CN114211515A - 工业用智能机器人仿生机械手抓取设备 - Google Patents

工业用智能机器人仿生机械手抓取设备 Download PDF

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Abstract

本发明涉及工业机器人仿生技术领域，具体涉及一种具备辅助吸附抓取功能的工业用智能机器人仿生机械手抓取设备。工业用智能机器人仿生机械手抓取设备，包括固定轴以及与固定轴滑动配合的驱动板，在所述驱动板的四周等间距的转动连接多个竖向连接板，每个竖向连接板的下边均与一横梁板的中部铰接，每个横梁板的内侧边均与一固定板的边缘铰接，每个横梁板的下部均设置有抓取结构，在所述驱动板的下部固定有竖直的连接杆，所述固定板上开有第一过孔，所述连接杆穿过所述过孔，在所述连接杆的下端固定有用于吸附被抓取物的吸盘。

Description

工业用智能机器人仿生机械手抓取设备
技术领域
本发明涉及工业机器人仿生技术领域，具体为一种工业用智能机器人仿生机械手抓取设备。
背景技术
随着工业智能化的发展，工业智能机器人在越来越多的领域有所运用，智能机器人的仿生机械手设计也更趋多样化，如常见的刚性结构机械手，刚性结构机械手用于抓取形状固定、外表坚硬的物体，然而抓取易碎、易变形物体时，刚性机械手容易对被抓取物造成不必要的损伤或者破坏，因此现有技术中出现了柔性自适应机械手，然而此种机械手仍然存在以下不足之处：1、没有设置辅助结构辅助抓取，由于是柔性机械手，因此存在抓取力度小，抓取不牢固，抓取物易掉落的问题；2、机械手功能单一，抓取一些毛坯部件时，毛坯部件表面往往存在粉末碎屑等杂质，需要额外增加工序，并设置除杂装置对其进行除杂，而无法在抓取时就对其进行除杂。
发明内容
本发明意在提供一种具备辅助吸附抓取功能的工业用智能机器人仿生机械手抓取设备。
本发明方案是：工业用智能机器人仿生机械手抓取设备，包括固定轴以及与固定轴滑动配合的驱动板，在所述驱动板的四周等间距的转动连接多个竖向连接板，每个竖向连接板的下边均与一横梁板的中部铰接，每个横梁板的内侧边均与一固定板的边缘铰接，每个横梁板的下部均设置有抓取结构，在所述驱动板的下部固定有竖直的连接杆，所述固定板上开有第一过孔，所述连接杆穿过所述过孔，在所述连接杆的下端固定有用于吸附被抓取物的吸盘。
本发明的原理及有益效果在于：驱动板可沿着固定轴轴向滑动，由于在所述驱动板的四周等间距的转动连接多个竖向连接板，每个竖向连接板的下边均与一横梁板的中部铰接，每个横梁板的内侧边均与一固定板的边缘铰接，每个横梁板的下部均设置有抓取结构，因此在驱动板沿着固定轴滑动的同时，就会带动连接板来回运动，横梁板就会以与固定板铰接的铰接边为轴来回摆动，从而带动横梁板下部的抓取结构张开或者并拢，张开时释放被抓取物，并拢时抓取被抓取物。
驱动板向下运动，带动横梁板向下摆动，从而使抓取结构并拢抓取被抓取物时，连接杆在驱动板的带动下也将向下运动，从而带动连接杆下端设置的吸盘向下运动，进而使吸盘吸附住被抓取物，从而对被抓取物起到辅助吸附抓取的作用，即使在抓取结构对被抓取物抓取不牢固的时候，被抓取物也不会掉落。
由于连接杆穿过固定板上开设的第一过孔，因此在连接杆直线运动时，固定板还对连接杆起到导向的作用，使得固定板不仅仅起到连接横梁板，为横梁板提供铰接支撑边的作用，还对连接杆起到导向的作用。
进一步，所述的连接杆为柔性杆。被抓取物的结构和大小并不能保证每次都是一致的，柔性杆的设计不仅可以确保连接杆与被抓取物接触时不会产生刚性碰撞，避免对被抓取物造成损伤或破坏，而且还可以抓取不同形状和大小的物体，使用范围更广。
进一步，所述的连接杆采用可伸缩式套管结构。采用伸缩式套管结构，可以根据物体形状和大小来调节连接杆的长短，从而可以抓取不同形状和大小的物体，使用范围更广。
进一步，在所述固定板上开有第二过孔，所述固定轴穿过所述第二过孔，所述的固定轴为中空结构，在所述固定轴内部设有活塞，活塞将固定轴内部分隔成下腔和上腔，活塞的上部与一活塞杆下端连接，活塞杆上端伸出固定轴并与一横杆固定连接，所述横杆与一竖杆固定连接，所述竖杆的下端固定在驱动板上部，所述固定轴的侧壁位于下腔处设有进气门，所述固定轴的底部设有排气门。
原理及有益效果在于：当驱动板沿着固定轴向上运动时，这个时候机械结构张开释放被抓取物，驱动板会带动竖杆向上运动，竖杆进而带动活塞杆向上运动，从而打开进气门，从进气门向下腔吸气，当驱动板沿着固定轴向下运动时，这个时候机械结构并拢抓取被抓取物，驱动板会带动竖杆向下运动，竖杆进而带动活塞杆向下运动，从而打开排气门，从中空的固定轴的下腔向被抓取物吹气，从而可以在抓取被抓取物的同时对被抓取物进行吹气除杂。
本发明方案中，固定轴不仅对驱动板的运动起到支撑和导向的作用，此种设计结构还类似于气缸的结构，中空的固定轴、活塞、活塞杆、横杆、竖杆和驱动板的配合，同时实现对被抓取物的除杂效果。
进一步，在所述排气门处设有排气管，在所述排气管内部设有扇叶，排气管位于吸盘的侧面，所述扇叶为疏松多孔结构，扇叶内填充有吸湿性高的海绵。通过排气管和扇叶，可以使吹到被抓取物表面的气流对被抓取物除杂的效果更好。吸湿性高的海绵从空气中吸收水分变得湿润，然后在气流的作用下转动，气流对被抓取物的表面除杂，气流和扇叶的转动将部分水气甩出，使得被抓取物体的表面湿润，提升吸盘对物体的吸附性能。
进一步，在所述固定板的底部设有摄像头，还包括控制单元和驱动机构，所述控制单元根据摄像头采集的被抓取物信息向驱动机构发送控制指令，所述驱动机构根据控制指令带动驱动板运动。
有益效果：通过摄像头可以采集被抓取物的信息，从而传给控制单元，控制单元进而分析出被抓取物的形状和大小，进而向驱动机构发送控制指令，通过驱动机构控制驱动板在固定轴上滑动的距离，进而控制机械手张开角度以抓取不同尺寸大小的被抓取物。
附图说明
图1为本发明工业用智能机器人仿生机械手抓取设备实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细说明：
说明书附图中的附图标记包括：固定轴1、驱动板2、固定板3、摄像头4、竖向连接板5、抓取结构6、横梁板601、外侧版602、内侧板603、拉簧604、连接杆7、吸盘8、活塞9、活塞杆10、横杆11、竖杆12、进气门13、排气门14、排气管15、扇叶16。
实施例如附图1所示：工业用智能机器人仿生机械手抓取设备，包括固定轴1以及与固定轴1滑动配合的驱动板2，本实施例所述驱动板2通过直线电机驱动。
在所述驱动板2的四周等间距的转动连接多个竖向连接板5，本实施例优选设置四个竖向连接板5。每个竖向连接板5的下边均与一横梁板601的中部铰接，每个横梁板601的内侧边均与一固定板3的边缘铰接。
在固定板3的底部设有摄像头4，本实施例中，在所述驱动板2底部还设置有摄像头4保护罩，所述摄像头4位于摄像头4保护罩内，在摄像头4保护罩底部开有通孔，所述摄像头4的镜头与所述通孔位置正对。
每个横梁板601的下部均设置有抓取结构6，本实施例中，抓取结构6为柔性抓取结构6，抓取结构6包括可包络被抓取物的三节子结构：每节子结构均包括横梁板601、上边与横梁板601铰接的外侧板和上边与横梁板601铰接的内侧板603，每一节外侧板的下边均与下一节横梁板601的侧边铰接，每一节内侧板603的下边均与下一节横梁板601的侧边铰接，在每节子结构的横梁板601底部和外侧板内侧均铰接有拉簧604。三节子结构的内侧板603均采用柔性材料制成的柔性板。各节子结构的横梁板601由上至下尺寸依次减小，每节子结构的内侧板603尺寸均小于外侧板的尺寸。
上述抓取结构6的设计类似于曲柄滑块机构。
本实施例中，还包括控制单元和驱动机构，所述控制单元根据摄像头4采集的被抓取物信息向驱动机构发送控制指令，所述驱动机构根据控制指令带动驱动板2运动。
在所述驱动板2的下部固定有竖直的连接杆7，所述固定板3上开有第一过孔，所述连接杆7穿过所述过孔，所述的连接杆7为柔性杆。在所述连接杆7的下端固定有用于吸附被抓取物的吸盘8。
驱动板2向下运动，带动横梁板601向下摆动，从而使抓取结构6并拢抓取被抓取物时，连接杆7在驱动板2的带动下也将向下运动，从而带动连接杆7下端设置的吸盘8向下运动，进而使吸盘8吸附住被抓取物，从而对被抓取物起到辅助吸附抓取的作用，即使在抓取结构6对被抓取物抓取不牢固的时候，被抓取物也不会掉落。
由于连接杆7穿过固定板3上开设的第一过孔，因此在连接杆7直线运动时，固定板3还对连接杆7起到导向的作用。
在另一实施例中，所述的连接杆7采用可伸缩式套管结构。
本实施例中，在所述固定板3上开有第二过孔，所述固定轴1穿过所述第二过孔，所述的固定轴1为中空结构，在所述固定轴1内部设有活塞9，活塞9将固定轴1内部分隔成下腔和上腔，活塞9的上部与一活塞杆10下端连接，活塞杆10上端伸出固定轴1并与一横杆11固定连接，所述横杆11与一竖杆12固定连接，所述竖杆12的下端固定在驱动板2上部，所述固定轴1的侧壁位于下腔处设有进气门13，所述固定轴1的底部设有排气门14。在所述排气门14处设有排气管15，在所述排气管15内部设有排气扇叶16。排气管位于吸盘的侧面，所述扇叶为疏松多孔结构，扇叶内填充有吸湿性高的海绵。通过排气管和扇叶，可以使吹到被抓取物表面的气流对被抓取物除杂的效果更好。吸湿性高的海绵从空气中吸收水分变得湿润，然后在气流的作用下转动，气流对被抓取物的表面除杂，气流和扇叶的转动将部分水气甩出，使得被抓取物体的表面湿润，提升吸盘对物体的吸附性能。
本方案中，固定轴1采用类似于气缸的结构，当驱动板2沿着固定轴1向上运动时，驱动板2会带动竖杆12向上运动，竖杆12进而带动活塞杆10向上运动，从而打开进气门13，从进气门13向下腔吸气，当驱动板2沿着固定轴1向下运动时，这个时候机械结构并拢抓取被抓取物，驱动板2会带动竖杆12向下运动，竖杆12进而带动活塞杆10向下运动，从而打开排气门14，从中空的固定轴1的下腔向被抓取物吹气，从而可以在抓取被抓取物的同时，对被抓取物进行吹气除杂。
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (6)

1.工业用智能机器人仿生机械手抓取设备，其特征在于：包括固定轴以及与固定轴滑动配合的驱动板，在所述驱动板的四周等间距的转动连接多个竖向连接板，每个竖向连接板的下边均与一横梁板的中部铰接，每个横梁板的内侧边均与一固定板的边缘铰接，每个横梁板的下部均设置有抓取结构，在所述驱动板的下部固定有竖直的连接杆，所述固定板上开有第一过孔，所述连接杆穿过所述过孔，在所述连接杆的下端固定有用于吸附被抓取物的吸盘。
2.根据权利要求1所述的工业用智能机器人仿生机械手抓取设备，其特征在于：所述的连接杆为柔性杆。
3.根据权利要求1所述的工业用智能机器人仿生机械手抓取设备，其特征在于：所述的连接杆采用可伸缩式套管结构。
4.根据权利要求1所述的工业用智能机器人仿生机械手抓取设备，其特征在于：在所述固定板上开有第二过孔，所述固定轴穿过所述第二过孔，所述的固定轴为中空结构，在所述固定轴内部设有活塞，活塞将固定轴内部分隔成下腔和上腔，活塞的上部与一活塞杆下端连接，活塞杆上端伸出固定轴并与一横杆固定连接，所述横杆与一竖杆固定连接，所述竖杆的下端固定在驱动板上部，所述固定轴的侧壁位于下腔处设有进气门，所述固定轴的底部设有排气门。
5.根据权利要求4所述的工业用智能机器人仿生机械手抓取设备，其特征在于：在所述排气门处设有排气管，在所述排气管内部设有扇叶，排气管位于吸盘的侧面，所述扇叶为疏松多孔结构，扇叶内填充有吸湿性高的海绵。
6.根据权利要求5所述的工业用智能机器人仿生机械手抓取设备，其特征在于：在所述固定板的底部设有摄像头，还包括控制单元和驱动机构，所述控制单元根据摄像头采集的被抓取物信息向驱动机构发送控制指令，所述驱动机构根据控制指令带动驱动板运动。
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