CN115366144A - 机械手 - Google Patents

Abstract

本发明的课题在于提供一种能够适用于表面形状不规则的物体的抓取与搬运的机械手。本发明的机械手具有：吸盘，其用于吸附在物体表面上，吸盘具有多个且呈阵列排布；连接管，其具有弹性且具有多个，多个连接管与多个吸盘一一对应地连接；以及底板，其具有柔软性且与多个吸盘的排布阵列对应地开有多个限位孔，多个吸盘一一对应地固定于多个限位孔内，吸盘均开有吸盘孔，与吸盘对应连接的连接管的中空部与吸盘孔相联通。

Description

机械手

技术领域

本发明涉及一种机械手，尤其涉及一种吸盘机械手。

背景技术

目前，机械手被广泛应用于各种工业生产过程中，经常承担在一个地方抓取物体并在另一地方将其放下的作业。这些机械手通常采用夹取式、吸盘式等结构。

专利文献1中公开了一种平板料柔性吸盘机械手,通过采用吸盘式取料和可以根据机械臂的大小尺寸变换整个吸盘机械手和机械手安装板尺寸的设计结构，实现不同大小的平板料的搬运与取放料。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：中国专利申请CN208305097U

发明内容

发明要解决的问题

在专利文献1中，吸盘机械手可以针对平板料进行搬运与取放料，但在工业生产过程中，有些需要抓取与搬运的物体的表面形状不规则，对于形状不规则的物体，例如洗发水、化妆品等，专利文献1中的吸盘机械手无法实现抓取与搬运。

因此，本发明的目的在于提出一种能够适用于表面形状不规则的物体的抓取与搬运的吸盘式机械手。

解决问题的技术手段

本发明的机械手具有：吸盘，其用于吸附在物体表面上，吸盘具有多个且呈阵列排布；连接管，其具有弹性且具有多个，多个连接管与多个吸盘一一对应地连接；以及底板，其具有柔软性且与多个吸盘的排布阵列对应地开有多个限位孔，多个吸盘一一对应地固定于多个限位孔内，吸盘均开有吸盘孔，与吸盘对应连接的连接管的中空部与吸盘孔相联通。

发明的效果

根据本发明，吸盘式机械手能够适用于表面形状不规则的物体的抓取与搬运。

附图说明

图1为表示本发明第一实施方式的机械手结构的立体图。

图2为表示本发明第一实施方式的机械手结构的主视图。

图3为表示本发明第一实施方式的机械手结构的仰视图。

图4为表示图3中A-A截面的截面图。

图5为表示本发明第一实施方式的机械手结构的使用状态参考图。

图6为表示本发明第一实施方式的机械手系统的构成图。

图7为表示本发明第一实施方式的机械手系统的控制方法的流程图。

图8为表示本发明第一实施方式的机械手系统的控制方法的流程图。

图9为表示本发明第二实施方式的机械手结构的立体图。

具体实施方式

下面，参照附图，说明用于实施本发明的实施方式。此外，本发明不限定于以下的实施方式，在本发明的技术概念中还将各种变形例、应用例包含在该范围内。

第一实施方式

图1至图5为表示本发明第一实施方式的机械手结构的视图。如图所示，本实施方式的机械手100具有吸盘1、橡胶板2、弹簧管3、弹簧箱4和套管5。

机械手100利用吸盘1吸附在物体表面上的吸附力抓取对象物体10。对象物体10可以为平面或表面形状不规则的物体等，其表面面积优选为大于10平方厘米。吸盘1具有多个且呈阵列排布。吸盘1的数量不限，可根据实际使用具体设置，本实方式中吸盘的数量为9个，实际使用中也可设置为16个、18个等。吸盘1用于实现对物体的吸附，制作材料不限，优选为由橡胶类材料制作。吸盘1的直径可根据实施环境及适用对象物体大小设置，优选为20mm以上。

吸盘1固定在柔软的橡胶板2上。在橡胶板2上与吸盘1的排布阵列对应地开有多个限位孔，吸盘1一一对应地固定于多个限位孔内形成吸盘组合。橡胶板2也可以为其他材质的柔软的底板。在吸盘吸附、抓取对象物体的过程中，如果被吸附物体产生摇晃，则吸盘不能牢靠地吸附对象物体。柔软的底板能够将吸盘的活动范围限定在一定的范围内，便于吸盘在该区域范围内抓取对象物体，且能够在物体的表面面积的范围内，让尽可能多的吸盘吸附在对象物体上。柔软的底板的硬度优选为邵氏硬度A40至A80，在该硬度范围内，既可以使吸盘灵活地活动，又可以使吸盘在吸附、抓取对象物体的过程中始终保持在一个稳定的位置。

每个吸盘1均对应地连接有一根弹簧管3。弹簧管3的数量与吸盘1数量对应。每个吸盘1均开有吸盘孔，与该吸盘1对应连接的弹簧管3的中空部与该吸盘孔相联通。弹簧管3的截面直径优选为6mm以上。弹簧管3的弹性优选为1N/cm以内。弹簧管3也可以为其他具有弹性、有可伸缩性的管子。具有弹性、有可伸缩性的管子可以使吸盘有活动的空间，并且使吸盘具有能够在压力的作用下主动地贴合对象物体表面的弹力。

弹簧箱4位于弹簧管3的与所述吸盘相连接的一端的相对端，用于容纳弹簧管3。弹簧箱4的材料优选为树脂类材料。抓取到对象物体之后，由于吸盘1、橡胶板2以及弹簧管3等都是非刚性的，对象物体会左右摇摆，不能够被准确地放置到目标位置上。弹簧箱4能够限制摆动的幅度，使吸盘1、橡胶板2以及弹簧管3不大幅摆动。弹簧管3套在弹簧箱4内，在放置抓取到的对象物体时，能够将该对象物体放置到准确的位置，能够保证放置位置的准确性。

套管5套在位于呈矩阵排列的9个弹簧管的中心的弹簧管的外周上。套管5的一端通过螺纹、卡合或粘合等方式固定于橡胶板2，另一端通过螺纹、卡合或粘合等方式固定于弹簧箱4。套管5的材质可为铝材管、钢管或树脂管等。通过套管5的刚性连接，能够对整个橡胶板2上的吸盘组合进行位置限定。

通过以上结构，机械手100具有灵活的弹性结构，在抓取表面形状不规则的如表面是曲面的对象物体时，能够使更多的吸盘更好地贴附对象物体的表面，实现表面形状不规则的物体的抓取与搬运。

图6为表示本发明第一实施方式的机械手系统的构成图。如图所示，机械手系统200具有机械手100和真空感应器9、电磁阀6、压缩空气机7及真空泵8。

每个弹簧管3对应地连接有一个电磁阀6。电磁阀6用于切换吸盘的吸附状态和释放状态，在吸附状态下，吸盘1获得使吸盘1吸附于对象物体的吸附力，而使机械手100对对象物体进行抓取；在释放状态下，吸盘1获得使吸盘1释放被吸附对象物体的释放力，而使机械手100释放被吸附的对象物体。

电磁阀6优选为三通电磁阀。电磁阀6的第一通道通过气管与弹簧管3连接，第二通道通过气管与压缩空气机7连接，第三通道通过气管与真空泵8连接。通过接通电磁阀6的第一通道与第三通道，能够使吸盘1获得使吸盘1吸附于对象物体的吸附力；通过接通电磁阀6的第一通道与第二通道，能够使吸盘1获得释放被吸附的对象物体的释放力。

每个弹簧管3对应地连接有一个真空感应器9。真空感应器9用于检测与其对应连接的气管内的真空压力。当机械手100抓取到对象物体后，真空感应器9检测与其对应的气管内的真空压力是否达到阈值，当检测到气管内的真空压力未达到阈值时，与未达到阈值的气管对应的电磁阀6关断对该气管的进出气。

由于抓取的对象物体大小及规格不同，且物体受抓取的面积有限,当机械手100抓取到对象物体后，有些吸盘没办法接触到物体，并未吸附在物体上。通过判断气管内的真空压力是否达到阈值，能够判断出哪些吸盘切实吸附在对象物体上，哪些吸盘没有吸附在物体上。通过电磁阀6将未吸附在物体上的吸盘对应的气管的进出气关断，使得整个真空系统成为一个封闭的回路，能够使吸附在物体表面的吸盘的真空压力得以保持，能够实现尺寸不同的对象物体的抓取。

该阈值为根据真空泵的规格设定，优选设定为大于正常吸附真空压的1/2即一半左右。当真空感应器9检测到气管内的真空压力低于1/3时，即表示存在漏气，吸盘没有吸附在物体上。本实施例中真空泵的压力为-90kpa，阈值设定为-30Kpa。

图7、图8为表示本发明第一实施方式的机械手系统的控制方法的流程图。

图7表示机械手系统200抓取对象物体10的流程图。如图7所示，在步骤S701中，将机械手100移动至对象物体10的范围，并进入步骤S702。在步骤S702中，接通真空泵8，并进入步骤S703。通过接通电磁阀6的第一通道与第三通道，真空泵8通过气管、弹簧管3与吸盘1接通，能够使吸盘1获得使吸盘1吸附于对象物体10的吸附力。在步骤S703中，向对象物体10施加压力，并进入步骤S704。将机械手整体向对象物体10方向移动，而使吸盘1、弹簧管3向对象物体10按压，能够使吸盘1通过弹簧管3的弹力贴附至对象物体10的表面，并利用由真空泵8提供的吸附力吸附至对象物体10的表面。在步骤S704中，对各气管进行压力检测，检测各气管中的压力是否达到阈值。通过各个真空感应器9检测与该真空感应器9对应的气管内的真空压力是否达到阈值。当各气管中存在压力未达到阈值的情况时，进入步骤S705。当各气管中存在压力均达到阈值的情况时，进入步骤S706。在步骤S705中，通过气管中压力未达到阈值的气管所对应的电磁阀6关断对该气管的进出气，使得整个真空系统成为一个封闭的回路，能够使吸附在物体表面的吸盘的真空压力得以保持，并进入步骤S706。在步骤S706中，保持真空泵的接通状态，使得吸附在物体表面的吸盘的真空压力得以保持，并进入步骤S707。在步骤S707中，机械手100对对象物体10进行抓取。

图8表示机械手系统200释放对象物体10的流程图。如图8所示，在步骤S801中，机械手100将对象物体10放置到目标位置，并进入步骤S802。在步骤S802中，接通压缩空气机7，并进入步骤S803。通过接通电磁阀6的第一通道与第二通道，压缩空气机7通过气管、弹簧管3与吸盘1接通，能够使吸盘1获得释放被吸附的对象物体10的释放力。在步骤S803中，机械手100释放对象物体10。

第二实施方式

图9为表示本发明第二实施方式的机械手结构的视图。如图所示，本实施方式的机械手300具有吸盘11、橡胶板12、波纹管13。以下对与第一实施方式相同的构成省略描述。

每个吸盘11均对应地连接有一根波纹管13。波纹管13的数量与吸盘11数量对应。每个吸盘11均开有吸盘孔，与该吸盘11对应连接的波纹管13的中空部与该吸盘孔相联通。波纹管13可以使吸盘有活动的空间，并且使吸盘具有能够在压力的作用下主动地贴合对象物体表面的弹力。且由于波纹管13具有一定的刚性，能够限制在抓取到对象物体之后对象物体摆动的幅度，使吸盘11、橡胶板12不大幅摆动，在放置抓取到的对象物体时，能够将该对象物体放置到准确的位置，能够保证放置位置的准确性。通过波纹管13的刚性连接，能够对整个橡胶板12上的吸盘组合进行位置限定。

通过以上结构，机械手300具有结构简单且灵活的弹性结构，在抓取表面形状不规则的如表面是曲面的对象物体时，能够使更多的吸盘更好地贴附对象物体的表面，实现表面形状不规则的物体的抓取与搬运。

以上说明了本发明的各种实施方式以及变形例，但本发明不限定于这些内容。在本发明的技术思想的范围内考虑到的其他方式也包括在本发明的范围内。

符号说明

100：机械手，200：机械手系统，300：机械手，1：吸盘，2：橡胶板，3：弹簧管，4：弹簧箱，5：套管，6：电磁阀，7：压缩空气机，8：真空泵，9：真空感应器，10：对象物体，11：吸盘，12：橡胶板，13：波纹管。

Claims (10)

1.一种机械手，其特征在于，具有：

吸盘，其用于吸附在物体表面上，所述吸盘具有多个且呈阵列排布；

连接管，其具有弹性且具有多个，所述多个连接管与所述多个吸盘一一对应地连接；以及

底板，其具有柔软性且与所述多个吸盘的排布阵列对应地开有多个限位孔，所述多个吸盘一一对应地固定于所述多个限位孔内，

所述吸盘均开有吸盘孔，与所述吸盘对应连接的连接管的中空部与所述吸盘孔相联通。

2.如权利要求1所述的机械手，其特征在于，

所述机械手进一步具有弹簧箱，所述弹簧箱位于所述连接管的与所述吸盘相连接的一端的相对端，所述弹簧箱用于容纳多个所述连接管。

3.如权利要求1所述的机械手，其特征在于，

所述连接管为弹簧管。

4.如权利要求3所述的机械手，其特征在于，

所述机械手进一步具有刚性套管，所述套管套在多个所述弹簧管的其中之一的外周上，且所述套管的部分容纳于所述弹簧箱内，所述套管的一端连接于所述底板上，另一端连接于所述弹簧箱上。

5.如权利要求1所述的机械手，其特征在于，

所述连接管为波纹管。

6.如权利要求1所述的机械手，其特征在于，

所述底板为邵氏硬度范围为A40至A80的柔性材料。

7.一种机械手系统，其特征在于，含有：

机械手，其具备：

吸盘，其用于吸附在物体表面上，所述吸盘具有多个且呈阵列排布；

连接管，其具有弹性且具有多个，所述多个连接管与所述多个吸盘一一对应地连接；以及

底板，其具有柔软性且与所述多个吸盘的排布阵列对应地开有多个限位孔，所述多个吸盘一一对应地固定于所述多个限位孔内，

所述吸盘均开有吸盘孔，与所述吸盘对应连接的连接管的中空部与所述吸盘孔相联通，

所述机械手系统进一步含有：

电磁阀，其具有多个，所述多个电磁阀通过气管与所述多个连接管一一对应地连接,所述电磁阀用于切换吸盘的吸附状态和释放状态，在所述吸附状态下，所述吸盘获得使吸盘吸附于物体的吸附力，而使所述机械手对所述物体进行抓取，在所述释放状态下，所述吸盘获得使吸盘释放所述被吸附物体的释放力，而使所述机械手释放所述物体；以及

真空感应器，其具有多个，所述多个真空感应器通过气管与所述多个连接管一一对应地连接,所述真空感应器用于检测所述气管内的真空压力，

当所述机械手抓取到所述物体后，所述多个真空感应器检测与其对应的所述气管内的真空压力是否达到阈值，当检测到所述气管内的真空压力未达到阈值时，与未达到阈值的所述气管对应的所述电磁阀关断对该气管的进出气。

8.如权利要求7所述的机械手系统，其特征在于，

所述多个电磁阀的第一通道通过气管与所述多个连接管一一对应地连接，

所述机械手系统进一步含有：

压缩空气机，其通过气管与所述多个电磁阀的第二通道相连；以及

真空泵，其通过气管与所述多个电磁阀的第三通道相连，

通过接通所述多个电磁阀的所述第一通道与第三通道，能够使所述吸盘获得使吸盘吸附于物体的吸附力，通过接通所述电磁阀的所述第一通道与第二通道，能够使所述吸盘获得释放所述被吸附物体的释放力。

9.一种机械手系统的控制方法，其特征在于，

所述机械手系统含有：

机械手，所述机械手具备：

吸盘，其用于吸附在物体表面上，所述吸盘具有多个且呈阵列排布；

连接管，其具有弹性且具有多个，所述多个连接管与所述多个吸盘一一对应地连接；以及

底板，其具有柔软性且与所述多个吸盘的排布阵列对应地开有多个限位孔，所述多个吸盘一一对应地固定于所述多个限位孔内，

所述吸盘均开有吸盘孔，与所述吸盘对应连接的连接管的中空部与所述吸盘孔相联通，

所述机械手系统进一步含有：

电磁阀，其具有多个，所述多个电磁阀通过气管与所述多个连接管一一对应地连接,所述电磁阀用于切换吸盘的吸附状态和释放状态，在所述吸附状态下，使所述吸盘获得使吸盘吸附于物体的吸附力，而使所述机械手对所述物体进行抓取，在所述释放状态下，所述吸盘获得释放所述被吸附物体的释放力，而使所述机械手释放所述物体；以及

真空感应器，其具有多个，所述多个真空感应器通过气管与所述多个连接管一一对应地连接,所述真空感应器用于检测所述气管内的真空压力，

所述机械手系统的控制方法包括：

压力检测步骤，其当所述机械手抓取到所述物体后，通过所述多个真空感应器检测与所述真空感应器对应的所述气管内的真空压力是否达到阈值；以及

关断步骤，其当检测到所述气管内的真空压力未达到阈值时，关断与未达到阈值的所述气管对应的所述电磁阀对该气管的进出气。

10.如权利要求9所述的机械手系统的控制方法，其特征在于，

所述多个电磁阀的第一通道通过气管与所述多个连接管一一对应地连接，

所述机械手系统进一步含有：

压缩空气机，其通过气管与所述多个电磁阀的第二通道相连；以及

真空泵，其通过气管与所述多个电磁阀的第三通道相连，

所述机械手系统的控制方法进一步包括：

抓取步骤，其通过接通所述多个电磁阀的所述第一通道与第三通道，能够使所述吸盘获得使吸盘吸附于物体的吸附力，而使所述机械手对所述物体进行抓取；以及

释放步骤，其通过接通所述电磁阀的所述第一通道与第二通道，能够使所述吸盘获得释放所述被吸附物体的释放力，而使所述机械手释放所述物体。

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