特征在于，所述直插针机构(2)还包括平行所述动力气缸(206)的直线导轨(203)和导轨安装板(204)，所述导轨安装板(204)平行所述直插针安装板(202)、且与所述下基准板(102)固定连接，所述导轨安装板(204)位于所述直插针安装板(202)与所述动力气缸(206)之间，所述直线导轨(203)位于所述导轨安装板(204)朝向所述直插针安装板(202)的一侧，所述直插针安装板(202)设有与所述直线导轨(203)配合的轨道滑块。
6.根据权利要求2至5任意一项所述的机器人针爪，其特征在于，所述摆杆(303)组件包括弧插针安装板(302)、摆杆(303)和连杆(304)，所述弧插针组(301)安装在所述弧插针安装板(302)的下端面，所述摆杆(303)的一端与所述弧插针安装板(302)固定连接，另一端与所述支撑板(103)铰接，所述连杆(304)的一端与所述摆杆(303)的中部铰接，另一端与所述弧插驱动部相连。
7.根据权利要求6所述的机器人针爪，其特征在于，所述弧插驱动部为动力丝杆组件(306)，所述连杆(304)和所述摆杆(303)均为两根，所述摆杆(303)机构还包括驱动板(305)，所述驱动板(305)通过升降滑块与所述动力丝杆组件(306)的丝杆相连，所述驱动板(305)的左右两端分别与一根所述连杆(304)铰接，两根所述连杆(304)分别与两根所述摆杆(303)铰接。
8.根据权利要求2至5任意一项所述的机器人针爪，其特征在于，还包括调节机构(4)，所述调节机构(4)包括位于所述下基准板(102)下方的调节板(402)，所述调节板(402)与所述下基准板(102)通过调节螺杆(401)相连，所述调节板(402)具有贯穿的直插通孔和弧插通孔，所述直插针和所述弧插针分别插入所述直插通孔和所述弧插通孔中。
9.根据权利要求8所述的机器人针爪，其特征在于，还包括感应机构(5)，所述感应机构(5)包括安装在所述调节板(402)上、用以检测所述调节板(402)与物料之间压力的压力感应组(502)。
10.根据权利要求9所述的机器人针爪，其特征在于，所述感应机构(5)还包括安装在所述下基准板(102)上、用以检测所述下基准板(102)与物料之间距离的距离感应组(501)。
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