CN117645148B - 一种翻转式抓取机械臂 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种翻转式抓取机械臂，涉及机械臂技术领域。该种翻转式抓取机械臂，包括底座及设置在底座上的机械手，所述机械手的驱动端通过翻转组件连接有安装盘，所述翻转组件包括转动连接在机械手驱动端的翻转轴，所述翻转轴的一端与安装盘的上端相固定。该种翻转式抓取机械臂，在对轴类工件进行抓取的过程中，当抓取后的轴类工件因重心偏移发生倾斜时，通过传动，使倾斜方向另一侧支撑组件上的支撑杆下降运动并支撑推动倾斜后的轴类工件复位转动成水平状态，既能有效对工件进行抓取与翻转，也能对发生倾斜的轴类工件进行支撑，保证轴类工件状态的同时避免夹持组件上发生夹持过程中的受力不均匀，便于机械臂对工件的夹取与翻转作业操作。

Description

一种翻转式抓取机械臂

技术领域

本发明涉及机械臂技术领域，具体为一种翻转式抓取机械臂。

背景技术

机械臂因其独特的操作灵活性，已在工业装配、安全防爆等领域得到广泛应用。机械臂是一个复杂系统，存在着参数摄动、外界干扰及未建模动态等不确定性。因而机械臂的建模模型也存在着不确定性，对于不同的任务，需要规划机械臂关节空间的运动轨迹，从而级联构成末端位姿。

机械臂对轴类工件进行夹取并翻转的过程中，当工件的重心与夹具的几何中心不重合时，在夹持过程中，夹具需要额外承受由于工件重心偏移产生的附加扭矩，这可能导致夹具局部受力不均，机械臂夹具上长期或过大的受力不均可能导致夹具的疲劳损坏，缩短其使用寿命，甚至可能影响工件的加工精度，不便于机械臂对工件的夹取与翻转作业操作。

发明内容

本发明的目的在于提供一种翻转式抓取机械臂，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种翻转式抓取机械臂，包括底座及设置在底座上的机械手，所述机械手的驱动端通过翻转组件连接有安装盘，所述翻转组件包括转动连接在机械手驱动端的翻转轴，所述翻转轴的一端与安装盘的上端相固定，所述机械手上安装有用于对翻转轴驱动的第一电机，所述安装盘的下方设置有U型座，所述安装盘与U型座之间通过转动组件连接，所述U型座上设置有用于对轴类工件夹持的夹持组件及用于对夹持组件驱动的驱动组件，所述安装盘与U型座之间设置有两组用于对夹持后发生偏转的U型座支撑的支撑组件；

所述转动组件包括固定在安装盘下端的安装架，所述安装架上转动连接有转动轴，所述转动轴上固定有连接板，所述连接板的一端与U型座的上端相固定，两组所述支撑组件对称设置在安装架的两侧。

优选的，所述支撑组件包括固定在安装盘下端的气筒，所述气筒上设置有用于对气筒内部充气的气管，所述气筒的下端滑动连接有支撑杆，所述支撑杆的一端位于气筒的内部并固定有活塞板，所述支撑杆的外侧套设有第一弹簧，所述第一弹簧的两端分别与活塞板及气筒的内壁相抵设置，所述安装盘上设置有用于对气筒内部充气的充气组件。

优选的，所述充气组件包括固定在安装盘下端的固定架，所述固定架上固定有活塞筒，所述气管的一端与活塞筒的内部相通设置，所述活塞筒上滑动连接有活塞杆，所述活塞杆远离活塞筒的一端固定有传动板，所述安装盘的下端设置有用于对活塞杆推动的推动组件及推动过程中导向的导向组件，两组所述支撑组件的气管上设置有用于充气控制的控制组件。

优选的，所述推动组件包括固定在安装盘下端的第一支撑架，所述第一支撑架上转动连接有螺纹杆，所述螺纹杆上螺纹啮合连接有螺纹管，所述螺纹管的一端与传动板相固定，所述第一支撑架上安装有用于对螺纹杆驱动的第二电机。

优选的，所述导向组件包括固定在安装盘下端的第二支撑架，所述第二支撑架上固定有滑杆，所述滑杆上滑动连接有套管，所述套管的一端与传动板的一侧相固定。

优选的，所述控制组件包括相通安装在气管上的安装框，所述安装框上滑动连接有用于安装框与气管之间相通封堵的封堵板，所述封堵板上开设有通孔，所述安装框的外侧设置有两组用于封堵板连接的连接组件，所述转动轴的一端固定有用于对封堵板一侧相抵推动的扇形板。

优选的，所述连接组件包括固定在安装框外侧的固定块，所述固定块上滑动连接有T型杆，所述T型杆的一端固定有连接块，所述连接块与封堵板的一侧相固定，所述T型杆的外侧套设有第二弹簧。

优选的，所述气管上安装有用于充气支撑后泄气的泄气阀。

优选的，所述夹持组件包括设置在U型座上的两个滑板，两个所述滑板的下端固定有用于与工件相抵夹持的弧形夹板。

优选的，所述驱动组件包括转动连接在U型座上的双头丝杆，所述双头丝杆两端的螺纹旋向相反设置，两个所述滑板分别与双头丝杆的两端相互啮合设置，所述U型座上安装有用于对双头丝杆驱动的第三电机，两个所述滑板上滑动连接有导杆，所述导杆固定在U型座上。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

该种翻转式抓取机械臂，在对轴类工件进行抓取的过程中，当抓取后的轴类工件因重心偏移发生倾斜时，通过传动，使倾斜方向另一侧支撑组件上的支撑杆下降运动并支撑推动倾斜后的轴类工件复位转动成水平状态，既能有效对工件进行抓取与翻转，也能对发生倾斜的轴类工件进行支撑，保证轴类工件状态的同时避免夹持组件上发生夹持过程中的受力不均匀，便于机械臂对工件的夹取与翻转作业操作。

附图说明

图1为本发明的整体外形结构示意图；

图2为本发明的夹持组件结构示意图；

图3为本发明的驱动组件结构示意图；

图4为本发明的充气组件、推动组件及导向组件结构示意图；

图5为本发明的支撑组件、控制组件与连接组件结构示意图；

图6为本发明的泄气阀结构示意图；

图7为机械臂对轴类正常抓取示意图；

图8为机械臂对轴类抓取后重心左侧倾斜示意图；

图9为机械臂对轴类抓取后重心右侧倾斜示意图。

图中：101、底座；102、机械手；2、安装盘；3、翻转组件；301、翻转轴；302、第一电机；4、U型座；5、转动组件；501、安装架；502、转动轴；503、连接板；6、夹持组件；601、滑板；602、弧形夹板；7、驱动组件；701、双头丝杆；702、第三电机；703、导杆；8、支撑组件；801、气管；802、气筒；803、支撑杆；804、活塞板；805、第一弹簧；9、充气组件；901、固定架；902、活塞筒；903、活塞杆；904、传动板；10、推动组件；1001、第一支撑架；1002、螺纹杆；1003、螺纹管；1004、第二电机；11、导向组件；1101、第二支撑架；1102、滑杆；1103、套管；12、控制组件；1201、安装框；1202、封堵板；1203、通孔；1204、扇形板；13、连接组件；1301、固定块；1302、T型杆；1303、连接块；1304、第二弹簧；14、泄气阀。

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。

请参阅图1-图9，本发明提供一种技术方案：一种翻转式抓取机械臂，包括底座101及设置在底座101上的机械手102，机械手102的驱动端通过翻转组件3连接有安装盘2，翻转组件3包括转动连接在机械手102驱动端的翻转轴301，翻转轴301的一端与安装盘2的上端相固定，机械手102上安装有用于对翻转轴301驱动的第一电机302，安装盘2的下方设置有U型座4，安装盘2与U型座4之间通过转动组件5连接，U型座4上设置有用于对轴类工件夹持的夹持组件6及用于对夹持组件6驱动的驱动组件7，安装盘2与U型座4之间设置有两组用于对夹持后发生偏转的U型座4支撑的支撑组件8；

转动组件5包括固定在安装盘2下端的安装架501，安装架501上转动连接有转动轴502，转动轴502上固定有连接板503，连接板503的一端与U型座4的上端相固定，两组支撑组件8对称设置在安装架501的两侧；通过安装架501、转动轴502及连接板503，便于U型座4与安装盘2的转动连接；

在对轴类工件进行抓取的过程中，当抓取后的轴类工件因重心偏移发生倾斜时，通过传动，使倾斜方向另一侧支撑组件8上的支撑杆803下降运动并支撑推动倾斜后的轴类工件复位转动成水平状态，既能有效对工件进行抓取与翻转，也能对发生倾斜的轴类工件进行支撑，保证轴类工件状态的同时避免夹持组件6上发生夹持过程中的受力不均匀，便于机械臂对工件的夹取与翻转作业操作。

请参阅图2、图4、图5及图6，支撑组件8包括固定在安装盘2下端的气筒802，气筒802上设置有用于对气筒802内部充气的气管801，气筒802的下端滑动连接有支撑杆803，支撑杆803的一端位于气筒802的内部并固定有活塞板804，支撑杆803的外侧套设有第一弹簧805，第一弹簧805的两端分别与活塞板804及气筒802的内壁相抵设置，安装盘2上设置有用于对气筒802内部充气的充气组件9；轴类工件与U型座4倾斜完成后，通过推动组件10与导向组件11的相互配合，驱动传动板904靠向活塞筒902运动，在传动的过程中，通过活塞杆903对活塞筒902内部的气体进行挤压，使活塞筒902内部的部分气体经过接通后的气管801输送至气筒802的内部，对气筒802的内部进行充气，在充气的过程中，通过气筒802内部的压力作用，推动活塞板804及支撑杆803受力向下运动，在支撑杆803向下运动的过程中，使支撑杆803与倾斜后的轴类工件相抵，对轴类工件进行支撑推动，使其由倾斜状态复位转动成水平状态。

请参阅图4，充气组件9包括固定在安装盘2下端的固定架901，固定架901上固定有活塞筒902，气管801的一端与活塞筒902的内部相通设置，活塞筒902上滑动连接有活塞杆903，活塞杆903远离活塞筒902的一端固定有传动板904，安装盘2的下端设置有用于对活塞杆903推动的推动组件10及推动过程中导向的导向组件11，两组支撑组件8的气管801上设置有用于充气控制的控制组件12；轴类工件与U型座4倾斜完成后，通过推动组件10与导向组件11的相互配合，驱动传动板904靠向活塞筒902运动，在传动的过程中，通过活塞杆903对活塞筒902内部的气体进行挤压，使活塞筒902内部的部分气体经过接通后的气管801输送至气筒802的内部。

请参阅图4，推动组件10包括固定在安装盘2下端的第一支撑架1001，第一支撑架1001上转动连接有螺纹杆1002，螺纹杆1002上螺纹啮合连接有螺纹管1003，螺纹管1003的一端与传动板904相固定，第一支撑架1001上安装有用于对螺纹杆1002驱动的第二电机1004；导向组件11包括固定在安装盘2下端的第二支撑架1101，第二支撑架1101上固定有滑杆1102，滑杆1102上滑动连接有套管1103，套管1103的一端与传动板904的一侧相固定；通过第二电机1004，驱动螺纹杆1002进行转动，在螺纹杆1002转动的过程中，通过螺纹杆1002与螺纹管1003之间的相互啮合传动及套管1103与滑杆1102的滑动导向作用，使受力后的传动板904进行运动。

请参阅图4及图5，控制组件12包括相通安装在气管801上的安装框1201，安装框1201上滑动连接有用于安装框1201与气管801之间相通封堵的封堵板1202，封堵板1202上开设有通孔1203，安装框1201的外侧设置有两组用于封堵板1202连接的连接组件13，转动轴502的一端固定有用于对封堵板1202一侧相抵推动的扇形板1204；在轴类工件倾斜的过程中，通过转动组件5的连接作用及夹持组件6的夹持连接作用，带动U型座4发生倾斜，在U型座4倾斜的过程中，带动转动轴502及转动轴502一端的扇形板1204发生转动，在扇形板1204转动的过程中，使扇形板1204与另一侧控制组件12上的封堵板1202相抵，推动封堵板1202靠向安装框1201的内部运动，在封堵板1202运动的过程中，使通孔1203与气管801相通，接通与倾斜方向相对一侧的支撑组件8上气管801的通路。

请参阅图5，连接组件13包括固定在安装框1201外侧的固定块1301，固定块1301上滑动连接有T型杆1302，T型杆1302的一端固定有连接块1303，连接块1303与封堵板1202的一侧相固定，T型杆1302的外侧套设有第二弹簧1304；通过固定块1301、T型杆1302及连接块1303，便于对受力后的封堵板1202的运动进行导向，通过第二弹簧1304，便于运动后的封堵板1202的复位运动。

请参阅图6，气管801上安装有用于充气支撑后泄气的泄气阀14；通过泄气阀14，便于对充气使用后的气管801的内部进行泄气。

请参阅图3，夹持组件6包括设置在U型座4上的两个滑板601，两个滑板601的下端固定有用于与工件相抵夹持的弧形夹板602；驱动组件7包括转动连接在U型座4上的双头丝杆701，双头丝杆701两端的螺纹旋向相反设置，两个滑板601分别与双头丝杆701的两端相互啮合设置，U型座4上安装有用于对双头丝杆701驱动的第三电机702，两个滑板601上滑动连接有导杆703，导杆703固定在U型座4上；通过机械手102的驱动，使U型座4上两个滑板601的弧形夹板602处于轴类工件的两侧，机械手102驱动完成后，通过第三电机702，驱动双头丝杆701进行转动，因双头丝杆701两端的螺纹旋向相反设置，在双头丝杆701转动的过程中，通过两个滑板601分别与双头丝杆701两端的相互啮合传动及导杆703对两个滑板601的滑动导向作用，使受力后的两个滑板601相互靠近运动，在两个滑板601相互靠近运动的过程中，带动两个弧形夹板602分别与轴类工件的两侧相抵，对轴类工件进行夹持。

工作原理：机械臂对轴类工件进行抓取的过程中，通过机械手102的驱动，使U型座4上两个滑板601的弧形夹板602处于轴类工件的两侧，机械手102驱动完成后，通过第三电机702，驱动双头丝杆701进行转动，因双头丝杆701两端的螺纹旋向相反设置，在双头丝杆701转动的过程中，通过两个滑板601分别与双头丝杆701两端的相互啮合传动及导杆703对两个滑板601的滑动导向作用，使受力后的两个滑板601相互靠近运动，在两个滑板601相互靠近运动的过程中，带动两个弧形夹板602分别与轴类工件的两侧相抵，对轴类工件进行夹持，夹持完成后，通过机械手102驱动安装盘2及U型座4进行运动，实现对轴类工件的抓取操作，且在抓取的过程中，通过第一电机302驱动安装盘2进行转动，在安装盘2转动的过程中，通过转动组件5上各个部件的连接作用，带动U型座4上夹持的工件进行翻转；

而在对轴类工件进行抓取夹持的过程中，当夹持后的轴类工件的重心与夹持组件6的几何中心不重合时，会造成轴类工件向其重心偏移的一侧倾斜（具体参考图8及图9），在轴类工件倾斜的过程中，通过转动组件5的连接作用及夹持组件6的夹持连接作用，带动U型座4发生倾斜，在U型座4倾斜的过程中，带动转动轴502及转动轴502一端的扇形板1204发生转动，在扇形板1204转动的过程中，使扇形板1204与另一侧控制组件12上的封堵板1202相抵，推动封堵板1202靠向安装框1201的内部运动，在封堵板1202运动的过程中，使通孔1203与气管801相通，接通与倾斜方向相对一侧的支撑组件8上气管801的通路；

轴类工件与U型座4倾斜完成后，通过推动组件10与导向组件11的相互配合，驱动传动板904靠向活塞筒902运动，在传动的过程中，通过活塞杆903对活塞筒902内部的气体进行挤压，使活塞筒902内部的部分气体经过接通后的气管801输送至气筒802的内部，对气筒802的内部进行充气，在充气的过程中，通过气筒802内部的压力作用，推动活塞板804及支撑杆803受力向下运动，在支撑杆803向下运动的过程中，使支撑杆803与倾斜后的轴类工件相抵，对轴类工件进行支撑推动，使其由倾斜状态复位转动成水平状态，因此在对轴类工件进行抓取的过程中，当抓取后的轴类工件因重心偏移发生倾斜时，通过传动，使倾斜方向另一侧支撑组件8上的支撑杆803下降运动并支撑推动倾斜后的轴类工件复位转动成水平状态，既能有效对工件进行抓取与翻转，也能对发生倾斜的轴类工件进行支撑，保证轴类工件状态的同时避免夹持组件6上发生夹持过程中的受力不均匀，便于机械臂对工件的夹取与翻转作业操作。

Claims (8)

1.一种翻转式抓取机械臂，包括底座（101）及设置在底座（101）上的机械手（102），所述机械手（102）的驱动端通过翻转组件（3）连接有安装盘（2），所述翻转组件（3）包括转动连接在机械手（102）驱动端的翻转轴（301），所述翻转轴（301）的一端与安装盘（2）的上端相固定，所述机械手（102）上安装有用于对翻转轴（301）驱动的第一电机（302），其特征在于：所述安装盘（2）的下方设置有U型座（4），所述安装盘（2）与U型座（4）之间通过转动组件（5）连接，所述U型座（4）上设置有用于对轴类工件夹持的夹持组件（6）及用于对夹持组件（6）驱动的驱动组件（7），所述安装盘（2）与U型座（4）之间设置有两组用于对夹持后发生偏转的U型座（4）支撑的支撑组件（8）；

所述转动组件（5）包括固定在安装盘（2）下端的安装架（501），所述安装架（501）上转动连接有转动轴（502），所述转动轴（502）上固定有连接板（503），所述连接板（503）的一端与U型座（4）的上端相固定，两组所述支撑组件（8）对称设置在安装架（501）的两侧；

所述支撑组件（8）包括固定在安装盘（2）下端的气筒（802），所述气筒（802）上设置有用于对气筒（802）内部充气的气管（801），所述气筒（802）的下端滑动连接有支撑杆（803），所述支撑杆（803）的一端位于气筒（802）的内部并固定有活塞板（804），所述支撑杆（803）的外侧套设有第一弹簧（805），所述第一弹簧（805）的两端分别与活塞板（804）及气筒（802）的内壁相抵设置，所述安装盘（2）上设置有用于对气筒（802）内部充气的充气组件（9）；两组所述支撑组件（8）的气管（801）上设置有用于充气控制的控制组件（12）；

所述控制组件（12）包括相通安装在气管（801）上的安装框（1201），所述安装框（1201）上滑动连接有用于安装框（1201）与气管（801）之间相通封堵的封堵板（1202），所述封堵板（1202）上开设有通孔（1203），所述安装框（1201）的外侧设置有两组用于封堵板（1202）连接的连接组件（13），所述转动轴（502）的一端固定有用于对封堵板（1202）一侧相抵推动的扇形板（1204）。

2.根据权利要求1所述的一种翻转式抓取机械臂，其特征在于：所述充气组件（9）包括固定在安装盘（2）下端的固定架（901），所述固定架（901）上固定有活塞筒（902），所述气管（801）的一端与活塞筒（902）的内部相通设置，所述活塞筒（902）上滑动连接有活塞杆（903），所述活塞杆（903）远离活塞筒（902）的一端固定有传动板（904），所述安装盘（2）的下端设置有用于对活塞杆（903）推动的推动组件（10）及推动过程中导向的导向组件（11）。

3.根据权利要求2所述的一种翻转式抓取机械臂，其特征在于：所述推动组件（10）包括固定在安装盘（2）下端的第一支撑架（1001），所述第一支撑架（1001）上转动连接有螺纹杆（1002），所述螺纹杆（1002）上螺纹啮合连接有螺纹管（1003），所述螺纹管（1003）的一端与传动板（904）相固定，所述第一支撑架（1001）上安装有用于对螺纹杆（1002）驱动的第二电机（1004）。

4.根据权利要求3所述的一种翻转式抓取机械臂，其特征在于：所述导向组件（11）包括固定在安装盘（2）下端的第二支撑架（1101），所述第二支撑架（1101）上固定有滑杆（1102），所述滑杆（1102）上滑动连接有套管（1103），所述套管（1103）的一端与传动板（904）的一侧相固定。

5.根据权利要求1所述的一种翻转式抓取机械臂，其特征在于：所述连接组件（13）包括固定在安装框（1201）外侧的固定块（1301），所述固定块（1301）上滑动连接有T型杆（1302），所述T型杆（1302）的一端固定有连接块（1303），所述连接块（1303）与封堵板（1202）的一侧相固定，所述T型杆（1302）的外侧套设有第二弹簧（1304）。

6.根据权利要求5所述的一种翻转式抓取机械臂，其特征在于：所述气管（801）上安装有用于充气支撑后泄气的泄气阀（14）。

7.根据权利要求1所述的一种翻转式抓取机械臂，其特征在于：所述夹持组件（6）包括设置在U型座（4）上的两个滑板（601），两个所述滑板（601）的下端固定有用于与工件相抵夹持的弧形夹板（602）。

8.根据权利要求7所述的一种翻转式抓取机械臂，其特征在于：所述驱动组件（7）包括转动连接在U型座（4）上的双头丝杆（701），所述双头丝杆（701）两端的螺纹旋向相反设置，两个所述滑板（601）分别与双头丝杆（701）的两端相互啮合设置，所述U型座（4）上安装有用于对双头丝杆（701）驱动的第三电机（702），两个所述滑板（601）上滑动连接有导杆（703），所述导杆（703）固定在U型座（4）上。