CN116460879A - 一种用于抓取球类物体的机械爪 - Google Patents

一种用于抓取球类物体的机械爪 Download PDF

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Abstract

一种用于抓取球类物体的机械爪,包括:支撑杆,支撑杆为可伸缩结构,支撑杆的一端传动连接有驱动臂,驱动臂用以提供支撑杆至少六个方向的运动自由度;往复件,设置在支撑杆远离驱动臂的一端,往复件包括与支撑杆滑接抵撑环,支撑杆的前端设置有吸盘,抵撑环与吸盘有选择的抵接或不接触,其中,当抵撑环与吸盘抵接时,吸盘的抽吸端与待抓取球体适配;机械爪,设置在抵撑环和支撑杆之间,机械爪与支撑杆传动连接,机械爪内设置有回弹件,回弹件具有一支撑端,支撑端朝向吸盘,待抓取球体通过支撑端和吸盘配合与机械爪固定。本发明能够实现稳定性强,并且精准度高的针对球类物体进行夹持运输,降低对待抓取球体的损伤,提高施工效率。

Description

一种用于抓取球类物体的机械爪
技术领域
本发明属于机械手技术领域,尤其涉及一种用于抓取球类物体的机械爪。
背景技术
夹爪机械臂作为常见的工业机器人,能够有效替代人工进行繁重的劳动,实现生产的机械自动化,但是现有的机械手大多仅适用于夹取形状规整的物体,对于一些球体物品不能做到稳定、精准的夹持搬运,在搬运时因球体外形的翻转,不仅使得其逐渐脱离机械爪,造成物品损坏,并且球体外形的凸出部分与机械爪接触剐蹭,容易导致球体表面损伤。因此亟待一种用于抓取球类物体的机械爪。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于抓取球类物体的机械爪,以解决上述问题,能够实现稳定性强,并且精准度高的针对球类物体进行夹持运输,降低对待抓取球体的损伤,提高施工效率。
为实现上述目的,本发明提供了如下方案:一种用于抓取球类物体的机械爪,包括:
支撑杆,所述支撑杆为可伸缩结构,所述支撑杆的一端传动连接有驱动臂,所述驱动臂用以提供所述支撑杆至少六个方向的运动自由度;
往复件,设置在所述支撑杆远离所述驱动臂的一端,所述往复件包括与所述支撑杆滑接抵撑环,所述支撑杆的前端设置有吸盘,所述抵撑环与所述吸盘有选择的抵接或不接触,其中,当所述抵撑环与所述吸盘抵接时,所述吸盘的抽吸端与待抓取球体适配;
机械爪,设置在所述抵撑环和所述支撑杆之间,所述机械爪与所述支撑杆传动连接,所述机械爪内设置有回弹件,所述回弹件具有一支撑端,所述支撑端朝向所述吸盘,所述待抓取球体通过所述支撑端和所述吸盘配合与所述机械爪固定。
优选的,所述支撑杆的前端设置有伸缩件,所述伸缩件包括一端与所述支撑杆固接的升降气缸,所述升降气缸另一端固接有传动杆,所述吸盘固接在所述传动杆的前端,所述传动杆上设置有移动件,所述抵撑环套设在所述传动杆上,所述抵撑环的一端与所述移动件传动连接。
优选的,所述移动件包括套设固接在所述传动杆上的定位环,所述定位环的外周侧固接有支撑座,所述抵撑环外侧壁与所述支撑座对应固接有连接座,所述支撑座与所述连接座之间设置有活塞杆,所述活塞杆的两端分别与所述连接座和所述支撑座固接。
优选的,所述抵撑环靠近所述吸盘的一侧开设有凹槽,所述凹槽与所述吸盘适配,所述凹槽内壁面设置有柔性支撑层,所述柔性支撑层与所述吸盘抵接。
优选的,所述回弹件包括与所述机械爪转接的夹持座,所述夹持座为弧形结构,所述夹持座的凹陷处朝向所述吸盘,所述支撑端为所述夹持座,所述夹持座与所述机械爪之间设置有弹性件。
优选的,所述弹性件包括阻尼器,所述夹持座的中部穿设有第一转轴,所述第一转轴的两端贯穿所述夹持座伸入所述机械爪,所述机械爪与所述第一转轴对应固接有固定座,所述第一转轴与所述固定座转接,所述阻尼器设置在所述夹持座与所述固定座之间,所述阻尼器的两端分别与所述夹持座和所述固定座固接。
优选的,所述机械爪分别具有第一传动爪和第二传动爪,所述第一传动爪包括套设固接在所述支撑杆上的第一套环,所述第一套环外周侧周向等间距固接有至少三个转接座,所述转接座上转接有第一连杆的一端,所述第一连杆的另一端与所述第二传动爪传动连接,所述定位环与所述转接座对应固接有调节座,所述调节座的一端伸出所述定位环与所述第一连杆转接。
优选的,所述第二传动爪包括一端与所述第一连杆转接的第二连杆,所述第一连杆侧壁面固接有支板,所述支板上固接有电动推杆的一端,所述第二连杆内开设有空槽,所述电动推杆的另一端伸入所述空槽与所述第二连杆中部转接,所述回弹件设置在所述空槽内与所述第二连杆转接。
优选的,所述驱动臂包括与工作平台转接的转盘,所述转盘上设置有主级控制臂的一端,所述主级控制臂可相对于所述转盘转动,且所述主级控制臂转动方向与所述转盘转动方向垂直,所述主级控制臂的另一端设置有次级控制臂,所述次级控制臂与所述主级控制臂转接,所述次级控制臂的前端转接有安装块,所述支撑杆的一端与所述安装块固接。
优选的,所述主级控制臂包括一端穿设有第二转轴的第一控制杆,所述转盘上固接有支撑板,所述第二转轴的两端贯穿所述第一控制杆与所述支撑板转接,所述转盘上位于所述支撑板的一侧固接有油缸的一端,所述油缸的另一端通过铰接轴与所述第一控制杆的中部铰接。
与现有技术相比,本发明具有如下优点和技术效果:
本发明利用驱动臂控制支撑杆调节方向,通过与支撑杆滑接的抵撑环与吸盘抵接,从而控制吸盘的抽吸端与待抓取球体适配,当需要对不同型号的球类进行夹持固定时,通过抵撑环挤压吸盘对球体吸附,随后通过机械爪与支撑杆传动沿球体的外周侧方向进行移动夹持,在机械爪夹持待抓取球体时,预先通过吸盘对待抓取球体进行稳固,然后回弹件与球体直接接触,避免机械爪在收拢运动以及运输作用时机械外壁与球体的弧形凸出面接触,导致对球体的刮损,通过设置在机械爪内部的回弹件与球体抵接,利用其支撑端与吸盘配合进行对球体的固定。
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一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图:
图1为整体装置的结构示意图;
图2为整体装置的结构侧视图;
图3为机械爪的结构示意图;
图4为图3A处的局部放大图;
图5为机械爪的结构侧视图;
图6为夹持座的结构示意图;
其中,1、支撑杆;2、抵撑环;3、吸盘;4、待抓取球体;5、机械爪;51、第一套环;52、转接座;53、第一连杆;54、调节座;55、第二连杆;56、支板;57、电动推杆;58、转杆;59、第四转轴;6、升降气缸;7、传动杆;8、定位环;9、支撑座;10、连接座;11、活塞杆;12、夹持座;13、阻尼器;14、第一转轴;15、固定座;16、主级控制臂;161、第一控制杆;162、第二转轴;163、支撑板;164、油缸;165、铰接轴;17、次级控制臂;171、第二控制杆;172、第三转轴;173、第一电机;18、安装块;19、第二电机;20、工业相机;21、转盘;22、工作平台;23、第三电机;24、主动齿轮。
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。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例:参照图1-6,一种用于抓取球类物体的机械爪,包括:
支撑杆1,支撑杆1为可伸缩结构,支撑杆1的一端传动连接有驱动臂,驱动臂用以提供支撑杆1至少六个方向的运动自由度;
往复件,设置在支撑杆1远离驱动臂的一端,往复件包括与支撑杆1滑接抵撑环2,支撑杆1的前端设置有吸盘3,抵撑环2与吸盘3有选择的抵接或不接触,其中,当抵撑环2与吸盘3抵接时,吸盘3的抽吸端与待抓取球体4适配;
机械爪5,设置在抵撑环2和支撑杆1之间,机械爪5与支撑杆1传动连接,机械爪5内设置有回弹件,回弹件具有一支撑端,支撑端朝向吸盘3,待抓取球体4通过支撑端和吸盘3配合与机械爪5固定。
本发明利用驱动臂控制支撑杆1调节方向,通过与支撑杆1滑接的抵撑环2与吸盘3抵接,从而控制吸盘3的抽吸端与待抓取球体4适配,当需要对不同型号的球类进行夹持固定时,通过抵撑环2挤压吸盘3对球体吸附,随后通过机械爪5与支撑杆1传动沿球体的外周侧方向进行移动夹持,在机械爪5夹持待抓取球体4时,预先通过吸盘3对待抓取球体4进行稳固,然后回弹件与球体直接接触,避免机械爪5在收拢运动以及运输作用时机械外壁与球体的弧形凸出面接触,导致对球体的刮损,通过设置在机械爪5内部的回弹件与球体抵接,利用其支撑端与吸盘3配合进行对球体的固定,并且本技术方案中回弹件和吸盘3均采用柔性材质,不仅能够有效保护待抓取球体4,并且吸盘3在抵撑环2的支撑下,在与球体表面接触时能够吸收振动作用,进一步提高对待抓取球体4的保护能力,并且利用回弹件的弹性复位作用,在待抓取球体4脱离机械爪5时减少能量消耗。
进一步的,支撑杆1的前端设置有伸缩件,伸缩件包括一端与支撑杆1固接的升降气缸6,升降气缸6另一端固接有传动杆7,吸盘3固接在传动杆7的前端,传动杆7上设置有移动件,抵撑环2套设在传动杆7上,抵撑环2的一端与移动件传动连接。
进一步的,移动件包括套设固接在传动杆7上的定位环8,定位环8的外周侧固接有支撑座9,抵撑环2外侧壁与支撑座9对应固接有连接座10,支撑座9与连接座10之间设置有活塞杆11,活塞杆11的两端分别与连接座10和支撑座9固接。
参照图3-5,通过控制升降气缸6开闭,实现传动杆7与支撑杆1的相对滑动,便于调节吸盘3与机械爪5的相对位置,使得机械爪5与通过吸盘3吸附进行固定的待抓取球体4之间存在支撑机械爪5运动的夹持间隔,使得回弹件与待抓取球体4预先接触,保障对待抓取球体4的保护作用,并且通过活塞杆11控制抵撑环2沿传动杆7滑动,通过抵撑环2与吸盘3抵接,调节吸盘3对待抓取球体4的吸附周径,提高适用范围,并且在释放球体时,通过抵撑环2移动吸盘3撑开不与球体表面贴合,便可实现球体的抓取运送。
进一步的,抵撑环2靠近吸盘3的一侧开设有凹槽,凹槽与吸盘3适配,凹槽内壁面设置有柔性支撑层,柔性支撑层与吸盘3抵接。
本技术方案中柔性支撑层优选但不限于采用橡胶材质、或者使用填充气囊,利用对填充气囊的收放气体,更便于工作人员调节吸盘3与待抓取球体4的吸附效果。
进一步的,回弹件包括与机械爪5转接的夹持座12,夹持座12为弧形结构,夹持座12的凹陷处朝向吸盘3,支撑端为夹持座12,夹持座12与机械爪5之间设置有弹性件。
进一步的,弹性件包括阻尼器13,夹持座12的中部穿设有第一转轴14,第一转轴14的两端贯穿夹持座12伸入机械爪5,机械爪5与第一转轴14对应固接有固定座15,第一转轴14与固定座15转接,阻尼器13设置在夹持座12与固定座15之间,阻尼器13的两端分别与夹持座12和固定座15固接。
在夹持座12弧形支撑端与待抓取球体4接触时,夹持座12沿第一转轴14转动从而提高与球体的适配程度,提高适用范围,并在阻尼器13的支撑作用下,夹持座12与固定座15之间相互支撑受力,保障对球体抓取稳定性的同时,缓解运输过程中的振动作用,并且在释放球体时,阻尼器13弹性复位降低机械爪5复位所需要的能量消耗,提高抓取运输施工效率。
进一步的,机械爪5分别具有第一传动爪和第二传动爪,第一传动爪包括套设固接在支撑杆1上的第一套环51,第一套环51外周侧周向等间距固接有至少三个转接座52,转接座52上转接有第一连杆53的一端,第一连杆53的另一端与第二传动爪传动连接,定位环8与转接座52对应固接有调节座54,调节座54的一端伸出定位环8与第一连杆53中部转接。
进一步的,第二传动爪包括一端与第一连杆53转接的第二连杆55,第一连杆53侧壁面固接有支板56,支板56上固接有电动推杆57的一端,第二连杆55内开设有空槽,电动推杆57的另一端伸入空槽与第二连杆55中部转接,回弹件设置在空槽内与第二连杆55转接。
本技术方案中有效采用对于球体夹持稳定的三爪机械爪5,通过固接在第一套环51外的三个转接座52,对应的,沿吸盘3周向设置三个第一连杆53和第二连杆55,通过升降气缸6活动传动杆7,实现定位环8与第一套环51之间间距调节,第一连杆53的中部与调节座54通过第四转轴59转接,并且通过在调节座54上开设滑槽,在调节座54相对于转接座52滑动时,第一连杆53与传动杆7实现转动调节,有效保障第一连杆53转动稳定性,然后通过电动推杆57控制第二连杆55与第一连杆53的转动角度,提高机械爪5整体的抓取灵活度。
进一步的,驱动臂包括与工作平台22转接的转盘21,转盘21上设置有主级控制臂16的一端,主级控制臂16可相对于转盘21转动,且主级控制臂16转动方向与转盘21转动方向垂直,主级控制臂16的另一端设置有次级控制臂17,次级控制臂17与主级控制臂16转接,次级控制臂17的前端转接有安装块18,支撑杆1的一端与安装块18固接。
参照图1,通过在工作平台22一侧固接第三电机23,第三电机23固接主动齿轮24,主动齿轮24与转盘21外周侧固接的轮齿(图中未示出)啮合,实现转盘21与工作平台22转接,通过主级控制臂16和次级控制臂17配合作用,实现灵活调节支撑杆1和机械爪5的抓取角度,并且可选择的在安装块18上安装工业相机20,通过工业相机20辅助观察,结合主级控制臂16和次级控制臂17控制传动,实现高效、精准的抓取球体。
本技术方案中支撑杆1为常见的电动伸缩杆,将其伸缩端与安装块18固接,实现支撑杆1相对于安装块18滑动。
进一步的,主级控制臂16包括一端穿设有第二转轴162的第一控制杆161,转盘21上固接有支撑板163,第二转轴162的两端贯穿第一控制杆161与支撑板163转接,转盘21上位于支撑板163的一侧固接有油缸164的一端,油缸164的另一端通过铰接轴165与第一控制杆161的中部铰接。
通过第三电机23和油缸164控制第一控制杆161转动角度,第一控制杆161的端部穿设有第三转轴172,第三转轴172上转接有第二控制杆171,并且第三转轴172的一端与第一电机173输出轴固接,通过第一电机173控制第二控制杆171与第一控制杆161转动,在第二控制杆171的端部固接有第二电机19,第二电机19输出轴与安装块18固接,实现安装块18与第二控制杆171转接。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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,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。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述,并非对本发明的范围进行限定,在不脱离本发明设计精神的前提下,本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进,均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于抓取球类物体的机械爪,其特征在于,包括:
支撑杆(1),所述支撑杆(1)为可伸缩结构,所述支撑杆(1)的一端传动连接有驱动臂,所述驱动臂用以提供所述支撑杆(1)至少六个方向的运动自由度;
往复件,设置在所述支撑杆(1)远离所述驱动臂的一端,所述往复件包括与所述支撑杆(1)滑接抵撑环(2),所述支撑杆(1)的前端设置有吸盘(3),所述抵撑环(2)与所述吸盘(3)有选择的抵接或不接触,其中,当所述抵撑环(2)与所述吸盘(3)抵接时,所述吸盘(3)的抽吸端与待抓取球体(4)适配;
机械爪(5),设置在所述抵撑环(2)和所述支撑杆(1)之间,所述机械爪(5)与所述支撑杆(1)传动连接,所述机械爪(5)内设置有回弹件,所述回弹件具有一支撑端,所述支撑端朝向所述吸盘(3),所述待抓取球体(4)通过所述支撑端和所述吸盘(3)配合与所述机械爪(5)固定。
2.根据权利要求1所述的用于抓取球类物体的机械爪,其特征在于:所述支撑杆(1)的前端设置有伸缩件,所述伸缩件包括一端与所述支撑杆(1)固接的升降气缸(6),所述升降气缸(6)另一端固接有传动杆(7),所述吸盘(3)固接在所述传动杆(7)的前端,所述传动杆(7)上设置有移动件,所述抵撑环(2)套设在所述传动杆(7)上,所述抵撑环(2)的一端与所述移动件传动连接。
3.根据权利要求2所述的用于抓取球类物体的机械爪,其特征在于:所述移动件包括套设固接在所述传动杆(7)上的定位环(8),所述定位环(8)的外周侧固接有支撑座(9),所述抵撑环(2)外侧壁与所述支撑座(9)对应固接有连接座(10),所述支撑座(9)与所述连接座(10)之间设置有活塞杆(11),所述活塞杆(11)的两端分别与所述连接座(10)和所述支撑座(9)固接。
4.根据权利要求2所述的用于抓取球类物体的机械爪,其特征在于:所述抵撑环(2)靠近所述吸盘(3)的一侧开设有凹槽,所述凹槽与所述吸盘(3)适配,所述凹槽内壁面设置有柔性支撑层,所述柔性支撑层与所述吸盘(3)抵接。
5.根据权利要求1所述的用于抓取球类物体的机械爪,其特征在于:所述回弹件包括与所述机械爪(5)转接的夹持座(12),所述夹持座(12)为弧形结构,所述夹持座(12)的凹陷处朝向所述吸盘(3),所述支撑端为所述夹持座(12),所述夹持座(12)与所述机械爪(5)之间设置有弹性件。
6.根据权利要求5所述的用于抓取球类物体的机械爪,其特征在于:所述弹性件包括阻尼器(13),所述夹持座(12)的中部穿设有第一转轴(14),所述第一转轴(14)的两端贯穿所述夹持座(12)伸入所述机械爪(5),所述机械爪(5)与所述第一转轴(14)对应固接有固定座(15),所述第一转轴(14)与所述固定座(15)转接,所述阻尼器(13)设置在所述夹持座(12)与所述固定座(15)之间,所述阻尼器(13)的两端分别与所述夹持座(12)和所述固定座(15)固接。
7.根据权利要求3所述的用于抓取球类物体的机械爪,其特征在于:所述机械爪(5)分别具有第一传动爪和第二传动爪,所述第一传动爪包括套设固接在所述支撑杆(1)上的第一套环(51),所述第一套环(51)外周侧周向等间距固接有至少三个转接座(52),所述转接座(52)上转接有第一连杆(53)的一端,所述第一连杆(53)的另一端与所述第二传动爪传动连接,所述定位环(8)与所述转接座(52)对应固接有调节座(54),所述调节座(54)的一端伸出所述定位环(8)与所述第一连杆(53)中部转接。
8.根据权利要求7所述的用于抓取球类物体的机械爪,其特征在于:所述第二传动爪包括一端与所述第一连杆(53)转接的第二连杆(55),所述第一连杆(53)侧壁面固接有支板(56),所述支板(56)上固接有电动推杆(57)的一端,所述第二连杆(55)内开设有空槽,所述电动推杆(57)的另一端伸入所述空槽与所述第二连杆(55)中部转接,所述回弹件设置在所述空槽内与所述第二连杆(55)转接。
9.根据权利要求1所述的用于抓取球类物体的机械爪,其特征在于:所述驱动臂包括与工作平台(22)转接的转盘(21),所述转盘(21)上设置有主级控制臂(16)的一端,所述主级控制臂(16)可相对于所述转盘(21)转动,且所述主级控制臂(16)转动方向与所述转盘(21)转动方向垂直,所述主级控制臂(16)的另一端设置有次级控制臂(17),所述次级控制臂(17)与所述主级控制臂(16)转接,所述次级控制臂(17)的前端转接有安装块(18),所述支撑杆(1)的一端与所述安装块(18)固接。
10.根据权利要求9所述的用于抓取球类物体的机械爪,其特征在于:所述主级控制臂(16)包括一端穿设有第二转轴(162)的第一控制杆(161),所述转盘(21)上固接有支撑板(163),所述第二转轴(162)的两端贯穿所述第一控制杆(161)与所述支撑板(163)转接,所述转盘(21)上位于所述支撑板(163)的一侧固接有油缸(164)的一端,所述油缸(164)的另一端通过铰接轴(165)与所述第一控制杆(161)的中部铰接。
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