CN118003358B - 一种用于工件姿态调整和定位的机械手 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种用于工件姿态调整和定位的机械手，涉及机械手技术领域。通过在第一爪上设置第二驱动装置和主动辊，在第二爪上设置被动辊组、卡销和动力组件，由主动辊驱动工件相对第一爪和第二爪转动以实现工件的姿态调整，当工件的定位缺口被转动到对准卡销的位置时，动力组件为卡销提供的弹性力使卡销插入工件的定位缺口中，以实现工件的定位，从而实现了夹取工件后对工件进行姿态调整和定位，无需人工、其它定位工装或者专用机构进行辅助定位，有利于提高装配效率和装配质量，有效降低成本投入。

Description

一种用于工件姿态调整和定位的机械手

技术领域

本申请涉及机械手技术领域，具体而言，涉及一种用于工件姿态调整和定位的机械手。

背景技术

在小家电装配领域中，现阶段的装配作业主要通过人工来完成，由于小家电的装配存在生产节拍快、零件多，并且装配复杂程度高，需要消耗更多的人力，并且容易造成装配质量不稳定的问题。所以，企业需要通过自动化设备来逐渐的替代人工完成装配作业。

在传统的机器人应用中，机械手是工业机器人中最常见的末端执行器之一，现有的机械手通常只能完成简单的抓取和放置动作，在劳动密集型装配行业，有一些需要进行相互装配的工件上会设置有定位缺口206和螺纹孔207，由于两个待装配工件上的定位缺口206和螺纹孔207之间相同的相对位置关系，在装配时，当两个待装配工件的定位缺口206相互对准时，该两个待装配工件的螺纹孔207也就相互对准，从而进行下一步装配工序（如螺钉连接），例如微型电机204以及对应组装的电机底座205，微型电机204和电机底座205上均设置有定位缺口206以及对应的螺纹孔207（如图4和图5所示），定位缺口206与对应的螺纹孔207之间有对应的位置关系，通过使微型电机204和电机底座205上的定位缺口206对准，可以使微型电机204和电机底座205的螺纹孔207之间对准，在装配时需要将微型电机204的螺纹孔207与电机底座205的螺纹孔207位置对准，才能使用螺丝将微型电机204的螺纹孔207与电机底座205实现组装，对于这种工件的装配，现有的机械手难以在抓取工件后自动对工件进行姿态调整和定位，以实现定位缺口206的对准，因此，需要人工提前通过固定工装对工件进行精确摆放，或者需要固定的专用机构进行姿态调整后再由机械手定位抓取，才可以进行装配工序。这种工作模式不仅效率低、而且成本高，因此，需要研究一种机械手来满足组装需求。

针对上述问题，目前尚未有有效的技术解决方案。

发明内容

本申请的目的在于提供一种用于工件姿态调整和定位的机械手，实现了夹取工件后对工件进行姿态调整和定位，从而无需人工、其它定位工装或者专用机构进行辅助定位，有利于提高装配效率和装配质量，有效降低成本投入。

本申请提供了一种用于工件姿态调整和定位的机械手，用于对具有定位缺口和圆周面的工件进行姿态调整和定位，包括：基体、第一爪、第二爪和第一驱动装置；

所述基体上设置有所述第一驱动装置，所述第一爪和所述第二爪相对设置在所述基体的上方，所述第一驱动装置用于驱动所述第一爪和所述第二爪相互靠近或相互远离以实现对所述工件的夹取或放开；

所述第一爪上设置有第二驱动装置和主动辊，所述主动辊在所述工件被夹取时与所述工件的圆周面贴合，所述第二驱动装置用于驱动所述主动辊转动，所述主动辊用于驱动所述工件相对所述第一爪和所述第二爪转动；

所述第二爪上设置被动辊组、卡销和动力组件，所述卡销与所述动力组件连接，所述被动辊组在所述工件被夹取时与所述工件的圆周面贴合，所述被动辊组用于配合所述主动辊对所述工件定位以及辅助所述工件转动，所述动力组件用于为所述卡销提供弹性力，以使所述卡销在所述工件的定位缺口被转动到对准所述卡销的位置时插入所述工件的定位缺口中。

通过上述设置，实现了夹取工件后对工件进行姿态调整和定位，从而无需人工、其它定位工装或者专用机构进行辅助定位，有利于提高装配效率和装配质量，有效降低成本投入。

可选地，所述第一驱动装置包括第一电机和双向丝杠，所述第一电机固定在所述基体上，所述双向丝杠上设置有两个丝母，两个所述丝母通过开合机构分别与所述第一爪和所述第二爪连接，所述第一电机与所述双向丝杠驱动连接并用于驱动所述双向丝杠往复运动，以使两个所述丝母相互靠近或远离，从而带动所述第一爪和所述第二爪相互靠近或相互远离。

通过上述设置，实现第一爪和第二爪对工件的夹取或放开。

可选地，所述开合机构包括滑轨和两个连接座组件，所述滑轨固定在所述基体上，两个所述连接座组件上分别通过滑块与所述滑轨滑动连接，两个所述连接座组件的底部分别与两个所述丝母固定连接，两个所述连接座组件的顶部分别与所述第一爪和所述第二爪固定连接。

可选地，还包括两个光电开关传感器，两个所述光电开关传感器相对设置在所述基体内且位于所述双向丝杠的下侧，其中一个所述连接座组件的底部还设置有感应片，所述感应片伸入两个所述光电开关传感器之间，两个所述光电开关传感器用于通过所述感应片对两个所述连接座组件进行运动限位。

通过上述设置，以避免第一爪和第二爪相互之间的距离过大以及第一爪和第二爪相互之间发生撞击，导致损坏第一爪或第二爪。

可选地，所述被动辊组包括第一被动辊和第二被动辊，所述第一被动辊和所述第二被动辊设置在所述第二爪上，所述第一被动辊和所述第二被动辊均用于在所述工件被夹取时与所述工件的圆周面贴合以辅助所述主动辊驱动所述工件转动。

可选地，所述第一爪上设置有第三被动辊，所述第三被动辊在所述工件被夹取时与所述工件的圆周面贴合以辅助所述主动辊驱动所述工件转动。

可选地，所述第一爪上还设置有齿轮组，所述齿轮组设置在所述第二驱动装置和所述主动辊之间，所述第二驱动装置用于驱动所述齿轮组转动以带动所述主动辊转动。

可选地，所述齿轮组包括第三齿轮、第四齿轮和第五齿轮，所述第三齿轮与所述第二驱动装置的输出端连接，所述第四齿轮与所述第三齿轮啮合，所述第四齿轮与所述第五齿轮啮合，所述第五齿轮与所述主动辊连接。

可选地，所述动力组件包括导向杆和弹簧，所述导向杆滑动设置在所述第二爪上，所述弹簧设置在所述导向杆上，且所述导向杆靠近所述第一爪的一端与所述卡销固定连接，所述弹簧用于为所述卡销提供弹性力，所述弹性力用于在所述工件的定位缺口被转动到对准所述卡销的位置时使所述卡销插入所述工件的定位缺口中。

可选地，还包括传感器组件，所述传感器组件设置在所述第二爪上，所述传感器组件用于检测所述卡销是否已插入所述工件的定位缺口。

由上可知，本申请提供的用于工件姿态调整和定位的机械手，通过在第一爪上设置第二驱动装置和主动辊，在第二爪上设置被动辊组、卡销和动力组件，由主动辊驱动工件相对第一爪和第二爪转动以实现工件的姿态调整，当工件的定位缺口被转动到对准卡销的位置时，动力组件为卡销提供的弹性力使卡销插入工件的定位缺口中，以实现工件的定位，从而实现了夹取工件后对工件进行姿态调整和定位，无需人工、其它定位工装或者专用机构进行辅助定位，有利于提高装配效率和装配质量，有效降低成本投入。

本申请的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请实施例了解。本申请的目的和其他优点可通过在所写的说明书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

图1为本申请实施例提供的用于工件姿态调整和定位的机械手的整体结构图。

图2为本申请实施例提供的用于工件姿态调整和定位的机械手的内部结构示意图。

图3为本申请实施例提供第一爪和第二爪的结构示意图。

图4为电机底座的结构示意图。

图5为微型电机的结构示意图。

标号说明：10、基体；20、第一爪；30、第二爪；40、主动辊；50、第二驱动装置；60、卡销；70、第一电机；80、双向丝杠；90、丝母；100、滑轨；101、连接座组件；102、光电开关传感器；103、感应片；104、第一被动辊；105、第二被动辊；106、第三被动辊；107、第三齿轮；108、第四齿轮；109、第五齿轮；200、导向杆；201、弹簧；202、限位环；203、传感器组件；204、微型电机；205、电机底座；206、定位缺口；207、螺纹孔；208、第一齿轮；209、第二齿轮。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

请参照图1和图2，图1是本申请一些实施例中的用于工件姿态调整和定位的机械手的整体结构图，实现工件姿态调整和定位，从而无需人工、其它定位工装或者专用机构进行辅助定位，有利于提高装配效率和装配质量，有效降低成本投入。

本申请提供了一种用于工件姿态调整和定位的机械手，用于对具有定位缺口206和圆周面的工件进行姿态调整和定位，包括：基体10、第一爪20、第二爪30和第一驱动装置；

基体10上设置有第一驱动装置，第一爪20和第二爪30相对设置在基体10的上方，第一驱动装置用于驱动第一爪20和第二爪30相互靠近或相互远离以实现对工件的夹取或放开；

第一爪20上设置有第二驱动装置50和主动辊40，主动辊40在工件被夹取时与工件的圆周面贴合，第二驱动装置50用于驱动主动辊40转动，主动辊40用于驱动工件相对第一爪20和第二爪30转动；

第二爪30上设置被动辊组、卡销60和动力组件，卡销60与动力组件连接，被动辊组在工件被夹取时与工件的圆周面贴合，被动辊组用于配合主动辊40对工件定位以及辅助工件转动，动力组件用于为卡销60提供弹性力，以使卡销60在工件的定位缺口206被转动到对准卡销60的位置时插入工件的定位缺口206中。

具体地，如图1和图2所示，通过在第一爪20上设置第二驱动装置50和主动辊40，在第二爪30上设置被动辊组、卡销60和动力组件，由主动辊40驱动工件相对第一爪20和第二爪30转动以实现工件的姿态调整，当工件的定位缺口206被转动到对准卡销60的位置时，动力组件为卡销60提供的弹性力使卡销60插入工件的定位缺口206中，以实现工件的定位，从而无需人工、其它定位工装或者专用机构进行辅助定位，实现了夹取工件后对工件进行姿态调整和定位，有利于提高装配效率和装配质量，有效降低成本投入。

在实际应用中，本申请的机械手通常设置在机械臂上，由机械臂驱动机械手到达工件抓取的位置，并对准工件，再由基体10上的第一驱动装置驱动第一爪20和第二爪30相互靠近，实现夹取工件，然后启动第二驱动装置50，第二驱动装置50驱动主动辊40转动，被动辊组同时配合主动辊40对工件定位以及辅助工件转动，当工件的定位缺口206被转动到对准卡销60的位置时，动力组件提供的弹性力推动卡销60插入工件的定位缺口206中，从而实现了工件的位姿调整以及定位，最后可以进行下一步的装配工序，装配完成后，再驱动第一驱动装置驱动第一爪20和第二爪30相互远离，实现放开工件。

在一些实施方式中，第一驱动装置包括第一电机70和双向丝杠80，第一电机70固定在基体10上，双向丝杠80上设置有两个丝母90，两个丝母90通过开合机构分别与第一爪20和第二爪30连接，第一电机70与双向丝杠80驱动连接并用于驱动双向丝杠80往复运动，以使两个丝母90相互靠近或远离，从而带动第一爪20和第二爪30相互靠近或相互远离。

具体地，通过设置第一电机70和双向丝杠80，并在双向丝杠80上设置两个丝母90，由第一电机70驱动双向丝杠80往复运动以使两个丝母90相互靠近或远离，从而带动第一爪20和第二爪30相互靠近或相互远离，最终实现对工件的夹取或放开，其中，第一电机70和双向丝杠80均为现有技术，此处不作具体限制。

在一些实施方式中，第一电机70的输出端设置有第一齿轮208，双向丝杠80设置有第二齿轮209，且第一齿轮208和第二齿轮209啮合。

具体地，通过设置第一齿轮208和第二齿轮209，同样可以实现第一电机70驱动双向丝杠80。

其中，第一齿轮208的直径和第二齿轮209的直径可根据实际需要（例如实际运行速度及夹取力矩等因素）设置，此处不作具体限制。

在一些实施方式中，开合机构包括滑轨100和两个连接座组件101，滑轨100固定在基体10上，两个连接座组件101上分别通过滑块与滑轨100滑动连接，两个连接座组件101的底部分别与两个丝母90固定连接，两个连接座组件101的顶部分别与第一爪20和第二爪30固定连接。

具体地，通过设置滑轨100和两个连接座组件101，使两个连接座组件101分别通过滑块在滑轨100上滑动，从而在两个丝母90分别带动两个连接座组件101相互靠近或者相互远离时，带动第一爪20和第二爪30对工件的夹取或放开。

在一些实施方式中，还包括两个光电开关传感器102，两个光电开关传感器102相对设置在基体10内且位于双向丝杠80的下侧，其中一个连接座组件101的底部还设置有感应片103，感应片103伸入两个光电开关传感器102之间，两个光电开关传感器102用于通过感应片103对两个连接座组件101进行运动限位。

其中，光电开关传感器102和感应片103均为现有技术。

具体地，通过设置感应片103，对两个连接座组件101进行运动限位，以避免第一爪20和第二爪30相互之间的距离过大以及第一爪20和第二爪30相互之间发生撞击，导致损坏第一爪20和/或第二爪30，在正常工作状态中，第一爪20和第二爪30开合过程中，会带动感应片103在两个光电开关传感器102之间移动，当感应片103移动到任意一个光电开关传感器102的位置（或者非常接近）时，该光电开关传感器102会接收到感应片103的反馈信号，控制第一驱动装置停止工作，因为此时第一爪20和第二爪30之间的距离过大（即是感应片103接近图2中右边的光电开关传感器102）或过小（即是感应片103接近图2中左边的光电开关传感器102），从而可以有效避免损坏第一爪20和/或第二爪30。

在一些实施方式中，被动辊组包括第一被动辊104和第二被动辊105，第一被动辊104和第二被动辊105设置在第二爪30上，第一被动辊104和第二被动辊105均用于在工件被夹取时与工件的圆周面贴合以辅助主动辊40驱动工件转动。

具体地，如图3所示，通过在第二爪30上设置第一被动辊104和第二被动辊105，在工件被夹取时，第一被动辊104和第二被动辊105均与工件的圆周面贴合，从而辅助主动辊40驱动工件转动。

其中，第一被动辊104和第二被动辊105均包括转轴和辊筒，辊筒固定设置在转轴上，辊筒为软质材料，软质材料为聚氨酯或者橡胶。

在一些实施方式中，第一爪20上设置有第三被动辊106，第三被动辊106在工件被夹取时与工件的圆周面贴合以辅助主动辊40驱动工件转动。

具体地，在第一爪20上设置第三被动辊106，可以更好地辅助主动辊40驱动工件转动，其中，第三被动辊106与第一被动辊104的结构相同，材质也相同。

在一些实施方式中，第一爪20上还设置有齿轮组，齿轮组设置在第二驱动装置50和主动辊40之间，第二驱动装置50用于驱动齿轮组转动以带动主动辊40转动。

具体地，如图3所示，通过在第二驱动装置50和主动辊40之间设置齿轮组，同样可以实现第二驱动装置50带动主动辊40转动。其中，第二驱动装置50为电机。

在另一些实施方式中，第一爪20也可以通过皮带方式带动主动辊40转动，此处不作具体限制。

在一些实施方式中，齿轮组包括第三齿轮107、第四齿轮108和第五齿轮109，第三齿轮107与第二驱动装置50的输出端连接，第四齿轮108与第三齿轮107啮合，第四齿轮108与第五齿轮109啮合，第五齿轮109与主动辊40连接。

具体地，通过设置第三齿轮107、第四齿轮108和第五齿轮109，从而实现第二驱动装置50驱动主动辊40。

在一些实施方式中，动力组件包括导向杆200和弹簧201，导向杆200滑动设置在第二爪30的安装板上，弹簧201设置在导向杆200上，且导向杆200靠近第一爪20的一端与卡销60固定连接，弹簧201用于为卡销60提供弹性力，弹性力用于在工件的定位缺口206被转动到对准卡销60的位置时使卡销60插入工件的定位缺口206中。

具体地，通过设置弹簧201，由弹簧201为卡销60提供弹性力，从而在工件的定位缺口206被转动到对准卡销60的位置时，弹性力驱动卡销60插入工件的定位缺口206中。

在一些实施方式中，第二爪30的安装板背向第一爪20一侧设置有限位环202，限位环202用于限制导向杆200朝向第一爪20一侧的伸出长度，且限位环202在导向杆200上的轴向位置可调。

具体地，通过设置限位环202，从而可以根据实际需要调节导向杆200朝向第一爪20一侧的伸出长度，以更好地使卡销60准确插入工件的定位缺口206中。

在一些实施方式中，还包括传感器组件203，传感器组件203设置在第二爪30上，传感器组件203用于检测卡销60是否已插入工件的定位缺口206。

具体地，通过设置传感器组件203，可以实时监测卡销60是否已插入工件的定位缺口206，当卡销60已经插入工件的定位缺口206中时，可以进行下一步装配工作，当卡销60未插入工件的定位缺口206中时，第二驱动装置50继续工作，驱动主动辊40转动工件，直到卡销60插入工件的定位缺口206中。

其中，传感器组件203可以是接近开关或者行程开关，此处不作具体限制。

在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于工件姿态调整和定位的机械手，用于对具有定位缺口（206）和圆周面的工件进行姿态调整和定位，其特征在于，包括：基体（10）、第一爪（20）、第二爪（30）和第一驱动装置；

所述基体（10）上设置有所述第一驱动装置，所述第一爪（20）和所述第二爪（30）相对设置在所述基体（10）的上方，所述第一驱动装置用于驱动所述第一爪（20）和所述第二爪（30）相互靠近或相互远离以实现对所述工件的夹取或放开；

所述第一爪（20）上设置有第二驱动装置（50）和主动辊（40），所述主动辊（40）在所述工件被夹取时与所述工件的圆周面贴合，所述第二驱动装置（50）用于驱动所述主动辊（40）转动，所述主动辊（40）用于驱动所述工件相对所述第一爪（20）和所述第二爪（30）转动；

所述第二爪（30）上设置被动辊组、卡销（60）和动力组件，所述卡销（60）与所述动力组件连接，所述被动辊组在所述工件被夹取时与所述工件的圆周面贴合，所述被动辊组用于配合所述主动辊（40）对所述工件定位以及辅助所述工件转动，所述动力组件用于为所述卡销（60）提供弹性力，以使所述卡销（60）在所述工件的定位缺口（206）被转动到对准所述卡销（60）的位置时插入所述工件的定位缺口（206）中；

所述第一驱动装置包括第一电机（70）和双向丝杠（80），所述第一电机（70）固定在所述基体（10）上，所述双向丝杠（80）上设置有两个丝母（90），两个所述丝母（90）通过开合机构分别与所述第一爪（20）和所述第二爪（30）连接，所述第一电机（70）与所述双向丝杠（80）驱动连接并用于驱动所述双向丝杠（80）往复运动，以使两个所述丝母（90）相互靠近或远离，从而带动所述第一爪（20）和所述第二爪（30）相互靠近或相互远离；

所述开合机构包括滑轨（100）和两个连接座组件（101），所述滑轨（100）固定在所述基体（10）上，两个所述连接座组件（101）上分别通过滑块与所述滑轨（100）滑动连接，两个所述连接座组件（101）的底部分别与两个所述丝母（90）固定连接，两个所述连接座组件（101）的顶部分别与所述第一爪（20）和所述第二爪（30）固定连接。

2.根据权利要求1所述的用于工件姿态调整和定位的机械手，其特征在于，还包括两个光电开关传感器（102），两个所述光电开关传感器（102）相对设置在所述基体（10）内且位于所述双向丝杠（80）的下侧，其中一个所述连接座组件（101）的底部还设置有感应片（103），所述感应片（103）伸入两个所述光电开关传感器（102）之间，两个所述光电开关传感器（102）用于通过所述感应片（103）对两个所述连接座组件（101）进行运动限位。

3.根据权利要求1所述的用于工件姿态调整和定位的机械手，其特征在于，所述被动辊组包括第一被动辊（104）和第二被动辊（105），所述第一被动辊（104）和所述第二被动辊（105）设置在所述第二爪（30）上，所述第一被动辊（104）和所述第二被动辊（105）均用于在所述工件被夹取时与所述工件的圆周面贴合以辅助所述主动辊（40）驱动所述工件转动。

4.根据权利要求1所述的用于工件姿态调整和定位的机械手，其特征在于，所述第一爪（20）上设置有第三被动辊（106），所述第三被动辊（106）在所述工件被夹取时与所述工件的圆周面贴合以辅助所述主动辊（40）驱动所述工件转动。

5.根据权利要求1所述的用于工件姿态调整和定位的机械手，其特征在于，所述第一爪（20）上还设置有齿轮组，所述齿轮组设置在所述第二驱动装置（50）和所述主动辊（40）之间，所述第二驱动装置（50）用于驱动所述齿轮组转动以带动所述主动辊（40）转动。

6.根据权利要求5所述的用于工件姿态调整和定位的机械手，其特征在于，所述齿轮组包括第三齿轮（107）、第四齿轮（108）和第五齿轮（109），所述第三齿轮（107）与所述第二驱动装置（50）的输出端连接，所述第四齿轮（108）与所述第三齿轮（107）啮合，所述第四齿轮（108）与所述第五齿轮（109）啮合，所述第五齿轮（109）与所述主动辊（40）连接。

7.根据权利要求1所述的用于工件姿态调整和定位的机械手，其特征在于，所述动力组件包括导向杆（200）和弹簧（201），所述导向杆（200）滑动设置在所述第二爪（30）上，所述弹簧（201）设置在所述导向杆（200）上，且所述导向杆（200）靠近所述第一爪（20）的一端与所述卡销（60）固定连接，所述弹簧（201）用于为所述卡销（60）提供弹性力，所述弹性力用于在所述工件的定位缺口（206）被转动到对准所述卡销（60）的位置时使所述卡销（60）插入所述工件的定位缺口（206）中。

8.根据权利要求1所述的用于工件姿态调整和定位的机械手，其特征在于，还包括传感器组件（203），所述传感器组件（203）设置在所述第二爪（30）上，所述传感器组件（203）用于检测所述卡销（60）是否已插入所述工件的定位缺口（206）。